化学平衡学案.docx

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化学平衡学案

第三节　化学平衡

第1课时　化学平衡状态

[学习目标定位]　1.通过溶解和结晶过程的分析，了解化学反应的可逆性。

2.通过化学平衡状态的建立过程，知道化学平衡是一种动态平衡，理解并会判断化学平衡状态的标志。

1．在一定条件下的饱和溶液中，溶液中的固体溶质和溶液中的溶质分子回到固体溶质表面的过程一直进行，而且两种过程的相等，于是饱和溶液中的和固体溶质的都保持不变，由此可知，固体物质的溶解过程是过程。

可表示为固体溶质溶液中的溶质。

2．根据化学反应进行的，可分为和。

判断下列反应，属于可逆反应的是，属于不可逆反应的是。

①二氧化硫的催化氧化　②氮气和氢气的化合　③水的电解　④可燃物的燃烧　⑤氨气溶于水　⑥氯气溶于水⑦二氧化硫和水的反应　⑧三氧化硫和水的反应　⑨铁置换硫酸铜溶液中的铜

探究点一　化学平衡状态的建立与特征

1．在一定条件下，把1molN2和3molH2充入一密闭容器中，在一定条件下发生反应。

根据要求填表：

N2＋3H2

2NH3

反应物浓度

v正

生成物浓度

v逆

开始时

c（N2）c（H2）

c（NH3）

进行中

c（N2）c（H2）

c（NH3）

平衡时

c（N2）c（H2）

c（NH3）

2.以上过程用速率—时间（v－t）图像可表示为

]。

[归纳总结]

1．化学平衡状态

在一定条件下的可逆反应里，当正、逆两个方向的反应速率时，反应体系中所有参加反应的物质的或保持恒定的状态。

也就是在给定条件下，反应达到了“”，这种状态称为化学平衡状态，简称为化学平衡。

2．化学平衡的特征

化学平衡的特征可以概括为逆、等、动、定、变，即：

（1）逆：

研究的对象是反应。

（2）等：

化学平衡的条件是v正和v逆。

（3）动：

化学平衡是一种平衡，此时反应并未停止。

（4）定：

当可逆反应达到平衡时，各组分的质量（或浓度）为一。

（5）变：

若外界条件改变，平衡可能发生，并在新条件下建立新的平衡。

[活学活用]

1．在200℃时，将1molH2（g）和2molI2（g）充入到体积为VL的密闭容器中，发生反应：

I2（g）＋H2（g）

2HI（g）　ΔH＝－ckJ·mol－1

（1）反应刚开始时，由于c（H2）＝________，c（I2）＝____________，而c（HI）＝__________，所以化学反应速率______________最大，而__________最小（为零）。

（2）随着反应的进行，反应混合物中各组分浓度的变化趋势为c（H2）__________，c（I2）________，而c（HI）__________，从而化学反应速率v正____________，而v逆____________。

（以上填“增大”、“减小”或“不变”）

（3）当反应进行到v正与v逆________时，此可逆反应就达到了平衡。

若保持外界条件不变时，反应混合物的总物质的量为__________mol。

此时放出的热量Q______ckJ（填“＝”、“>”或“<”）。

探究点二　化学平衡状态的判断依据与方法

1．可逆反应达到平衡的重要特征（平衡的实质）是。

在一定温度下，可逆反应A（g）＋3B（g）

2C（g）达到平衡的标志是。

①单位时间内生成nmolA，同时生成3nmolB

②生成C的速率与C分解的速率相等

③3v正（A）＝v逆（B）

④单位时间内生成nmolA，同时生成2nmolC

2．可逆反应达到平衡后，其平衡结果的标志是。

在一定温度下在容积恒定的密闭容器中，进行如下可逆反应：

A（s）＋2B（g）

C（g）＋D（g）。

当下列物理量不发生变化时，能表明该反应已达到平衡状态的是。

①混合气体的总物质的量　②B的物质的量浓度③容器内气体的压强　④混合气体的密度

[归纳总结]

化学平衡状态的判断

1．判断依据

（1）正反应速率与逆反应速率相等，v正＝v逆

①对同一物质，该物质的生成速率等于它的消耗速率。

②对不同物质，速率之比等于方程式中的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率。

（2）反应混合物中各组分的百分含量保持不变。

可逆反应具备这两个依据之一（同时另一条件肯定也满足），则就达到了化学平衡状态，否则就没达到。

2．判断方法

（1）对于纯气体反应，如mA（g）＋nB（g）

pC（g）＋qD（g）：

①若m＋n≠p＋q，恒温恒容下气体的总物质的量不变、总压强不变、平均相对分子质量不变和恒温恒压下气体的密度不变都可以说明反应达到了平衡状态。

②若m＋n＝p＋q，不管是否达到平衡状态，气体总体积、总压强、总物质的量始终保持不变，从而平均摩尔质量（相对分子质量）、气体密度总保持不变（

r＝m/n，ρ＝m/V），因此这五项都不能作为判断反应是否达到平衡的依据。

（2）对于有固体或液体物质参与的反应，如aA（s）＋bB（g）

cC（g）＋dD（g）：

①气体质量不变⇒达到平衡；

②若b≠c＋d，则n气、

气、p总、ρ不变均说明已达到平衡；

③若b＝c＋d，则n气、p总不变不能判断是否达到平衡状态，

气、ρ不变能说明已达到平衡。

（3）对于有色物质参加的反应，体系的颜色保持不变，说明已达到平衡状态。

（4）对于隔热反应，体系温度保持不变，说明已达到平衡状态。

[活学活用]

2．可逆反应：

2NO2

2NO＋O2在恒容的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是（　　）

①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2

②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO

③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态

④混合气体的颜色不再改变的状态⑤混合气体的密度不再改变的状态

⑥混合气体的压强不再改变的状态⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态

A．①④⑥⑦B．②③⑤⑦C．①③④⑤D．全部

3．一定温度下，在固定容积的密闭容器中，可逆反应：

mA（s）＋nB（g）

pC（g）＋qD（g），当m、n、p、q为任意正整数时，下列状态：

①体系的压强不再发生变化，②体系的密度不再发生变化，③各组分的物质的量浓度不再改变，④各组分的质量分数不再改变，⑤反应速率vB∶vC∶vD＝n∶p∶q，其中，能说明反应已达到平衡的是（　　）

A．③④B．②③④C．①②③④D．①②③④⑤

1．模型法是化学中把微观问题宏观化的最常见方法，对于2HBr（g）

H2（g）＋Br2（g）反应，下列四个图中可以表示该反应在一定条件下为可逆反应的是（　　）

2．在一密闭容器中进行反应：

2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g）。

已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2mol·L－1、0.1mol·L－1、0.2mol·L－1。

当反应达到平衡时可能存在的数据是（　　）

A．SO2为0.4mol·L－1，O2为0.2mol·L－1B．SO3为0.25mol·L－1

C．SO2、SO3均为0.15mol·L－1D．SO3为0.4mol·L－1

3．恒温恒容条件下，发生化学反应H2（g）＋I2（g）

2HI（g），下列选项中不能作为达到平衡的标志的是（　　）

A．混合气体颜色不再变化

B．单位时间内生成nmol氢气的同时生成nmol碘蒸气

C．若该反应在隔热密闭体积恒定的容器中进行反应，体系的温度不再变化

D．2v正（H2）＝v逆（HI）

4．对于恒容密闭容器中发生的可逆反应N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）　ΔH<0，能说明反应达到化学平衡状态的为（　　）

A．断开一个N≡N键的同时有6个N—H键生成

B．混合气体的密度不变

C．混合气体的平均相对分子质量不变

D．N2、H2、NH3分子数比为1∶3∶2的状态

5．550℃时，有如下反应：

2SO2＋O2

2SO3　ΔH<0。

（1）把2molSO2和1molO2放入恒容的密闭容器中，判断该反应达到平衡状态的标志是__________（填字母）。

a．SO2和SO3浓度相等b．SO2百分含量保持不变

c．容器中气体的压强保持不变d．SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等

e．容器中混合气体的密度保持不变

（2）

（1）中所述反应到达平衡后，再向混合气体中充入一定量的18O2，足够长的时间后，18O原子________（填字母）。

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

第2课时　影响化学平衡移动的因素

（一）

浓度、压强对化学平衡移动的影响

[学习目标定位]　1.通过外界条件对可逆反应速率的影响，掌握化学平衡移动的内在因素。

2.通过实验探究，讨论分析浓度、压强影响平衡移动的规律。

1．

（1）在一定条件下，把1molN2和3molH2充入一密闭容器中发生反应N2＋3H2

2NH3，一段时间后达到平衡。

在某一时刻，保持体积不变，充入N2，此时，c（N2），v正，c（NH3），v逆，随着反应的进行，c（N2），v正，c（NH3），v逆，最终。

（2）在一定条件下，可逆反应达到化学平衡状态，如果改变影响平衡的条件（如、、等），化学平衡状态被破坏（正、逆反应速率不再相等），直至正、逆反应速率再次相等，在新的条件下达到新的化学平衡状态。

这种现象称作平衡状态的移动，简称平衡移动。

2．

（1）化学平衡移动可表示为

（2）化学平衡移动的方向判断

探究点一　浓度对化学平衡移动的影响

1．按表中实验操作步骤完成实验，观察实验现象，填写下表：

实验

原理

Cr2O

（橙色）＋H2O

2Cr2O

（橙色）＋2H＋

实验

步骤

实验

现象

实验

结论

2.按表中实验要求完成实验，将有关实验现象及其结论填入表中：

原理

Fe3＋＋3SCN－

Fe（SCN）3（红色）

实验

（1）

步骤

现象

实验

（2）

步骤

试管①中滴加0.01mol·L－1NaOH溶液

试管②中滴加0.01mol·L－1NaOH溶液

现象

实验

结论

对可逆反应Fe3＋＋3SCN－

Fe（SCN）3，分别增大c（Fe3＋）和c（SCN－）后，Fe（SCN）3的浓度均增大了，即化学平衡均向正反应方向移动了；滴加NaOH溶液，由于3OH－＋Fe3＋===Fe（OH）3↓，减小了Fe3＋的浓度，Fe（SCN）3的浓度也减小了，即化学平衡向逆反应方向移动了

3.已知反应mA（g）＋nB（g）pC（g）　ΔH<0，m＋n

回答下列问题：

（1）上述各图中发生变化的条件是什么？

（2）上述各图中化学平衡移动方向如何？

[归纳总结]

当其他条件不变时：

（1）c（反应物）增大或c（生成物）减小，平衡向方向移动。

（2）c（反应物）减小或c（生成物）增大，平衡向方向移动。

[活学活用]　　　　　　　　　　　　　　　　　

1．在K2Cr2O7溶液中存在下列平衡：

2CrO

（黄色）＋2H＋

Cr2O

（橙色）＋H2O中，溶液颜色介于黄色和橙色之间，今欲使溶液颜色变浅，可以在溶液中加入（　　）

①H＋　②OH－　③K＋　④H2O

A．①③B．②④C．①④D．②③

2．下图是恒温下某化学反应的反应速率随反应时间变化的示意图。

下列叙述与示意图不相符合的是（　　）

A．反应达平衡时，正反应速率和逆反应速率相等

B．该反应达到平衡态Ⅰ后，增大反应物浓度，平衡发生移动，达到平衡态Ⅱ

C．该反应达到平衡态Ⅰ后，减小反应物浓度，平衡发生移动，达到平衡态Ⅱ

D．同一种反应物在平衡态Ⅰ和平衡态Ⅱ时浓度不相等

探究点二　压强对化学平衡移动的影响

1．在一定条件下，把2molNO2充入一密闭容器中，发生N2O4（g）

2NO2（g）的反应，一段时间后达到平衡。

在某一时刻，使体积缩小，此时c（NO2）、c（N2O4）都，所以v正、v逆也都，但由于反应物浓度和生成物浓度增大的幅度不一样，所以v正、v逆增大的幅度也不一样，其中反应物浓度增大的幅度更大，致使v正

2．对于反应I2（g）＋H2（g）

2HI（g），此反应的特点是，即等体积反应，如改变压强（即压缩体积或扩大体积），反应物浓度和生成物浓度都改变，但改变的幅度，所以v正和v逆改变的幅度也，致使，平衡不移动。

[归纳总结]

当其他条件不变时：

（1）若为体积不等的反应

增大压强，平衡向的方向移动；

减小压强，平衡向的方向移动。

（2）若为等体积反应

增大压强时，v正、v逆同等程度地增大；减小压强时，v正、v逆同等程度地减小，平衡均移动。

[活学活用]

3．一定温度下，反应C（s）＋H2O（g）

CO（g）＋H2（g）在密闭容器中进行，一段时间后达到平衡，下列措施不能使平衡发生移动的是（　　）

①增加C的物质的量　②保持体积不变，充入N2使体系压强增大　③将容器的体积缩小一半　④保持压强不变，充入N2使容器体积变大

A．①②B．②③C．①④D．③④

1．下列对化学平衡移动的分析中，不正确的是（　　）

①已达平衡的反应C（s）＋H2O（g）

CO（g）＋H2（g），当增加反应物物质的量时，平衡一定向正反应方向移动

②已达平衡的反应N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g），当增大N2的浓度时，平衡向正反应方向移动，N2的转化率一定升高

③有气体参加的反应达到平衡时，若减小反应器容积时，平衡一定向气体体积增大的方向移动

④有气体参加的反应达平衡时，在恒压反应器中充入稀有气体，平衡一定不移动

A．①④B．①②③C．②③④D．①②③④

2．在密闭容器中发生如下反应：

aX（g）＋bY（g）

cZ（g）＋dW（g），反应达到平衡后保持温度不变，将气体体积压缩到原来的

，当再次达到平衡时，W的浓度为原平衡时的1.8倍。

下列叙述中不正确的是（　　）

A．平衡向逆反应方向移动B．a＋b＜c＋d

C．Z的体积分数增大D．X的转化率下降

3．在具有活塞的密闭容器中，一定温度下的可逆反应：

H2（g）＋I2（g）

2HI（g）已达到平衡。

将活塞外拉，则：

（1）容器内颜色__________；

（2）容器内压强________；（3）逆反应速率________；（4）混合气体平均相对分子质量_____________________________。

4．在水溶液中橙色的Cr2O

与黄色的CrO

有下列平衡关系：

Cr2O

＋H2O

2CrO

＋2H＋，重铬酸钾（K2Cr2O7）溶于水配成的稀溶液是橙黄色的。

（1）向上述溶液中加入NaOH溶液，溶液呈________色。

因为_________________________。

（2）向已加入NaOH溶液的

（1）溶液中再加入过量稀硫酸，则溶液呈______色，因为____________________。

（3）向原溶液中加入Ba（NO3）2溶液（已知BaCrO4为黄色沉淀），则平衡________（填“向左移动”或“向右移动”），溶液颜色将______________。

第3课时　影响化学平衡移动的因素

（二）

温度、催化剂对化学平衡移动的影响

[学习目标定位]　1.通过温度对可逆反应速率的影响，理解并掌握温度影响化学平衡移动的规律。

2.了解催化剂影响化学反应速率的实质，并进一步探讨对化学平衡的影响，从而了解催化剂在化工生产中的应用。

1．在浓度一定时，升高温度，反应物分子的能量，使一部分原来能量的分子变成活化分子，从而增大了反应物分子中活化分子的，使有效碰撞次数，因而使反应速率加快，但温度对可逆反应的正、逆反应速率影响程度是不一样的，其中对放热反应的速率影响程度，而对吸热反应的速率影响程度，即：

升温，v放、v吸均，但v吸增大程度；降温，v放、v吸均，但v吸减小程度。

2．对于2SO2＋O2

2SO3反应，达到平衡后，改变压强时，其反应速率的变化曲线如下图：

图1压强的变化是，图2压强的变化是。

探究点一　温度对化学平衡移动的影响

1．按表中实验步骤要求完成实验，观察实验现象，填写下表：

实验原理

实验步骤

实验现象

实验结论

；

2.mA（g）＋nB（g）

pC（g）　m＋n

（1）图①表示的温度变化是，平衡移动方向是。

（2）图②表示的温度变化是，平衡移动方向是。

（3）正反应是放热反应，逆反应是吸热反应。

[归纳总结]

当其他条件不变时：

温度升高，平衡向方向移动；

温度降低，平衡向方向移动。

[活学活用]

1．如图所示，烧杯甲中盛放100mL6mol·L－1HCl溶液，烧杯乙中盛放100mL冷水，现向烧杯甲的溶液中放入25gNaOH固体，同时向烧杯乙中放入25gNH4NO3固体，搅拌使之溶解。

（1）A瓶中气体的颜色__________，简述理由：

______________________________

________________________________________________________________________。

（2）B瓶中气体的颜色__________，简述理由：

_____________________________

________________________________________________________________________。

2．对于①N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）　ΔH<0

②2NH3（g）

N2（g）＋3H2（g）　ΔH>0

其中v－t图像为

（1）反应①

t1时刻改变的条件为________________。

t2时刻改变的条件为____________________________。

（2）反应②

t1时刻改变的条件为________________________。

t2时刻改变的条件为_____________________________________。

探究点二　催化剂对化学平衡的影响

1．加入催化剂可以大大地加快反应速率，是因为它可以降低反应所需活化能，从而提高活化分子百分数，从而增大反应速率，但是由于催化剂能够同等程度地改变正、逆反应速率，因此它对化学平衡移动无影响。

2．对于N2＋3H2

2NH3反应，NH3的体积分数如图所示：

其中m表示情况，n表示情况。

[归纳总结]

当其他条件不变时：

催化剂不能改变达到化学平衡状态的反应混合物的组成，但是使用催化剂能改变反应达到平衡所需的时间。

[活学活用]

　3．如图所示，表示反应N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）　ΔH<0在某一时间段内反应速率与反应过程的曲线关系图。

（1）氨的质量分数最高的一段时间是________（填字母序号）。

A．t0～t1B．t2～t3

C．t3～t4D．t5～t6

（2）t1，t3，t4改变的条件分别是

t1________________________________________________________________________；

t3________________________________________________________________________；

t4________________________________________________________________________。

探究点三　勒夏特列原理

1．向一密闭容器中通入1molN2、3molH2发生N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）　ΔH<0，一段时间后达到平衡，当改变下列条件后，试填写下列内容：

（1）若增大N2的浓度，平衡移动的方向是；达新平衡时，氮气的浓度与改变时相比较，其变化是。

（2）若升高温度，平衡移动的方向是；达新平衡时的温度与改变时相比较，其变化是。

（3）若增大压强，平衡移动的方向是；达新平衡时的压强与改变时相比较，其变化是。

2．根据以上分析，能得出的结论是。

[归纳总结]

1．勒夏特列原理仅适用于已达到平衡的反应体系，对不可逆过程或未达到平衡的可逆过程均不能使用。

此外勒夏特列原理对所有的动态平衡都适用。

2．对“减弱这种改变”的正确理解

（1）定性角度：

用于判断平衡移动的方向。

（2）定量角度：

“减弱”不等于“消除”，更不是“扭转”。

[活学活用]

4．已知：

可逆反应2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g）　ΔH<0，在一定条件下达到平衡后，改变下列条件一定能使该平衡向正反应方向移动的是（　　）

A．升温增压B．降温增压

C．升温减压D．降温减压

1．已知反应A2（g）＋2B2（g）

2AB2（g）的ΔH<0，下列说法正确的是（　　）

A．升高温度，A2的转化率增大

B．升高温度有利于反应速率增大，从而缩短达到平衡的时间

C．达到平衡后，升高温度或增大压强都有利于该反应平衡正向移动

D．达到平衡后，降低温度或减小压强都有利于该反应平衡正向移动

2．在容积不变的密闭容器中，一定条件下发生反应：

2A

B（g）＋2C（g），且达到平衡。

当升高温度时气体的密度增大，则下列叙述中正确的是（　　）

A．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小

B．若正反应是放热反应，则A为气态

C．物质A一定为非气态，且正反应是吸热反应

D．若向容器中充入惰性气体，则平衡向右移动

3．放热反应2NO（g）＋O2（g）

2NO2（g）达平衡后，若分别采取下列措施：

①增大压强　②减小NO2的浓度③增大O2浓度　④升高温度　⑤加入催化剂，能使平衡向正反应方向移动的是（　　）

A．①②③B．②③④C．③④⑤D．①②⑤

4．一定条件下，在一个体积可变的密闭容器中充入2mol的气体A和1mol的气体B发生反应：

2A（g）＋B（g）

3C（g）

ΔH>0。

t1时刻反应达到平衡，并测得

C在容器中的体积分数为φ1。

t2时刻改变某一条件（其他条件不变），C在容器中的体积分数的变化如图所示，则t2时刻改变的条件是（　　）

A．加入1mol氦气B．加入1molCC．增大压强D．升高温度

5．对某一可逆反应来说，使用催化剂的作用是（　　）

A．提高反应物的平衡转化率B．以同样程度改变正、逆反应速率

C．增大正反应速率，降低逆反应速率D．改变平衡混合物的组成