逍遥右脑 2013-06-28 19:18
第三节 化学平衡学案
学习目标：
①理解化学反应的可逆性；
②掌握化学平衡的涵义，理解化学平衡和化学反应速率之间的内在联系；
③理解勒夏特列原理的涵义，掌握浓度、压强、温度等条对化学反应速率的影响；
④掌握化学平衡常数的含义及其简单计算；
⑤掌握化学平衡的有关计算，如平衡浓度转化率、反应前后气体压强变化，平衡混合气体的平均相对分子质量等。
学习重点：化学平衡的特征
浓度、压强和温度对化学平衡的影响
学习难点：化学平衡的建立
平衡移动原理的应用
学习过程：
一、可逆反应与不可逆反应
结合初中你学过的溶解平衡问题，说一说日常生活中你遇到的平衡现象。
通过对以上平衡现象待分析，你能否为可逆反应下一定义：
可逆反应：
练习：在一密闭容器中通入2molSO2和1mol18O2（加入V2O5并加热），若隔一段时间后做同位素示踪检测18O原子，在哪些物质中存在18O原子？经过足够长的时间，最终能否得到2mol SO３？
二、化学平衡状态
讨论1：可逆反应CO+H2O(g) CO2+H2，在1L密闭容器中进行，已知起始时，CO和H2O（g）的物质的量均为0.05mol，请你画出反应物浓度和生成物浓度随时间变化的图形（c—t图）及反应速率（v正、v逆）随时间变化的图形（v—t图）并总结规律。
由以上分析，总结什么是化学平衡状态。
化学平衡状态是指：
化学平衡状态研究的对象是：
讨论2、（１）当一个可逆反应达到平衡时，各物质的浓度保持不变，这时反应是否停止了？（强调ｖ正＝ｖ逆≠０；平衡是动态的，而不是静止的）
（２）为什么达到平衡状态时反应混合物中各物质的浓度保持不变？（强调动和静以及现象与本质的关系）
（3）化学平衡状态是不是永恒不变的？（强调化学平衡是有条的、暂时的、相对的平衡，强调内因和外因的关系）
练习：在一定条下，密闭容器中进行如下的可逆反应：N2+3H2 2NH3请判断下列情况是否说明该反应已经达到化学平衡状态：
（1）反应物浓度等于生成物浓度；
（2）容器中N2、H2、NH3的浓度之比为1：3：2；
（3）单位时间内生成nmolN2同时生成3nmolH2；
（4）反应物混合体系的压强不随时间段的变化而变化；
（5）H2的生成速率等于NH3的生成速率；
（6）容器内混合其体的密度不再变化。
探究：外界条对化学平衡的影响
1、浓度对化学平衡的影响
仔细观察教材[实验2—5]和[实验2—6]可以得出什么结论？
结论：增大反应物浓度，正反应速率 ，平衡向 移动；
增大生成物浓度，逆反应速率 ，平衡向 移动；
减小反应物浓度，正反应速率 ，平衡向 移动；
减小生成物浓度，逆反应速率 ，平衡向 移动。
讨论：在v—t图中表示出增加FeCl3和增加NaOH溶液后，正、逆反应速率的变化情况。
练习：画出以下几种情况的速率—时间图
减小生成物浓度 减小反应物浓度 增大生成物浓度 增大反应物浓度
分组讨论：以上平衡移动的v—t图有何特点？
（讨论后每组选出一个代表回答）
a、改变反应物浓度，只能使正反应速率瞬间增大或减小；改变生成物浓度，只能使逆反应速率瞬间增大或减小。
b、只要正反应速率在上面，逆反应速率在下面，即v正>v逆化学平衡一定向正反应方向移动；反之向逆反应方向移动。
c、只要是增大浓度，不论增大的是反应物浓度，还是生成物浓度，新平衡状态下的反应速率一定大于原平衡状态；减小浓度，新平衡条下的速率一定小于原平衡状态。
练习：可逆反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)在一定条下达到平衡状态，改变下列条，能否引起平衡的移动?CO浓度有何变化？
①增大水蒸气浓度 ②加入更多的碳 ③增加氢气浓度
2、压强对化学平衡的影响
下表是450℃时，N2和H2反应生成NH3（N2+3 H2 2 NH3）的实验数据。
压强 /pa15103060100
NH3 /%2.09.216.435.553.669.4
分析上述数据，你可以得出什么结论：
在其他条不变的情况下，增大压强，平衡向 移动，减小压强，平衡向 移动。
讨论：1、对于H2(g)+I2(g) 2HI反应，若改变压强，平衡有何变化？为什么？
2、对于平衡混合物都是固体或液体的反应，改变压强，平衡怎样移动？
练习：下列反应达到化学平衡时，增大压强，平衡是否移动？向哪个方向移动？
①2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) ②H2O(g)+CO(g) CO2(g)+H2(g)
③ H2O(g)+C(s) CO(g)+H2(g) ④CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)
⑤H2S(g) H2(g)+S(s)
3、温度对化学平衡的影响
观察[实验2—7]
NO2为 色气体，N2O4为 色气体
对于反应2 NO2(g) N2O4(g) △H=—56.9J/mol，升高温度，混合气体的颜色 ，
降低温度，混合气体颜色 。
升高温度，化学平衡向 方向移动
降低温度，化学平衡向 方向移动
练习：对于可逆反应2SO2+O2 2SO3,正反应为放热反应。升高温度产生的影响是（ ）
A、v（正）增大，v（逆）减小 B、v（正）、v（逆）不同程度增大
C、v（正）减小，v（逆）增大 D、v（正）、v（逆）同等程度增大
4、催化剂对平衡无影响
讨论：催化剂对化学平衡有没有影响？工业生产往往采用催化剂，其目的是什么？
根据以上外界条对化学平衡的影响可发现什么规律？
勒夏特列原理：如果改变影响化学平衡的条之一（如温度、压强以及参加反应的化学物质的浓度），平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
三、化学平衡常数
阅读教材28—29页，分析29页表可以发现什么规律？
化学平衡常数是指：
对于一般的可逆反应：mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) =
值越大，说明平衡体系中 越大，它向正反应进行的 越大，即该反应进行的越完全， 越大。
讨论：受什么因素影响？
阅读教材例1、例2完成练习。
【练习】高炉炼铁中发生的基本反应之一如下：FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)(正反应为吸热反应)，其平衡常数可表示为=c(CO2)/c(CO)，已知1100℃时=0.263。
（1）温度升高，化学平衡移动后达到新的平衡，高炉内CO2和CO的体积比值 ，平衡常数值 。（均填增大、减小或不变）
（2）1100℃时测得高炉中c(CO2)=0.025mol/L c(CO)=0.1mol/L在这种情况下，该反应是否处于化学平衡状态 （填是或否），此时化学反应速率是v正 v逆，其原因是：此时c(CO2)/c(CO)<0.263因温度不变，值不变，为增大c(CO2)/c(CO)到比值需v正> v逆.
当堂达标：
1、对可逆反应4NH3（g）＋5O2（g） 4NO（g）＋6H2O（g），下列叙述正确的是
A．达到化学平衡时，4υ正（O2）＝5υ逆（NO ）
B．若单位时间内生成x mol NO的同时，消耗x mol NH3 ，则反应达到平衡状态
C．达到化学平衡时，若增加容器体积，则正反应速率减少，逆反应速率增大
D．化学反应速率关系是：2υ正（NH3）＝3υ正（H2O）
2、在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2（g）＋H2（g） CO（g）＋H2O（g），能判断该反应达到化学平衡状态的依据是
A．容器中压强不变 B．混合气体中 c（CO）不变
C．υ正（H2）＝υ逆（H2O） D．c（CO2）＝c（CO）
3、反应2A(g)＋B(g) 2C(g)；△H＞0。下列的反应条有利于生成C的是
A．低温、低压 B．低温、高压
C．高温、高压 D．高温、低压
4、已知反应mX(g)+nY(g) qZ(g)的△H＜0，m+n＞q，在恒容密闭容器中反应达到平衡时，下列说法正确的是
A．通入稀有气体使压强增大，平衡将正向移动
B．X的正反应速率是Y的逆反应速率的m/n倍
C．降低温度，混合气体的平均相对分子质量变小
D．增加X的物质的量，Y的转化率降低
5、某温度下，体积一定的密闭容器中进行如下可逆反应：
X(g)＋Y(g) Z(g)＋W(s)；△H＞0
下列叙述正确的是
A．加入少量W，逆反应速率增大 B．当容器中气体压强不变时，反应达到平衡
C．升高温度，平衡逆向移动 D．平衡后加入X，上述反应的△H增大
6、.在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2（g）+H2(g) CO（g）+H2O（g），其化学平衡常数 和温度 t的关系如下表：
t℃70080083010001200
0.60.91.01.72.6
回答下列问题：
（1）该反应的化学平衡常数表达式为 = 。
（2）该反应为 反应（选填吸热、放热）。
（3）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是 。
（a）容器中压强不变 （b）混合气体中 c（CO）不变
（c）v正（H2）= v逆（H2O） （d）c（CO2）= c（CO）
（4）某温度下，平衡浓度符合下式：c（CO2）•c（H2）= c（CO）•c（H2O），试判断此时的温度为 ℃ 。
答案：1、AD 2、C 3、C 4、B 5、B
6、（1） =c（CO）•c（H2O）/c（CO2）•c（H2）；（2）吸热；（3）b、c；（4）830
（1）根据化学平衡常数的表达式书写要求，即可写出 的表达式。
（2）从表中可知， 的值随着温度的升高而逐渐增大，说明正反应是吸热反应
（3）化学平衡状态的特征是正、逆反应速率相等，各组分的浓度保持不变，以此作为依据可判断反应是否达到平衡状态。应注意的是不能用容器内的压强不变作为平衡与否的判断依据，因为有的反应若是气体体积不变的，则反应过程中容器的压强始终保持不变。
（4）根据 c（CO2）•c（H2）= c（CO）•c（H2O），变形得 =c（CO）•c（H2O）/c（CO2）•c（H2O）= 1.0，查表 = 1.0时温度 830℃