高三化學(xué)教案：《化學(xué)平衡狀態(tài)》教學(xué)設(shè)計

　　本文題目：高三化學(xué)教案：化學(xué)平衡狀態(tài)

　　【歸納與整理】

　　一、可逆反應(yīng)

　　1.概念：在 條件下，既能向 方向進行，同時又能向 方向進行的反應(yīng)稱為可逆反應(yīng)。

　　2.表示：采用“ ”表示，如：Cl2 + H2O H+ +Cl- + HClO

　　3.特點：可逆反應(yīng)在同一體系中同時進行。可逆反應(yīng)進行一段時間后，一定會達到 狀態(tài)

　　二、化學(xué)平衡狀態(tài)

　　在 下的 反應(yīng)里，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)體系中所有參加反應(yīng)的物質(zhì)的 (溶液中表現(xiàn)為 )保持恒定的狀態(tài)。

　　在平衡時，反應(yīng)物和生成物均處于 中，反應(yīng)條件不變，反應(yīng)混合物的所有反應(yīng)物和生成物的 或 保持不變

　　三、化學(xué)平衡的特征

　　1.逆：研究對象必須是 反應(yīng)

　　2.動：化學(xué)平衡是 平衡，即當反應(yīng)達到平衡時，正反應(yīng)和逆反應(yīng)仍都在進行(可通過

　　證明)

　　3.等：正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率>0

　　4.定：反應(yīng)混合物中，各組分的 或 保持一定

　　5.變：化學(xué)平衡狀態(tài)是有條件的、相對的、暫時的，改變影響平衡的條件，平衡會被破壞，直至達到新的平衡。

　　6.同：在恒溫恒容時，根據(jù)化學(xué)方程式的化學(xué)計量關(guān)系，采用極限思維的方法，換算成反應(yīng)物或生成物后，若對應(yīng)各物質(zhì)的物質(zhì)的量相同時，達到平衡后平衡狀態(tài)相同。無論投料從反應(yīng)物開始、從生成物開始、還是從反應(yīng)物和生成物同時開始。

　　四、化學(xué)平衡的標志

　　1.本質(zhì)標志

　　對給定的反應(yīng)：mA + nB pC + qD(A、B、C、D均為氣體)，當v正 = v逆時，有：

　　即：

　　2.等價標志

　　(1)可逆反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率不再隨時間發(fā)生變化。

　　(2)體系中各組成的物質(zhì)的量濃度或體積分數(shù)、物質(zhì)的量分數(shù)保持不變。

　　(3)對同一物質(zhì)，單位時間內(nèi)該物質(zhì)所代表的正反應(yīng)的轉(zhuǎn)化濃度和所代表的逆反應(yīng)的轉(zhuǎn)化濃度相等。

　　(4)對同一反應(yīng)而言，一種物質(zhì)所代表的正反應(yīng)速率，和另一物質(zhì)所代表的逆反應(yīng)速率的比值等于它們的化學(xué)方程式中化學(xué)計量數(shù)之比。

　　3.特殊標志

　　“特殊標志”是指在特定環(huán)境、特定反應(yīng)中，能間接衡量某一可逆反應(yīng)是否達到化學(xué)平衡狀態(tài)的標志。離開上述界定，它們不能作為一般反應(yīng)是否達到化學(xué)平衡的判斷依據(jù)。

　　(1)壓強

　　① 對于反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)化學(xué)計量數(shù)有變化的可逆反應(yīng)，當體系總壓強不變時，可逆反應(yīng) 處于化學(xué)平衡狀態(tài)。如：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)、2NO2(g) N2O4(g)、2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)、C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)等。

　　② 對于化學(xué)反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計量數(shù)沒有變化的可逆反應(yīng)，當體系總壓強不變時，可逆反應(yīng) 處于化學(xué)平衡狀態(tài)。如：H2(g)+I2(g) 2HI(g)、CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)等。

　　(2)氣體平均摩爾質(zhì)量

　　數(shù)學(xué)表達式：

　　① 均為氣體參與的可逆反應(yīng):

　　當△n(g)≠0, 一定時，可逆反應(yīng) 處于化學(xué)平衡. 如N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)、

　　2NO2(g) N2O4(g)、2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)

　　當△n(g)=0， 為一定時，可逆反應(yīng) 處于化學(xué)平衡。如：

　　H2(g)+I2(g) 2HI(g)、CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)

　　② 有非氣體參與的可逆反應(yīng)，需具體問題具體分析：

　　C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) 根據(jù)①進行判斷

　　CaO(s)+CO2(g) CaCO3(s) 根據(jù)①進行判斷

　　2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g)

　　(3)氣體密度

　　數(shù)學(xué)表達式：

　　恒容： 總為恒值，不能作平衡標志

　　①各組分均為氣體 △n(g)=0. 總為恒值，不能作平衡標志

　　△n(g)≠0. 為一定值時，則可作為標志

　　恒容： 為一定值時，一般可作標志

　　恒壓：△n(g)=0. 為一定值時，一般可作標志

　　(4)體系中氣體的顏色

　　有色氣體參加反應(yīng)的平衡體系的顏色觀察，往往與觀察的角度和具體的操作方法有關(guān)。

　　〖例1〗如右圖所示，針筒中充有50mLNO2

　　(2NO2 N2O4)，并建立了相應(yīng)的平衡。

　　⑴當迅速地將針筒里的氣體壓縮至25mL，

　　此時從a方向觀察到的混合體系的顏色

　　變化是 ;若從b方向觀察

　　到的顏色變化是 。試通過

　　分析，說明從a、b不同角度觀察到的

　　顏色變化表征了何種物理量在此加壓

　　過程中的變化特點：

　　a方向 ，b方向 。

　　⑵若緩緩將針筒里的氣體壓縮至25mL，則從a方向觀察到的顏色變化是 。

　　⑶若在⑴操作條件下所得平衡體系的平均相對分子質(zhì)量為 1;⑵的操作條件下的平衡體系的平均相對分子質(zhì)量為 2，則 1和 2的關(guān)系是 1 2。

　　〖例2〗在一定溫度下，在固定體積的密閉容器中進行可逆反應(yīng)：N2+3H2 2NH3。該反應(yīng)達到平衡的標志是________________

　　A.3v(H2,正)=2v(NH3,逆)

　　B.單位時間生成m mol N2的同時生成3m mol H2

　　C.N2、H2、NH3各物質(zhì)濃度不再隨時間而變化

　　D.容器內(nèi)的總壓強不再隨時間而變化

　　E.混合氣體的密度不再隨時間變化

　　F.單位時間內(nèi)N-H鍵的形成和斷開的數(shù)目相等

　　G.N2、H2、NH3的分子數(shù)之比為1∶3∶2

　　H.2c(N2)=c(NH3)

　　〖例3〗下列方法中可以證明2HI H2+I2(g)已達平衡的是________________

　　A.單位時間內(nèi)生成nmolH2的同時生成nmolHI

　　B.一個H-H鍵斷裂的同時有兩個H-I鍵斷裂

　　C.分子組成HI%=I2%

　　C.速率v(H2)=v(I2)=v(HI)/2

　　E.c(HI)∶c(H2) ∶c(I2)=2 ∶1 ∶1

　　F.溫度和體積一定時，某一生成物濃度不再變化

　　G.條件一定，混合氣體的平均分子質(zhì)量不再發(fā)生變化

　　H.溫度和體積一定時，混合氣體的顏色不再變化

　　I.溫度和壓強一定時，混合氣體的密度不再變化

　　〖例4〗下列說法中能說明2NO2 N2O4已達到平衡狀態(tài)的是_________

　　A.溫度和體積一定時，容器內(nèi)壓強不再變化

　　B.溫度和體積一定時，某一生成物濃度不再變化

　　C.條件一定，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化

　　D.溫度和體積一定時，混合氣體的顏色不再變化

　　E.溫度和壓強一定時，混合氣體的密度不再變化

　　【基本練習】

　　1.當反應(yīng)2SO2 + O2 2SO3達到平衡后，向容器中加入一定量的18O2，經(jīng)過一段時間后18O存在于

　　A.SO3中 B.剩余的O2中 C.剩余的SO2中 D.SO2、SO3、O2中都有

　　2.(2000年春，20)在一定溫度下，反應(yīng)A2(g)十B2(g) 2AB(g)達到平衡的標志是：( )

　　A.單位時間生成n mol的A2同時生成n mol的AB

　　B.容器內(nèi)的總壓強不隨時間變化

　　C.單位時間生成2n mol的AB同時生成n mol的B2

　　D.單位時間生成n mol的A2同時生成n mol的B2

　　3.可逆反應(yīng)：2NO2 2NO+O2 在密閉容器中反應(yīng)，達到平衡狀態(tài)的標志是

　　①單位時間內(nèi)生成n molO2的同時生成2n molNO2

　　②單位時間內(nèi)生成n molO2 的同時，生成2n mol NO

　　③用NO2、NO、O2 的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速率的比為2 : 2 : 1的狀態(tài)

　　④混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài)

　　⑤混合氣體的密度不再改變的狀態(tài)

　　⑥ 混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài)

　　A. ①④⑥ B.②③⑤ C.①③④ D. ①②③④⑤⑥

　　3.在等溫等容的條件下，能說明A(s)+ 2B(g) C(g)+ D(g)達到平衡狀態(tài)的標志是

　　A.體系的總壓 B.混合氣體的平均分子量

　　C.反應(yīng)物B的濃度 D.混合氣體的總物質(zhì)的量

　　4.可逆反應(yīng)2SO2 + O2 2SO3，正反應(yīng)速度分別用 、 、 [mol?L-1?min-1]表示，逆反應(yīng)速度分別用 、 、 [mol?L-1?min-1]表示。當達到平衡時正確的關(guān)系是

　　A. = B. = C. = D. =2

　　5.恒溫、恒壓下，n molA和1molB在一個容積可變的容器中發(fā)生如下反應(yīng)：A(g) + 2B(g) 2C(g) 一段時間后達到平衡，生成amolC。則下列說法中正確的是：

　　A.物質(zhì)A、B的轉(zhuǎn)化率之比為1 : 2

　　B.當v正A.=2v逆(C) 時，可斷定反應(yīng)達到平衡

　　C.若起始時放入3nmolA和3molB，則達平衡時生成3amolC

　　D.起始時刻和達平衡后容器中的壓強比為(1+n):(1+n- )

　　6.有可逆反應(yīng)C(g) + H2O H2(g) + CO(g) 處于平衡狀態(tài),當平衡向左移動時，混和氣體相對平均分子量變化正確的是下列選項中的

　　A.增大 B.減小 C.不變 D.前三種均有可能

　　7.反應(yīng)：NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g)已達平衡。若增大壓強，平衡移動，但混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變。下列說法正確的是

　　A.原混合氣體的平均相對分子質(zhì)量為30

　　B.原混合氣體的平均相對分子質(zhì)量為28

　　C.起始時，NH3與CO2的體積比為13:14

　　D.起始時，NH3與CO2的體積比為14:15

　　參考答案

　　1【解析】C

　　2【解析】A

　　3【解析】BC

　　4【解析】A

　　5【解析】C，

　　6【解析】D

　　7【解析】A