高二化學(xué)教案：《化學(xué)平衡》優(yōu)秀教學(xué)設(shè)計(jì)

　　一、復(fù)習(xí)回顧

　　化學(xué)平衡的建立、特征和標(biāo)志；

　　化學(xué)平衡的移動(dòng)；

　　平衡移動(dòng)原理。

　　二、知識(shí)梳理

　　考點(diǎn)1：化學(xué)平衡的建立、特征和標(biāo)志

　　1．可逆反應(yīng)

　　在相同條件下同時(shí)向正、反兩個(gè)方向進(jìn)行的反應(yīng)稱為可逆反應(yīng)。

　　2．化學(xué)平衡的建立

　　在一定條件下可逆反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí)，反應(yīng)物和生成物的濃度不再隨時(shí)間的延長而發(fā)生變化，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，這種狀態(tài)稱為化學(xué)平衡狀態(tài)，簡稱化學(xué)平衡。

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

　　速率時(shí)間圖象：

　　3．化學(xué)平衡的特征

　�、�“逆”：研究對(duì)象為可逆反應(yīng)。

　�、�“等”：可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，υ正=υ逆。

　　第一層含義：用同種物質(zhì)表示反應(yīng)速率時(shí)，該物質(zhì)的生成速率=消耗速率，即υA+=υA-

　　第二層含義：用不同物質(zhì)表示反應(yīng)速率時(shí)，A的正反應(yīng)速率:B的逆反應(yīng)速率=化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，即υA+:υB-=m:n(m、n為化學(xué)方程式中A、B前面的系數(shù))。

　�、�“定”：平衡混合物中各組分含量(質(zhì)量、物質(zhì)的量、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、氣體體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量濃度、反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率、體積、體系壓強(qiáng)、體系溫度等多種物理量)不隨時(shí)間變化。

　�、�“動(dòng)”：正、逆反應(yīng)都在進(jìn)行，只是υ正=υ逆，體系處于動(dòng)態(tài)平衡。

　�、�“變”：化學(xué)平衡狀態(tài)是有條件的、暫時(shí)的、改變影響平衡的外界條件，平衡會(huì)發(fā)生移動(dòng)，達(dá)到新的平衡。

　�、�“同”：只要外界條件相同，同一可逆反應(yīng)達(dá)到的化學(xué)平衡狀態(tài)就相同。它的建立與途徑無關(guān)，從反應(yīng)物開始或從生成物開始，或從反應(yīng)物、生成物同時(shí)開始，都可建立平衡狀態(tài)。

　　4．化學(xué)平衡的標(biāo)志

　�。�1）任何情況下均可作為標(biāo)志的：

　　①υ正=υ逆(同一種物質(zhì)) 對(duì)于某一可逆反應(yīng)來說，正反應(yīng)消耗掉某反應(yīng)物的速率等于逆反應(yīng)生成該反應(yīng)物的速率。

　�、诟鹘M分濃度(百分含量、物質(zhì)的量、質(zhì)量)不隨時(shí)間變化

　�、垠w系中某反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率或某生成物的產(chǎn)率達(dá)到最大值且不再隨時(shí)間而變化。

　�。�2）在一定條件下可作為標(biāo)志的是：

　�、賹�(duì)于有色物質(zhì)參加或生成的可逆反應(yīng)體系，顏色不再變化。例如2NO2(g)N2O4(g)

　　②對(duì)于有氣態(tài)物質(zhì)參加或生成的可逆反應(yīng)體系，若反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量變化不為0，則混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量M和反應(yīng)總壓P不變(恒溫恒容)。例如2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。

　　③對(duì)同一物質(zhì)而言，斷裂化學(xué)鍵的物質(zhì)的量與形成化學(xué)鍵的物質(zhì)的量相等。

　�。�3）不能作為判斷標(biāo)志的是

　�、俑魑镔|(zhì)的物質(zhì)的量或濃度變化或反應(yīng)速率之比=化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。

　�、谟袣鈶B(tài)物質(zhì)參加或生成的反應(yīng)，若反應(yīng)前后氣體的體積變化為0，則混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量M和反應(yīng)總壓P不變(恒溫恒容)，如：2HI(g)I2(g)+H2(g)。

　�、蹖�(duì)于均為氣體參加或生成的體系，恒容時(shí)密度不發(fā)生變化。

　　考點(diǎn)2：化學(xué)平衡的移動(dòng)

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

　　注意：化學(xué)平衡移動(dòng)的根本原因是正、逆反應(yīng)速率不相等，移動(dòng)的結(jié)果使二者相等。

　　2. 化學(xué)平衡移動(dòng)原因：v正≠ v逆

　　v正> v逆   正向      v正.< v逆   逆向

　　考點(diǎn)3：反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)平衡的影響

　　1.溫度的影響：

　　升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱方向移動(dòng)；

　　降低溫度，化學(xué)平衡向放熱方向移動(dòng)。

　　2.濃度的影響：

　　增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度，化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；

　　減小反應(yīng)物濃度或增大生成物濃度，化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。

　　3.壓強(qiáng)的影響：

　　增大壓強(qiáng)，化學(xué)平衡向氣體分子數(shù)減小的方向移動(dòng)；

　　減小壓強(qiáng)，化學(xué)平衡向氣體分子數(shù)增大的方向移動(dòng)。

　　4.催化劑：

　　加入催化劑，化學(xué)平衡不移動(dòng)。

　　以N2 ＋ 3H22NH3為例：

　　考點(diǎn)4：平衡移動(dòng)原理（勒夏特列原理）

　　如果改變影響平衡的一個(gè)條件，平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。

　　注意：平衡向減弱外界條件變化的方向移動(dòng)，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(yīng)2A2(g)+2B2(g)  3C2(g)+D2(g)在容積不變的容器中進(jìn)行。達(dá)到平衡的標(biāo)志是（    ）

　　A．單位時(shí)間內(nèi)生成2n mol B2，同時(shí)消耗3n mol C2

　　B．容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時(shí)間變化

　　C．混合氣的密度不隨時(shí)間變化

　　D．混合氣的平均摩爾質(zhì)量不隨時(shí)間變化

　　E．單位時(shí)間內(nèi)斷裂2 mol A-A鍵，同時(shí)斷裂3 mol C-C鍵

　　【答案】E

　　【解析】在任何時(shí)刻，單位時(shí)間內(nèi)生成2n mol B2的同時(shí)必然消耗3n mol C2，兩個(gè)速率的指向相同，不能作為到達(dá)平衡的標(biāo)志，所以A選項(xiàng)錯(cuò)；該反應(yīng)的特征是反應(yīng)前后氣體體積不變，恒溫恒容時(shí)在任何時(shí)刻氣體物質(zhì)的量均不變，壓強(qiáng)均不變，又因?yàn)槊荛]體系質(zhì)量守恒，所以平均摩爾質(zhì)量不變；又因?yàn)楹闳�，所以密度不變，所以B、C、D不能作為判斷標(biāo)志；消耗2 mol A的同時(shí)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(dá)平衡的標(biāo)志。

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

　�、� 單位時(shí)間內(nèi)生成n mol H2的同時(shí)生成n mol HI

　�、� 一個(gè)H-H鍵斷裂的同時(shí)有兩個(gè)H-I鍵斷裂

　　③ 百分組成HI%=I2%

　�、� 反應(yīng)速率υ(H2)=υ(I2)=0.5υ(HI)

　　⑤ C(HI)=C(H2)=C(I2)=2:1:1

　�、� 溫度和體積一定時(shí)，某一生成物濃度不再變化

　�、� 溫度和體積一定時(shí)，容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化

　�、� 條件一定，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化

　�、� 溫度和體積一定時(shí)混合氣體的顏色不再變化

　　⑩ 溫度和壓強(qiáng)一定時(shí)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(yīng)，但生成H2與生成HI的物質(zhì)的量之比應(yīng)等于相應(yīng)化學(xué)計(jì)量數(shù)之比；

　�、� 表示不同方向的反應(yīng)且等于化學(xué)計(jì)量系數(shù)之比，正確；

　�、� 毫無根據(jù)，只在極特殊情況下成立；

　�、� 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(dá)平衡，正確；

　�、� 此反應(yīng)前后氣體體積不變，恒溫恒容條件下任何時(shí)候容器內(nèi)壓強(qiáng)均不變；

　�、� 此反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變，總質(zhì)量不變條件下任何時(shí)候氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量均不變；

　　⑨ 顏色不變說明濃度不變，正確；

　�、� 此反應(yīng)前后氣體體物質(zhì)的量不變，恒溫恒壓條件下體積不變，任何時(shí)候氣體密度均不變。

　　【例題3】對(duì)于可逆反應(yīng)H2（g）＋I(xiàn)2(g) 2HI(g)，在溫度一定下由H2（g）和I2（g）開始反應(yīng)，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(yīng)進(jìn)行的凈速率是正、逆反應(yīng)速率之差

　　C．正、逆反應(yīng)速率的比值是恒定的

　　D．達(dá)到平衡時(shí)，正、逆反應(yīng)速率相等

　　【答案】BD源

　　【解析】化學(xué)平衡狀態(tài)的特點(diǎn)。A選項(xiàng)中，速率之比等于計(jì)量數(shù)之比，應(yīng)為1:2；B選項(xiàng)出現(xiàn)的凈速率在中學(xué)沒出現(xiàn)過，但根據(jù)平均速率的求算，為反應(yīng)物的凈減少量，該項(xiàng)正確；C項(xiàng)明顯錯(cuò)誤，反應(yīng)過程中，正反應(yīng)速率是減小的過程，而逆反應(yīng)速率是增大的過程；D選項(xiàng)是平衡定義中來，正確。這類題就只有幾個(gè)考點(diǎn)：①平均速率的比等于計(jì)量數(shù)的比；平均速率的計(jì)算；③反應(yīng)過程中即時(shí)速率變化；④平衡中的速率問題。

　　四、課堂練習(xí)

　　【基礎(chǔ)】

　　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(fā)生如下反應(yīng)：X(g)＋2Y(g)2Z(g)此反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是（    ）

　　A．容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時(shí)間變化

　　B．容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度不隨時(shí)間變化

　　C．容器內(nèi)X、Y、Z的濃度之比為1∶2∶2

　　D．單位時(shí)間消耗0.1 mol X同時(shí)生成0.2 mol Z

　　【答案】AB

　　【解析】考察化學(xué)平衡狀態(tài)的特點(diǎn)。正反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時(shí)間變化時(shí)，即氣體的物質(zhì)的量不再變化，各物質(zhì)的濃度也不再變化，表明該反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)。

　　2. 已知反應(yīng)：2A(g)+ B(g)3C(g)（正反應(yīng)為放熱反應(yīng)），下列條件能充分說明該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是（    ）

　　A．單位時(shí)間內(nèi)消耗n mol B的同時(shí)，生成3n mol C

　　B．反應(yīng)進(jìn)行到容器內(nèi)溫度不再變化的狀態(tài)

　　C．反應(yīng)過程中，容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化

　　D．ν(A)=2ν(C)/3

　　【答案】 B

　　【解析】B、C選項(xiàng)可先假設(shè)反應(yīng)不平衡，再進(jìn)行判斷。

　　【鞏固】

　　3. 反應(yīng)：A(氣)＋3B(氣)2C(氣)＋Q達(dá)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(yīng)速率加大，逆反應(yīng)速率變小，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)

　　B．正反應(yīng)速率變小，逆反應(yīng)速率加大，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)

　　C．正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率都變小，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)

　　D．正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率都變小，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)

　　【答案】C

　　【解析】考察化學(xué)平衡移動(dòng)的方向。溫度降低，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率都減��；因正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)。

　　4. 下列敘述中能判斷某化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)的是（    ）

　　A.混合物中各組分的濃度改變            B.正、逆反應(yīng)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(qiáng)發(fā)生改變

　　【答案】C

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

　　【拔高】

　　1. 對(duì)于可逆反應(yīng)2SO2+O22SO3，在混合氣體中充入一定量的18O2，足夠長的時(shí)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(yīng)能同時(shí)向正逆兩個(gè)方向進(jìn)行。

　　2. 可逆反應(yīng)N2 + 3H2  2NH3的正逆反應(yīng)速率關(guān)系能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)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(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志。達(dá)到平衡，正逆反應(yīng)速率相等，速率之比等于系數(shù)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(yīng)：2SO2（g）＋O2?（g）═2SO3（g），其正反應(yīng)放熱．現(xiàn)有三個(gè)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(yīng)．達(dá)到平衡時(shí)，下列說法正確的是（    ）

　　A.容器I、Ⅲ中平衡常數(shù)相同

　　B.容器Ⅱ、Ⅲ中正反應(yīng)速率相同

　　C.容器Ⅱ、Ⅲ中的反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，SO3的體積分?jǐn)?shù)：Ⅱ＞Ⅲ

　　D.容器 I中SO2的轉(zhuǎn)化率與容器 II中SO3的轉(zhuǎn)化率之和小于1

　　【答案】CD

　　【解析】A、容器Ⅰ是絕熱容器，反應(yīng)過程中溫度升高，平衡逆向進(jìn)行，平衡常數(shù)減小，容器Ⅰ、Ⅲ中平衡常數(shù)不相同，故A錯(cuò)誤；

　　B、容器Ⅲ是恒壓容器，反應(yīng)過程中壓強(qiáng)大于容器Ⅰ，反應(yīng)速率大，容器Ⅱ、Ⅲ中正反應(yīng)速率不相同，故B錯(cuò)誤；

　　C、容器Ⅱ是恒溫恒容，Ⅲ是恒溫恒壓，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，容器Ⅱ中壓強(qiáng)大于容器Ⅲ，平衡正向進(jìn)行，三氧化硫含量增大，SO3的體積分?jǐn)?shù)：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(shí)，達(dá)到相同平衡狀態(tài)，二氧化硫轉(zhuǎn)化率和三氧化硫轉(zhuǎn)化率之和為1，但實(shí)際容器Ⅰ是絕熱恒容，隨反應(yīng)進(jìn)行溫度升高，平衡逆向進(jìn)行，二氧化硫轉(zhuǎn)化率減小，因此容器Ⅰ中SO2的轉(zhuǎn)化率與容器Ⅱ中SO3的轉(zhuǎn)化率之和小于1，故D正確；故選CD。

　　五、課后作業(yè)

　　【基礎(chǔ)】

　　1. 當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，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(zhuǎn)化率的是（    ）

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

　　2．下列各關(guān)系中能說明反應(yīng)N2＋3H22NH3已達(dá)到平衡狀態(tài)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(yīng)2HI(g) H2(g)＋I(xiàn)2(g)在密閉容器中進(jìn)行，下列能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是（    ）

　　A．容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時(shí)間變化而變化

　　B．混合氣體總分子數(shù)不隨時(shí)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(fā)生反應(yīng)：NO2(g)＋SO2(g) SO3(g)＋NO(g)　ΔH＝－41.8 kJ/mol，下列能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是（    ）

　　A．體系壓強(qiáng)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(shí)生成1 mol NO2

　　2．在容器中進(jìn)行如下反應(yīng)：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(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，各物質(zhì)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(yīng)NH4HS(s) NH3(g)＋H2S(g)在某一溫度下達(dá)到平衡，下列各種情況中，能使化學(xué)平衡正向移動(dòng)的是（    ）

　　A．加入NH4HS固體

　　B．壓強(qiáng)、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(fā)生反應(yīng)aX(g) bY(g)＋cZ(g)，達(dá)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(dāng)達(dá)到新平衡時(shí)，物質(zhì)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(yīng)的化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)：a＞b＋c

　　B．壓縮容器的容積時(shí)，v正增大，v逆減小

　　C．達(dá)到新平衡時(shí)，物質(zhì)X的轉(zhuǎn)化率減小

　　D．達(dá)至新平衡時(shí)，混合物中Z的質(zhì)量分?jǐn)?shù)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(yīng)為CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH＜0，反應(yīng)達(dá)到平衡后，為了提高CO的轉(zhuǎn)化率，下列措施中正確的是（    ）

　　A．增大壓強(qiáng)　　　　　　　    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(fā)生如下反應(yīng)：X(g)＋3Y(g) 2Z(g)　ΔH<0。如圖L2-3-7表示該反應(yīng)的速率(v)隨時(shí)間(t)變化的關(guān)系，t2、t3、t5時(shí)刻外界條件有所改變，但都沒有改變各物質(zhì)的初始加入量。

　　圖L2-3-7

　　下列說法中正確的是（    ）

　　A．t2時(shí)加入了催化劑

　　B．t3時(shí)降低了溫度

　　C．t5時(shí)增大了壓強(qiáng)

　　D．t4～t5時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化率最低

　　【答案】

　　【基礎(chǔ)】B   C   C

　　【鞏固】B   A   B

　　【提高】C   B   A