高二化學教案：《化學平衡》優秀教學設計

　　一、復習回顧

　　化學平衡的建立、特征和標志；

　　化學平衡的移動；

　　平衡移動原理。

　　二、知識梳理

　　考點1：化學平衡的建立、特征和標志

　　1．可逆反應

　　在相同條件下同時向正、反兩個方向進行的反應稱為可逆反應。

　　2．化學平衡的建立

　　在一定條件下可逆反應進行到一定程度時，反應物和生成物的濃度不再隨時間的延長而發生變化，正反應速率和逆反應速率相等，這種狀態稱為化學平衡狀態，簡稱化學平衡。

　　注意：化學平衡狀態是指①一定條件下的可逆反應里，②正反應速率=逆反應速率，③反應混合物中各組分的濃度保持不變的狀態。正、逆反應速率相等是“因”，體系中各組分濃度不變是“果”。

　　速率時間圖象：

　　3．化學平衡的特征

　　①“逆”：研究對象為可逆反應。

　　②“等”：可逆反應達到平衡時，υ正=υ逆。

　　第一層含義：用同種物質表示反應速率時，該物質的生成速率=消耗速率，即υA+=υA-

　　第二層含義：用不同物質表示反應速率時，A的正反應速率:B的逆反應速率=化學計量數之比，即υA+:υB-=m:n(m、n為化學方程式中A、B前面的系數)。

　　③“定”：平衡混合物中各組分含量(質量、物質的量、質量分數、氣體體積分數、物質的量濃度、反應物轉化率、體積、體系壓強、體系溫度等多種物理量)不隨時間變化。

　　④“動”：正、逆反應都在進行，只是υ正=υ逆，體系處于動態平衡。

　　⑤“變”：化學平衡狀態是有條件的、暫時的、改變影響平衡的外界條件，平衡會發生移動，達到新的平衡。

　　⑥“同”：只要外界條件相同，同一可逆反應達到的化學平衡狀態就相同。它的建立與途徑無關，從反應物開始或從生成物開始，或從反應物、生成物同時開始，都可建立平衡狀態。

　　4．化學平衡的標志

　　（1）任何情況下均可作為標志的：

　　①υ正=υ逆(同一種物質) 對于某一可逆反應來說，正反應消耗掉某反應物的速率等于逆反應生成該反應物的速率。

　　②各組分濃度(百分含量、物質的量、質量)不隨時間變化

　　③體系中某反應物的轉化率或某生成物的產率達到最大值且不再隨時間而變化。

　　（2）在一定條件下可作為標志的是：

　　①對于有色物質參加或生成的可逆反應體系，顏色不再變化。例如2NO2(g)N2O4(g)

　　②對于有氣態物質參加或生成的可逆反應體系，若反應前后氣體的物質的量變化不為0，則混合氣體平均相對分子質量M和反應總壓P不變(恒溫恒容)。例如2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。

　　③對同一物質而言，斷裂化學鍵的物質的量與形成化學鍵的物質的量相等。

　　（3）不能作為判斷標志的是

　　①各物質的物質的量或濃度變化或反應速率之比=化學計量數之比。

　　②有氣態物質參加或生成的反應，若反應前后氣體的體積變化為0，則混合氣體平均相對分子質量M和反應總壓P不變(恒溫恒容)，如：2HI(g)I2(g)+H2(g)。

　　③對于均為氣體參加或生成的體系，恒容時密度不發生變化。

　　考點2：化學平衡的移動

　　1.定義：可逆反應中舊的化學平衡被破壞、新的化學平衡建立的過程就是化學平衡的移動。

　　注意：化學平衡移動的根本原因是正、逆反應速率不相等，移動的結果使二者相等。

　　2. 化學平衡移動原因：v正≠ v逆

　　v正> v逆   正向      v正.< v逆   逆向

　　考點3：反應條件對化學平衡的影響

　　1.溫度的影響：

　　升高溫度，化學平衡向吸熱方向移動；

　　降低溫度，化學平衡向放熱方向移動。

　　2.濃度的影響：

　　增大反應物濃度或減小生成物濃度，化學平衡向正反應方向移動；

　　減小反應物濃度或增大生成物濃度，化學平衡向逆反應方向移動。

　　3.壓強的影響：

　　增大壓強，化學平衡向氣體分子數減小的方向移動；

　　減小壓強，化學平衡向氣體分子數增大的方向移動。

　　4.催化劑：

　　加入催化劑，化學平衡不移動。

　　以N2 ＋ 3H22NH3為例：

　　考點4：平衡移動原理（勒夏特列原理）

　　如果改變影響平衡的一個條件，平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動。

　　注意：平衡向減弱外界條件變化的方向移動，但不能抵消外界條件的變化。

　　三、例題精析

　　【例題1】在一定條件下，可逆反應2A2(g)+2B2(g)  3C2(g)+D2(g)在容積不變的容器中進行。達到平衡的標志是（    ）

　　A．單位時間內生成2n mol B2，同時消耗3n mol C2

　　B．容器內壓強不隨時間變化

　　C．混合氣的密度不隨時間變化

　　D．混合氣的平均摩爾質量不隨時間變化

　　E．單位時間內斷裂2 mol A-A鍵，同時斷裂3 mol C-C鍵

　　【答案】E

　　【解析】在任何時刻，單位時間內生成2n mol B2的同時必然消耗3n mol C2，兩個速率的指向相同，不能作為到達平衡的標志，所以A選項錯；該反應的特征是反應前后氣體體積不變，恒溫恒容時在任何時刻氣體物質的量均不變，壓強均不變，又因為密閉體系質量守恒，所以平均摩爾質量不變；又因為恒容，所以密度不變，所以B、C、D不能作為判斷標志；消耗2 mol A的同時必生成3 mol C，則C的生成速率等于C的消耗速率，所以E可以作為到達平衡的標志。

　　【例題2】下列敘述中可以證明2HI(g)  H2(g)+I2(g)已達平衡狀態的是（    ）

　　① 單位時間內生成n mol H2的同時生成n mol HI

　　② 一個H-H鍵斷裂的同時有兩個H-I鍵斷裂

　　③ 百分組成HI%=I2%

　　④ 反應速率υ(H2)=υ(I2)=0.5υ(HI)

　　⑤ C(HI)=C(H2)=C(I2)=2:1:1

　　⑥ 溫度和體積一定時，某一生成物濃度不再變化

　　⑦ 溫度和體積一定時，容器內壓強不再變化

　　⑧ 條件一定，混合氣體的平均相對分子質量不再變化

　　⑨ 溫度和體積一定時混合氣體的顏色不再變化

　　⑩ 溫度和壓強一定時混合氣體密度不再變化

　　【答案】②⑥⑨

　　【解析】① 表示不同方向的反應，但生成H2與生成HI的物質的量之比應等于相應化學計量數之比；

　　② 表示不同方向的反應且等于化學計量系數之比，正確；

　　③ 毫無根據，只在極特殊情況下成立；

　　④ 任何情況下均成立；

　　⑤ 只是某種特殊情況；

　　⑥ 濃度不變，說明已達平衡，正確；

　　⑦ 此反應前后氣體體積不變，恒溫恒容條件下任何時候容器內壓強均不變；

　　⑧ 此反應前后氣體物質的量不變，總質量不變條件下任何時候氣體平均相對分子質量均不變；

　　⑨ 顏色不變說明濃度不變，正確；

　　⑩ 此反應前后氣體體物質的量不變，恒溫恒壓條件下體積不變，任何時候氣體密度均不變。

　　【例題3】對于可逆反應H2（g）＋I2(g) 2HI(g)，在溫度一定下由H2（g）和I2（g）開始反應，下列說法正確的是（    ）

　　A．H2（g）的消耗速率與HI（g）的生成速率之比為2:1

　　B．反應進行的凈速率是正、逆反應速率之差

　　C．正、逆反應速率的比值是恒定的

　　D．達到平衡時，正、逆反應速率相等

　　【答案】BD源

　　【解析】化學平衡狀態的特點。A選項中，速率之比等于計量數之比，應為1:2；B選項出現的凈速率在中學沒出現過，但根據平均速率的求算，為反應物的凈減少量，該項正確；C項明顯錯誤，反應過程中，正反應速率是減小的過程，而逆反應速率是增大的過程；D選項是平衡定義中來，正確。這類題就只有幾個考點：①平均速率的比等于計量數的比；平均速率的計算；③反應過程中即時速率變化；④平衡中的速率問題。

　　四、課堂練習

　　【基礎】

　　1. 在一定溫度下，向a L密閉容器中加入1 mol X氣體和2 mol Y氣體，發生如下反應：X(g)＋2Y(g)2Z(g)此反應達到平衡的標志是（    ）

　　A．容器內壓強不隨時間變化

　　B．容器內各物質的濃度不隨時間變化

　　C．容器內X、Y、Z的濃度之比為1∶2∶2

　　D．單位時間消耗0.1 mol X同時生成0.2 mol Z

　　【答案】AB

　　【解析】考察化學平衡狀態的特點。正反應是氣體物質的量減小的反應，容器內壓強不隨時間變化時，即氣體的物質的量不再變化，各物質的濃度也不再變化，表明該反應達到了平衡狀態。

　　2. 已知反應：2A(g)+ B(g)3C(g)（正反應為放熱反應），下列條件能充分說明該反應達到化學平衡狀態的是（    ）

　　A．單位時間內消耗n mol B的同時，生成3n mol C

　　B．反應進行到容器內溫度不再變化的狀態

　　C．反應過程中，容器內壓強不再變化

　　D．ν(A)=2ν(C)/3

　　【答案】 B

　　【解析】B、C選項可先假設反應不平衡，再進行判斷。

　　【鞏固】

　　3. 反應：A(氣)＋3B(氣)2C(氣)＋Q達平衡后，將氣體混合物的溫度降低，下列敘述中正確的是（    ）

　　A．正反應速率加大，逆反應速率變小，平衡向正反應方向移動

　　B．正反應速率變小，逆反應速率加大，平衡向逆反應方向移動

　　C．正反應速率和逆反應速率都變小，平衡向正反應方向移動

　　D．正反應速率和逆反應速率都變小，平衡向逆反應方向移動

　　【答案】C

　　【解析】考察化學平衡移動的方向。溫度降低，正反應速率和逆反應速率都減小；因正反應是放熱反應，降低溫度，平衡向放熱反應方向移動。

　　4. 下列敘述中能判斷某化學平衡發生移動的是（    ）

　　A.混合物中各組分的濃度改變            B.正、逆反應速率改變

　　C.混合物中各組分的含量改變            D.混合體系的壓強發生改變

　　【答案】C

　　【解析】對應H2O(g)+CO(g)H2(g)+CO2(g)加壓,各組分的濃度均增大、反應速率均加快,平衡不移動,所以只有C選項可判斷。

　　【拔高】

　　1. 對于可逆反應2SO2+O22SO3，在混合氣體中充入一定量的18O2，足夠長的時間后，18O原子（    ）

　　A．只存在于O2中                              B．只存在于O2和SO3中

　　C．只存在于O2和SO2中                       D．存在于O2、SO2和SO3中

　　【答案】D

　　【解析】 可逆反應能同時向正逆兩個方向進行。

　　2. 可逆反應N2 + 3H2  2NH3的正逆反應速率關系能說明反應達到平衡狀態的是（    ）

　　A．3v正（N2）= v正（H2）                    B．v正（H2）= v逆（NH3）

　　C．2v正（H2）= 3v逆（NH3）                D．v正（N2）= 3v逆（H2）

　　【答案】C

　　【解析】化學平衡狀態的標志。達到平衡，正逆反應速率相等，速率之比等于系數之比。為便于觀察，可將等式改為比例形式。

　　3.一定條件下存在反應：2SO2（g）＋O2?（g）═2SO3（g），其正反應放熱．現有三個體積相同的密閉容器 I、Ⅱ、Ⅲ，按如圖所示投料，并在400℃條件下開始反應．達到平衡時，下列說法正確的是（    ）

　　A.容器I、Ⅲ中平衡常數相同

　　B.容器Ⅱ、Ⅲ中正反應速率相同

　　C.容器Ⅱ、Ⅲ中的反應達平衡時，SO3的體積分數：Ⅱ＞Ⅲ

　　D.容器 I中SO2的轉化率與容器 II中SO3的轉化率之和小于1

　　【答案】CD

　　【解析】A、容器Ⅰ是絕熱容器，反應過程中溫度升高，平衡逆向進行，平衡常數減小，容器Ⅰ、Ⅲ中平衡常數不相同，故A錯誤；

　　B、容器Ⅲ是恒壓容器，反應過程中壓強大于容器Ⅰ，反應速率大，容器Ⅱ、Ⅲ中正反應速率不相同，故B錯誤；

　　C、容器Ⅱ是恒溫恒容，Ⅲ是恒溫恒壓，隨著反應的進行，容器Ⅱ中壓強大于容器Ⅲ，平衡正向進行，三氧化硫含量增大，SO3的體積分數：Ⅱ＞Ⅲ，故C正確；

　　D、若容器Ⅱ恒溫恒容，容器Ⅰ也是恒溫恒容時，達到相同平衡狀態，二氧化硫轉化率和三氧化硫轉化率之和為1，但實際容器Ⅰ是絕熱恒容，隨反應進行溫度升高，平衡逆向進行，二氧化硫轉化率減小，因此容器Ⅰ中SO2的轉化率與容器Ⅱ中SO3的轉化率之和小于1，故D正確；故選CD。

　　五、課后作業

　　【基礎】

　　1. 當反應達到平衡時，下列措施：①升溫 ②恒容通入惰性氣體 ③增加CO的濃度 ④減壓 ⑤加催化劑 ⑥恒壓通入惰性氣體，能提高COCl2轉化率的是（    ）

　　A．①②④      B．①④⑥           C．②③⑥          D．③⑤⑥

　　2．下列各關系中能說明反應N2＋3H22NH3已達到平衡狀態的是（    ）

　　A．3v正(N2)＝v正(H2)

　　B．v正(N2)＝v逆(NH3)

　　C．2v正(H2)＝3v逆(NH3)

　　D．v正(N2)＝3v逆(H2)

　　3.可逆反應2HI(g) H2(g)＋I2(g)在密閉容器中進行，下列能說明該反應已達到平衡狀態的是（    ）

　　A．容器內壓強不隨時間變化而變化

　　B．混合氣體總分子數不隨時間變化而變化

　　C．混合氣體的顏色不再改變

　　D．c(H2)與c(I2)保持相等

　　【鞏固】

　　1．一定條件下，將NO2與SO2以體積比1∶2置于密閉容器中發生反應：NO2(g)＋SO2(g) SO3(g)＋NO(g)　ΔH＝－41.8 kJ/mol，下列能說明反應達到平衡狀態的是（    ）

　　A．體系壓強保持不變

　　B．混合氣體顏色保持不變

　　C．SO3和NO的體積比保持不變

　　D．每消耗1 mol SO3的同時生成1 mol NO2

　　2．在容器中進行如下反應：X2(g)＋Y2(g) 2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始濃度分別為0.1 mol/L、0.3 mol/L、0.2 mol/L，在一定條件下，當反應達到平衡時，各物質的濃度有可能是（    ）

　　A．Z為0.3 mol/L

　　B．Y2為0.4 mol/L

　　C．X2為0.2 mol/L

　　D．Z為0.4 mol/L

　　3．反應NH4HS(s) NH3(g)＋H2S(g)在某一溫度下達到平衡，下列各種情況中，能使化學平衡正向移動的是（    ）

　　A．加入NH4HS固體

　　B．壓強、溫度不變，充入少量氬氣

　　C．容積、溫度一定，充入氦氣

　　D．溫度、容積一定，充入H2S氣體

　　【提高】

　　1．某溫度下，密閉容器中發生反應aX(g) bY(g)＋cZ(g)，達到平衡后，保持溫度不變，將容器的容積壓縮到原來容積的一半，當達到新平衡時，物質Y和Z的濃度均是原來的1.8倍。則下列敘述正確的是（    ）

　　A．可逆反應的化學方程式中化學計量數：a＞b＋c

　　B．壓縮容器的容積時，v正增大，v逆減小

　　C．達到新平衡時，物質X的轉化率減小

　　D．達至新平衡時，混合物中Z的質量分數增大

　　2．合成氨所需的氫氣可用煤和水作原料制取，其中一步的反應為CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH＜0，反應達到平衡后，為了提高CO的轉化率，下列措施中正確的是（    ）

　　A．增大壓強　　　　　　　    B．降低溫度

　　C．增大CO的濃度              D．更換催化劑

　　3．某密閉容器中發生如下反應：X(g)＋3Y(g) 2Z(g)　ΔH<0。如圖L2-3-7表示該反應的速率(v)隨時間(t)變化的關系，t2、t3、t5時刻外界條件有所改變，但都沒有改變各物質的初始加入量。

　　圖L2-3-7

　　下列說法中正確的是（    ）

　　A．t2時加入了催化劑

　　B．t3時降低了溫度

　　C．t5時增大了壓強

　　D．t4～t5時間內轉化率最低

　　【答案】

　　【基礎】B   C   C

　　【鞏固】B   A   B

　　【提高】C   B   A