高三化学平衡教案.docx

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高三化学平衡教案

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教学目标

知识技能：

复习和强化对化学平衡状态标志的认识、对同一平衡状态的判断；勒沙特列原理的广泛应用，以及化学平衡计算知识。

能力培养：

培养学生应用化学平衡的概念、平衡移动的原理解决实际问题的能力，以及在化学计算中的另类思维能力。

科学思想：

通过对化学平衡概念的深刻讨论，使学生建立平衡思想，并能广泛应用于一定条件下的可逆过程中。

科学品质：

通过化学平衡例题的讨论，培养学生认真的审题习惯，多方位的或换位的思维方式，严谨的科学态度。

科学方法：

通过对化学平衡理论的复习，培养学生学会讨论问题的科学方法。

重点、难点化学平衡概念的深刻剖析和化学平衡移动原理的应用。

教学过程设计

教师活动

一、建立化学平衡状态的标志

【提问】我们根据什么可以来判断，在一定条件下，一任意可逆反应：

mA+nBpC+qD，是否达到了化学平衡状态

学生活动

回答：

一定条件下。

①正逆反应速率相等；

②平衡混合气中各组分的体积分数不变。

【过渡】还有哪些衍生出的因素也可以是建立化学平衡状态的标志

讨论题：

例1　在恒温下，密闭容器中的可逆反应：

2SO3（气）2SO2（气）+O2（气）可用来确定该反应已经达到平衡状态的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　[　　　]

A．反应容器内，压强不随时间改变

B．单位时间消耗1molSO3同时生成1molSO2

C．单位时间消耗1molSO3同时消耗1molSO2

D．容器内混合气体的总质量不发生变化

例2　在一定温度下的定容容器中，当下列物理量不再发生变化时，不能表明可逆反应A（固）+2B（气）C（气）+D（气）+Q已达到平衡状态的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　[　　　]

A．混合气体的压强

B．混合气体的密度

C．B的物质的量浓度

D．反应放出的热量

【讨论引导】

从化学平衡概念的本质及它的外延去讨论和判断，但需注意题中可逆反应的特征、物质的状态。

讨论：

回答　例1中可逆反应在反应前后气体的体积不相等，故可以通过容器内压强不再改变来确定反应达到了平衡状态，A正确；B选项只描述了正反应速率，C正确。

回答：

例1未指明密闭容器的体积固定，对于体积可变容器，达平衡与否，容器内压强均不会改变，A不正确。

回答：

例2中容器的体积虽然固定，但可逆反应在反应前后气体的体积相等，混合气体的总体积不变，达平衡与否，容器内压强均不会改变，A选项不正确。

由质量守恒定律来分析，B选项也不正确。

回答：

反应物A为固体，达平衡前后气体质量不相等，B选项正确。

回答：

密闭容器的体积固定，虽然混合气体的总物质的量不变，但反应过程中成分气体的物质的量在改变，浓度在改变，所以C选项正确；正反应为放热反应，D选项也正确。

【评价】例1中的A、B、D三个选项均不正确，只有C正确。

例2中只有A选项不能表明可逆反应达到平衡状态。

【小结】化学平衡的判断（标志）

1．从反应速率：

v正=v逆来判断。

①正逆反应的描述：

同一物质　　　　　　　　　　　　　　消耗和生成

反应物和生成物　　　　　　　　　消耗或生成

②速率相等：

同一物质　　　　　　　　　　　　　　速率的数值相等

不同物质　　　　　　　　　　　　　　速率的数值与系数成正比即相等

2．从混合气体中成分气体的体积分数或物质的量浓度不变来判断。

3．从容器内压强、混合气体平均分子量、混合气体的平均密度、反应的热效应不变等来判断，与可逆反应中m+n和p+q是否相等，容器的体积是否可变，物质的状态、反应过程中有无明显的热效应等因素有关，应具体情况具体分析。

二、同一平衡状态

【提问】从化学平衡的概念出发，化学平衡的建立与哪些条件有关

回答：

反应温度、压强、物质的量浓度。

【过渡】对于同一可逆反应，如果反应的起始态不同，所达到的平衡状态，是否相同呢

讨论题：

例1　可逆反应3H2+N22NH3，在一固定容积的容器内，500℃Fe为催化剂，三种不同的初始态：

①3molH2、1molN2，②2molNH3，③molH2、molN2、1molNH3，发生反应达到平衡时，混合气体中NH3的体积分数是否相同

例2　在一个固定容积的密闭容器中，保持一定温度，在一定条件下进行反应：

A（气）+B（气）2C（气）。

已知加入1molA和2molB达到平衡后，生成amolC，此时在平衡混合气体中C的摩尔分数为R。

若在相同的条件下，向同一容器中加入2molA和4molB，达平衡后的C物质的量为多少此时C在平衡混合气体中的摩尔分数与R的关系

【讨论引导】

注意例1、例2中相关可逆反应的特征。

在讨论例2时，可将浓度的改变转化为容器体积的改变，从而由平衡移动的角度分析。

讨论：

回答：

例1，温度相同，容器的体积相同（即压强相同），虽然起始态不同，将②③转换后与①中反应物的初始浓度相同，所以对同一个可逆反应，在相同的条件下，所达到的平衡状态是同一平衡状态。

即三种不同的起始态的平衡混合体系中NH3的体积分数相同。

回答：

例2，由于可逆反应的反应前后气体体积不变，在固定体积的容器中充入2molA和4molB，就相当于把第一个起始态容器的体积减小到原来的一半，但由于压强不影响该反应平衡状态，所以，达平衡时C的物质的量为2amol，C在平衡混合气体中的摩尔分数与R相等。

【评价】例1的答案正确。

对同一可逆反应的三种不同的起始态，在同一温度和压强下达到平衡，平衡混合体系中NH3的体积分数相同。

例2答案正确。

【小结】

1．可逆反应的平衡状态只与反应的条件有关，与反应的过程无关。

2．在相同温度和相同体积的容器中，同一可逆反应：

mA+nBpC+qD

当m+n≠p+q，由不同的起始态均转换为从正反应开始的起始态，若反应物的浓度完全相同，则达到平衡时，为同一平衡状态；

当m+n=p+q，由不同的起始态均转换为从正反应开始的起始态，若反应物的浓度比完全相同，达到平衡时，则为同一平衡状态。

三、勒沙特列原理的应用

【讨论引导】

什么是勒沙特列原理，在化学平衡中的具体体现有哪些

回答（略）。

【复习讨论】

讨论题：

在密闭容器中有可逆反应：

nA（气）+mB（气）pC（气）—Q处于平衡状态（已知n+m＞p，Q＞0），则下列说法正确的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　[　　　]

①升温，[B]/[C]的比值变小

②降温时体系内混合气体平均分子量变小

③加入B，A的转化率增大

④加入催化剂，气体总的物质的量不变

⑤加压使容器体积减小，A或B的浓度一定降低

⑥若A的反应速率为vA，则B的反应速率为vAn/m

A．①②③⑤B．①②③④C．①②⑤⑥D．③④⑤⑥

【讨论引导】注意可逆反应的特点，改变条件后的平衡移动方向，以及题中涉及的化学量的概念。

讨论：

回答：

此可逆反应的正反应是气体体积的缩小反应，是吸热反应。

升高温度，使平衡向正反应方向移动，混合气体的总物质的量减小，平均分子量变大；B的浓度变小，C的浓度增大。

增大压强，使容器的体积变小，各物质的浓度应增大，但由于平衡向正反应方向移动，反应物气体A、B的物质的量变小，生成物气体C的物质的量增大。

正确答案为B。

【评价】讨论的结论正确。

不仅应会判断平衡移动的方向也应会判断平衡移动后的结果。

【过渡】对于其他平衡体系，如：

电离平衡、水解平衡、溶解平衡等，勒沙特列原理是否适用呢

例题　一定温度下，一定量的水中，石灰乳悬浊液存在下列平衡：

Ca（OH）2Ca2++2OH-，当向悬浊夜中加入少量的生石灰时，下列说法正确的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　[　　　]

A．溶液中Ca2+数目减少

B．Ca2+浓度增大

C．溶液pH保持不变

D．溶液pH增大

【讲解】难溶物在水中存在着溶解和沉淀的可逆过程，在一定条件下，当溶解的速率等于沉淀的速率，就达到了平衡状态，称为溶解平衡。

同化学平衡一样，改变条件，平衡被破坏而发生移动。

应用勒沙特列原理来分析例题中的问题。

【提问】在一定条件下，石灰乳悬浊液存在着平衡状态，那么对于溶液而言，是否处于饱和状态加入生石灰会发生什么反应对溶解平衡有什么影响

倾听。

思考并议论。

回答：

是饱和状态。

生石灰与溶剂水反应，虽然由于溶剂的减少，平衡会发生移动，但温度不变，Ca（OH）2的溶解度不变，所以溶液的浓度不变，只是溶质和溶剂的量改变。

A、C正确。

【评价】回答正确。

【结论】凡是存在可逆过程的变化，均会在一定条件下建立平衡状态，均可应用勒沙特列原理来分析解决平衡移动问题，但不能脱离

该问题所涉及的概念。

四、化学平衡的有关计算

【引入】在复习化学平衡的计算时，除了常规的计算方法，还应具备一些常用的数学思想，以及常用的解题方法。

倾听。

1．极值思想

例题：

在一定条件下，将物质的量相同的NO和O2混合，发生如下反应：

2NO+O22NO2，2NO2N2O4，所得混合气体中NO2的体积分数为40％，则混合气体的平均分子量是　　　　　[　　　]

A．

B．

C．62

D．31

【分析】首先确定混合气体的组成，用常规方法解题。

【引导】由于第二个反应是可逆反应，故可以采用化学计算中常用的方法——极端假设法。

【启示】极端假设法常用在混合物的组成的计算中，同样也可以应用在可逆反应的有关计算中。

解题：

混合气体是由O2、NO2、N2O4组成的。

（解题过程略）

思考：

回答：

假设混合气体只是由1molO2和2molNO2组成的，其平均分子量为；假设混合气体只是由1molO2和1molN2O4组成的，其平均分子量为62。

但实际上混合气体是由O2、NO2、N2O4组成的，所以平均分子量应在二者之间。

A正确。

2．代换思维

例题：

在一真空的一定体积的密闭容器中盛有1molPCl5，加热到200℃时发生如下反应：

PCl5（气）PCl3（气）+Cl2（气），反应达平衡时，PCl5所占体积分数为M％。

若在同一温度和容器中，最初投入的PCl5是2mol，反应达平衡时，PCl5所占体积分数为N％，则M和N的正确关系是　　　　　　　[　　　]

A．M＞N　B．M＜N　C．M=N　D．无法比较

【分析】在同一容器中投入不同量的反应物，即反应物的浓度不同，因此，我们可以把两个独立的平衡体系看成是在第一个平衡体系的基础上的平衡移动问题。

所以思考时应注意①浓度的改变对平衡的影响；②平衡混合气体的总体积数也在改变。

思考：

提问：

平衡移动时PCl5减少的量与投入的PCl5增加的量，哪一个大

思考讨论：

回答：

在同一容器中投入2molPCl5可相当于容器的体积减小一半，相当于对第一个平衡体系增大压强，使平衡向左移动，PCl5的量增大，B正确。

【引导】为了回避这样的问题，我们可以进行思维代换，把浓度的改变代换为体积的改变，然后再代换为压强的改变。

【启示】当需要比较两个相同的可逆反应的不同平衡状态时，即可采用这样的代换思维方法：

①转换为平衡移动问题；

3．差量方法

例题：

在一定条件下，合成氨反应达到平衡，混合气中NH3的体积分数为25％，若反应条件不变，则反应后缩小的气体体积与原反应物体积的比值是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　[　　　]

A．1/5　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　B．1/4

C．1/3　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　D．1/2

【分析】根据平衡时混合气中NH3的体积分数为25％，可按常规计算方法列出方程后解题。

解题（略）。

【引导】若把有关化学方程式的差量法计算引入此题中，可简约思维。

3H2+N22NH3…△V

变化3L　1L　　　　2L　　　2L

由此可知反应过程气体体积缩小的量即生成NH3的量。

【启示】可逆反应是化学反应中的一种，反应过程中是按反应式各物质的系数比变化的，所以差量法经常应用在化学平衡的计算中。

思考解题：

回答：

设平衡混合气体为100L，其中NH3为25L，即反应生成NH325L，气体体积缩小了25L，原反应物体积为125L，A正确。

五、综合问题

例题：

在一容积固定的反应容器中，有一可左右滑动的密封隔板，两侧分别进行如图所示的可逆反应。

各物质的起始加入量如下：

A、B和C均为，D为，F为，设E为xmol，x在一定范围内变化时，均可以通过调节反应器的温度，使两侧反应都达到平衡，并且隔板恰好处于反应器的正中间位置。

①若x=，则右侧反应在起始时向______方向进行，欲使起始反应维持向该方向进行，则x的取值范围为____。

②若x分别为和，则在这两种情况下，当反应达平衡时，A的物质的量是否相等______，其理由是______。

【分析】左侧可逆反应是反应前后气体的物质的量不变的反应，右侧可逆反应的正反应是气体的物质的量缩小的反应。

隔板在中间意味着左右两侧可逆反应在一定条件下达到平衡时，气体的物质的量相等。

左侧气体的起始量已知，共12mol，由此进行讨论。

【引导启发】在推算x的取值范围时，可采用极端假设法进行讨论。

思考讨论。

回答：

①当x=时，气体总物质的量为，欲使右侧反应的总物质的量为12mol，应在起始时向气体体积缩小的方向进行。

欲使反应向正反应方向进行，可以通过极端假设的方法来讨论：

假设平衡不移动，x=mol=；假设平衡向正反应方向移动使E为0mol，（）+（+x）=mol，x=mol，故x取值范围为＜x＜。

②当x的取值不同时，反应分别达到平衡的气体总物质的量均为12mol，两个反应的温度肯定不同，所以左侧中的气体A的物质的量也肯定不同。

【评价】回答正确。

【启示】解化学平衡综合题，应围绕着化学平衡概念，应用平衡的基本知识来综合分析问题，解决问题。

精选题

一、选择题

1．在一定温度下，可逆反应　A（气）+3B（气）2C（气）达到平衡的标志是　　　[　　　]

A．C生成的速率与C分解的速率相等

B．单位时间生成amolA，同时生成3amolB

C．A、B、C的浓度不再发生变化

D．A、B、C的分子数比为1∶2∶3

2．在一真空容器中，充入10molN2、30molH2，发生如下反应：

N2+3H22NH3，在一定条件下达到平衡时，H2的转化率为25％。

若在同一容器中，在相同温度下，向容器中充入NH3，欲使达到平衡时各成分的质量分数与上述平衡时相同，则起始时NH3的物质的量和达平衡时NH3的转化率为[　　　]

A．15mol25％　　　　　　　　　　　　　　　　　B．20mol50％

C．20mol75％　　　　　　　　　　　　　　　　D．40mol80％

3．在一固定容积的密闭容器中，充入2molA和1molB发生反应：

2A（气）+B（气）xC（气），达到平衡后，C的体积分数为w％。

若维持容器体积和温度不变，按molA，和molC为起始物质，达到平衡后，C的体积分数也为w％，则x的值　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　[　　　]

A．1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　B．2

C．3　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　D．4

4．在一个固定体积的密闭容器中，保持一定的温度，进行以下反应：

H2（气）+Br2（气）2HBr（气），已知加入1molH2和2molBr2时，达到平衡后生成amolHBr。

在相同条件下，起始加入H2、Br2、HBr分别为x、y、z（均不等于0），如果仍保持平衡时各组分的质量分数不变，以下推断正确的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　[　　　]

A．x、y、z应满足的关系是4x+z=2y

B．达平衡时HBr物质的量为（x+y+z）a/3mol

C．达平衡时HBr物质的量为amol

D．x、y、z应满足的关系为x+y=z

5．在一真空密闭容器中，通入一定量气体A，一定条件下，发生如下反应：

2A（气）B（气）+xC（气），反应达到平衡时，测得容器内压强增大了p％，若此时A的转化率为a％，下列关系正确的是　　[　　　]

A．若x=1，则p＞a　　　　　　　　　　　　　B.若x=2，则p＜a

C．若x=3，则p=a　　　　　　　　　　　　　　D．若x=4，则p≥a

6．已知反应3A（气）+B（气）C（固）+4D（气）+Q，图2-14中a、b表示在一定条件下，D的体积分数随时间t的变化情况。

若使曲线b变为曲线a，可采取的措施是　　　　　[　　　]

A．增大B的浓度

B．升高温度

C．缩小反应容器的体积（加压）

D．加入催化剂

7．在CuCl2水溶液中存在下列平衡：

[Cu（H2O）4]2++4Cl-[CuCl4]2-+4H2O，能使黄绿色氯化铜溶液

蓝色　　　　　　　　　　　　黄绿色

向蓝色转化的操作是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　[　　　]

A．蒸发浓缩　　　　　　　　　　　　　　　　　　　B．加水稀释

C．加入AgNO3溶液　　　　　　　　　　　　　D．加入食盐晶体

8．在接触法制硫酸中，进入接触室的气体组成为（体积分数）SO27％、O211％、N282％。

在一定条件下达到平衡时，SO2的转化率为77％，则平衡时气体总体积是反应前的　　　　[　　　]

A．％　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　B．77％

C．％　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　D．％

9．一定条件下，在2SO2+O22SO3（气）的化学平衡体系中，各物质的浓度分别是·L-1、·L-1、mol·L-1，则O2在反应初始时的浓度可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　[　　　]

A．～mol·L-1　　　　　　　　　　　　B．0～·L-1

C．0～·L-1　　　　　　　　　　　　　D．无法确定

10．在800℃时，下列可逆反应达到化学平衡状态：

CO（气）+H2O（气）CO2（气）+H2（气），已知CO和H2O（气）的初始浓度为·L-1时，H2平衡浓度为·L-1。

若此时再加入·L-1的H2O（气），重新达到平衡时，H2平衡浓度为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　[　　　]

A．mol·L-1　　　　　　　　　　　　　　　　　B．mol·L-1

C．mol·L-1　　　　　　　　　　　　　　D．mol·L-1

二、非选择题

11．下列平衡体系均有颜色，改变条件后，平衡怎样移动颜色怎样变化

（1）2NO2（气）N2O4（气）+57kJ，迅速加压：

平衡______，颜色______。

加热：

平衡______，颜色______。

（2）2HI（气）=H2（气）+I2（气）-Q

加压：

平衡______，颜色______。

加热：

平衡______，颜色______。

加氢气：

平衡______，颜色______。

12．在某条件下，容器中有如下平衡反应：

A+4B2C+D+Q

此时，A、B、C的物质的量均为amol，而D的物质的量为dmol。

（1）改变a的取值，再通过改变反应条件，可以使反应重新达到平衡，并限定达到新平衡时，D的物质的量只允许在d/2到2d之间变化，则a的取值范围应是_______（用a和d的关系式表示）。

（2）如果要使本反应重新建立的平衡中，D的物质的量只允许在d到2d之间取值，则应采取的措施是____（从下面列出的选项中选择）。

A．升高反应温度　　　　　　　　　　　　　　　　B．增大反应容器内的压强

C．增大反应容器的容积　　　　　　　　　　　D．降低反应温度

E．减小反应容器内的压强　　　　　　　　　　F．减小反应容器的容积

13．若温度为830K时，下列可逆反应及其平衡具有某些特殊性。

CO+H2OH2+CO2，若起始浓度[CO]=2mol·L-1，[H2O]=3mol·L-1，反应达平衡时，CO转化为CO2的转化率为60％；如果将H2O的起始浓度加大到6mol·L-1，则CO的转化率为75％。

请注意上述有关数据，总结出其中规律。

填写以下空白：

设830K时，起始浓度[CO]=amol·L-1，[H2O]=bmol·L-1，达平衡时[H2]=cmol·L-1。

（1）当b不变时，a减小，重新达到平衡时CO的转化率______；H2O转化率_______。

（2）当a=5，c=20/9时，b=______。

（3）当a=b时，c/a=____。

（4）用以表示a、b、c之间的关系的代数式____。

答　案

一、选择题

1．A、C　2．C　3．B、C　4．A、B　5．B、C　6．C、D　7．B、C提示：

从图象看，改变条件只加快反应速率，不使平衡发生移动。

　8．D提示：

采用差量法计算。

　9．B提示：

采用极值思想来确定取值范围　

二、非选择题

11．

（1）向右移动　先深后浅　向左移动　变深

（2）不移动　变深　向右　移动　变深　向左移动　变浅

12．

（1）a＞4d

（2）D提示：

可以将题中的平衡看作是新平衡的起始态，按照题中给出的D的物质的量变化范围的下限（d/2）和上限（2d）来分别讨论。

讨论时应注意平衡移动的方向，由哪一种物质来确定a的取值。

13．

（1）提高降低

（2）4（3）（4）c/a+c/b