第二章第二節(jié) 化學(xué)平衡 教案 高二化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

13/13授課主題化學(xué)平衡教學(xué)目的1、了解化學(xué)平衡判斷的依據(jù)、及影響因素；2、了解化學(xué)平衡的圖像；3、了解判斷化學(xué)反應(yīng)進行的方向重、難點化學(xué)平衡的判斷、化學(xué)平衡影響因素、化學(xué)圖像教學(xué)內(nèi)容知識點講解一、化學(xué)平衡（一）判斷可逆反應(yīng)達到平衡的條件以N2(g)+3H2(g)2NH3(g)為例，請判斷：①恒溫恒壓反應(yīng)過程中壓強始終不變，體積在變a、反應(yīng)體系中個物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度、體積均不變；b、ν正=ν逆；c、體積、密度、平均摩爾質(zhì)量均不變；d、顏色不變②恒溫恒容反應(yīng)過程中體積不變，壓強在變a、反應(yīng)體系中個物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度、體積均不變；b、ν正=ν逆；c、平均摩爾質(zhì)量均不變；d、顏色不變(2)反應(yīng)前后系數(shù)相等，反應(yīng)過程中P、V均不變a、反應(yīng)體系中個物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度、體積均不變；b、ν正=ν逆；c、顏色不變例題可逆反應(yīng)2NO22NO+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nmolO2的同時生成2nmolNO2②單位時間內(nèi)生成nmolO2的同時，生成2nmolNO③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．①④⑥B．②③⑤C．①③④D．①②③④⑤⑥練習(xí)1、可以說明密閉容器中可逆反應(yīng)P(g)+Q(g)R(g)+S(g)在恒溫下已達平衡的是（）A.容器內(nèi)壓強不隨時間變化B.P和S生成速率相等C.R和S的生成速率相等D.P、Q、R、S的物質(zhì)的量相等2、下列方法中可以證明A(s)+2B2(g)2C2(g)+D2(g)已經(jīng)達到平衡狀態(tài)的是______________________.⑴單位時間內(nèi)生成了2molC2的同時也生成了1molA⑵一個B—B鍵的斷裂的同時有一個C—C鍵的生成⑶反應(yīng)速率v(B2)=v(C2)=1/2v(D2)⑷c(B2):c(C2):c(D2)=2:2:1⑸溫度、體積一定時，c(B2)、c(C2)、c(D2)濃度不再變化⑹溫度、體積一定時，容器內(nèi)的壓強不再變化⑺條件一定時，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再變化⑻溫度、體積一定時，混合氣體的密度不再變化⑼百分組成B2%=C2%=D2%3、現(xiàn)向一密閉容器中充入1molN2和3molH2，在一定條件下使該反應(yīng)發(fā)生。下列有關(guān)說法正確的是（）A.達到化學(xué)平衡時，N2將完全轉(zhuǎn)化為NH3B.達到化學(xué)平衡時，N2、H2和NH3的物質(zhì)的量濃度一定相等C.達到化學(xué)平衡時，N2、H2和NH3的物質(zhì)的量濃度不再變化D.達到化學(xué)平衡時，正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率都為零4、在2NO2(g)N2O4(g)的可逆反應(yīng)中，下列不屬于平衡狀態(tài)的是（） A.反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率等于生成物的產(chǎn)率。 B.NO2在混合氣體中體積分數(shù)保持不變。 C.平衡體系的顏色不再改變。 D.單位時間內(nèi)有1molN2O4變?yōu)镹O2的同時，有2molNO2變?yōu)镹2O4。5、下列說法可以證明反應(yīng)N2+3H22NH3已達平衡狀態(tài)的是（）A.1個N≡N鍵斷裂的同時，有3個H－H鍵形成B.1個N≡N鍵斷裂的同時，有3個H－H鍵斷裂C.1個N≡N鍵斷裂的同時，有6個N－H鍵形成D.1個N≡N鍵形成的同時，有6個N－H鍵斷裂6、在一定溫度下的恒容容器中，當下列物理量不再發(fā)生變化時，表明反應(yīng)：A(s)+3B(g)2C(g)+D(g)已達平衡狀態(tài)的是（）A.混合氣體的壓強B.混合氣體的密度C.A的物質(zhì)的量濃度 D.氣體的總物質(zhì)的量小結(jié)（二）化學(xué)平衡移動的影響因素（1）溫度溫度升高，反應(yīng)速率增大，對吸熱反應(yīng)來說，平衡向右移動；降低溫度，反應(yīng)速率減小，反應(yīng)向左移動。吸熱反應(yīng)正好相反。（2）濃度增加反應(yīng)物濃度，反應(yīng)向右移動；增加生成物濃度，反應(yīng)物向左移動；反之則反之。恒溫恒容條件下，向體系中加入一種不反應(yīng)的氣體，平衡不移動；恒溫恒壓下，向容器中加入一種不反應(yīng)的氣體，反應(yīng)向系數(shù)大的方向移動。（3）壓強增大壓強，反應(yīng)速率增大，反應(yīng)向系數(shù)減小的方向移動；減小壓強，反應(yīng)速率減小，反應(yīng)向系數(shù)增大的方向移動。（4）催化劑平衡不移動。勒夏特列原理（平衡移動原理）：如果改變影響平衡的條件之一（如溫度，壓強，濃度），平衡向著能夠減弱這種改變的方向移動。例題在一密閉容器中，反應(yīng)aA（g）bB（g）達平衡后，保持溫度不變，將容器體積增加一倍，當達到新的平衡時，B的濃度是原來的70%，則（B）A．平衡向正反應(yīng)方向移動了B．物質(zhì)A的轉(zhuǎn)化率減少了C．物質(zhì)B的質(zhì)量分數(shù)增加了D．a(chǎn)>b練習(xí)1、對于在一定條件下進行的化學(xué)反應(yīng)：2SO2+O22SO3，改變下列條件，可以提高反應(yīng)物中活化分子百分數(shù)的是（）A、增大壓強B、升高溫度C、加入催化劑D、減小反應(yīng)物濃度2、反應(yīng)X(g)+Y(g)2Z(g)ΔH<0,達到平衡時,下列說法正確的是(D)A.減小容器體積，平衡向右移動B.加入催化劑，Z的產(chǎn)率增大C.增大c(X)，X的轉(zhuǎn)化率增大D.降低溫度，Y的轉(zhuǎn)化率增大3、對已達平衡的下列反應(yīng)2Xg＋Yg2Zg，減小壓強時對反應(yīng)產(chǎn)生的影響是（C）A.逆反應(yīng)速率增大，正反應(yīng)速率減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動B.逆反應(yīng)速率減小，正反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)方向移動C.正、逆反應(yīng)速率都減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動D.正、逆反應(yīng)速率都增大，平衡向正反應(yīng)方向移動小結(jié)（三）圖像問題1、速率平衡圖像像誰動，誰在上上下動，看速率2、拐點圖像先拐先平數(shù)值大，固定一個看其他M（g）+N（g）R（g）+2L3、等溫、等壓圖像豎直做垂線mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)；△H＝ＱkJ/mol練習(xí)1、在一定溫度下，將等量的氣體分別通入起始體積相同的密閉容器Ⅰ和Ⅱ中，使其發(fā)生反應(yīng)，t0時容器Ⅰ中達到化學(xué)平衡，X、Y、Z的物質(zhì)的量的變化如圖所示。則下列有關(guān)推斷正確的是（）A．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3X＋2Y2ZB．若兩容器中均達到平衡時，兩容器的體積V（Ⅰ）＜V（Ⅱ），則容器Ⅱ達到平衡所需時間大于t0C．若兩容器中均達到平衡時，兩容器中Z的物質(zhì)的量分數(shù)相同，則Y為固態(tài)或液態(tài)D．若達平衡后，對容器Ⅱ升高溫度時其體積增大，說明Z發(fā)生的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)2、某化學(xué)科研小組研究在其他條件不變時，改變某一條件對化學(xué)平衡的影響，得到如下變化規(guī)律（圖中P表示壓強，T表示溫度，n表示物質(zhì)的量）：根據(jù)以上規(guī)律判斷，上列結(jié)論正確的是（）A．反應(yīng)Ⅰ：△H＞0，P2＞P1B．反應(yīng)Ⅱ：△H＜0，T1＜T2C．反應(yīng)Ⅲ：△H＞0，T2＞T1；或△H＜0，T2＜T1D．反應(yīng)Ⅳ：△H＜0，T2＞T1小結(jié)二、化學(xué)平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率（一）化學(xué)平衡常數(shù)1、定義：在一定溫度下，當一個反應(yīng)達到化學(xué)平衡時，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個常數(shù)比值。2、使用化學(xué)平衡常數(shù)K應(yīng)注意的問題：=1\*GB2⑴表達式中各物質(zhì)的濃度是變化的濃度，不是起始濃度也不是物質(zhì)的量。=2\*GB2⑵K只與溫度（T）有關(guān)，與反應(yīng)物或生成物的濃度無關(guān)。=3\*GB2⑶反應(yīng)物或生產(chǎn)物中有固體或純液體存在時，由于其濃度是固定不變的，可以看做是“1”而不代入公式。=4\*GB2⑷稀溶液中進行的反應(yīng)，如有水參加，水的濃度不必寫在平衡關(guān)系式中。=5\*GB2⑸K有單位，且單位不相同。3、化學(xué)平衡常數(shù)K的應(yīng)用:=1\*GB2⑴化學(xué)平衡常數(shù)值的大小是可逆反應(yīng)進行程度的標志。K值越大，說明平衡時生成物的濃度越大，它的正向反應(yīng)進行的程度越大，即該反應(yīng)進行得越完全，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越高。反之，則相反。一般地，K>105時，該反應(yīng)就進行得基本完全了。=2\*GB2⑵可以利用K值做標準，判斷正在進行的可逆反應(yīng)是否平衡及不平衡時向何方進行建立平衡。（Q：濃度積）Q<K：反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行;Q=K：反應(yīng)處于平衡狀態(tài);Q>K：反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行=3\*GB2⑶利用K值可判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)若溫度升高，K值增大，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)若溫度升高，K值減小，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)練習(xí)1、已知：CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H=﹣41kJ/mol相同溫度下，在體積相同的兩個恒溫密閉容器中，加入一定量的反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)．相關(guān)數(shù)據(jù)如下：容器編號]起始時各物質(zhì)物質(zhì)的量／mol達平衡過程體系COH2OCO2H2能量的變化①1400放出熱量：32.8kJ②0014熱量變化：Q下列說法中，不正確的是（）A．容器①中反應(yīng)達平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率為80％B．容器②中吸收的熱量為32.8kJC．平衡時，兩容器中CO2的濃度相等D．容器①中當CO反應(yīng)速率等于H2O的反應(yīng)速率時，反應(yīng)可能達到平衡（二）轉(zhuǎn)化率1、定義：反應(yīng)物減少的量（可以是濃度或物質(zhì)的量）與起始量之比。2、如何提高某種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率：=1\*GB3①增加另一種物質(zhì)的濃度或物質(zhì)的量；②移走生成物；③改變溫度、壓強或體積。練習(xí)t℃時，在體積不變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：X(g)+3Y(g)2Z(g)，各組分在不同時刻的濃度如下表：物質(zhì)XYZ初始濃度/mol·L-10.10.202min末濃度/mol·L-10.08ab平衡濃度/mol·L-10.050.050.1下列說法正確的是（）A．平衡時，X的轉(zhuǎn)化率為20%B．t℃時，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為40C．增大平衡后的體系壓強，v正增大，v逆減小，平衡向正反應(yīng)方向移動D．前2min內(nèi)，用Y的變化量表示的平均反應(yīng)速率v(Y)=0.03mol·L-1·min-小結(jié)三、等效平衡1、概念：在一定條件下（定溫、定容或定溫、定壓），只是起始加入情況不同的同一可逆反應(yīng)達到平衡后，任何相同組分的百分含量均相同，這樣的化學(xué)平衡互稱為等效平衡。2、分類（1）等溫、等容條件下的等效平衡對于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)改變的可逆反應(yīng)：必須要保證化學(xué)計量數(shù)之比與原來相同；同時必須保證平衡式左右兩邊同一邊的物質(zhì)的量與原來相同。記為：等溫等容等摩。（2）定溫、定壓的等效平衡（包括等溫、等容下反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變）只要保證可逆反應(yīng)化學(xué)計量數(shù)之比相同即可視為等效平衡。記為：等溫等壓等比。3、恒溫下，若其它條件均相同，分別從反應(yīng)物和生成物開始的等效平衡中，同一種物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率與其生成率之和為1。例題在一個體積固定的密閉容器中加入2molA和1molB，發(fā)生反應(yīng)：2A(g)＋B(g)3C(g)＋D(g)，達到平衡時C的濃度為amol·L－1。若維持容器體積和溫度不變，按下列四種配比作為起始物質(zhì)，達到平衡后，C的濃度仍為amol·L－1的是（）A．4molA＋2molBB．2molA＋1molB＋3molC＋1molDC．3molC＋1molD＋1molBD．3molC＋1molD練習(xí)1、在相同溫度下，有相同體積的甲、乙兩容器，甲容器中充入1gN2和1gH2，乙容器中充入2gN2和2gH2。下列敘述中，錯誤的是（）A．化學(xué)反應(yīng)速率：乙＞甲 B．平衡后N2的濃度：乙＞甲C．H2的轉(zhuǎn)化率：乙＞甲 D．平衡混合氣中H2的體積分數(shù)：乙＞甲2、恒溫條件下，將NO2裝入帶活塞的密閉容器中，當反應(yīng)2NO2(g)N2O4(g)達到平衡后，慢慢壓縮氣體體積，下列敘述正確的是（）A．若體積減小一半，則壓強為原來的兩倍B．平衡向右移動，混合氣體顏色一定會變淺C．若體積減小一半，壓強增大，但小于原來的兩倍D．平衡向右移動，混合氣體密度減小3、某恒溫恒壓下，向可變?nèi)莘e的密閉容器中充入3升A和2升B，發(fā)生如下反應(yīng)：3A(氣)＋2B(氣)=xC(氣)＋yD(氣)達到平衡時C的體積百分比為m％，若維持溫度，壓強不變，將0.6升A，0.4升B、4升C、0.8升D作為起始物質(zhì)充入密閉容器內(nèi)，則達到平衡時C的體積百分比仍為m％，則x＝，y＝。(n為自然數(shù))小結(jié)四、化學(xué)反應(yīng)進行的方向1、反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向：（1）熵:物質(zhì)的一個狀態(tài)函數(shù)，用來描述體系的混亂度，符號為S.單位：J/mol-1?K-1(2)體系趨向于有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序，導(dǎo)致體系的熵增加，這叫做熵增加原理，也是反應(yīng)方向判斷的依據(jù)。.（3）同一物質(zhì)，在氣態(tài)時熵值最大，液態(tài)時次之，固態(tài)時最小。即S(g)>S(l)>S(s)2、反應(yīng)方向判斷依據(jù)吉布斯自由能G在溫度、壓強一定的條件下，化學(xué)反應(yīng)的判讀依據(jù)為：ΔG=ΔH-TΔS<0反應(yīng)能自發(fā)進行ΔG=ΔH–TΔS=0反應(yīng)達到平衡狀態(tài)ΔG=ΔH–TΔS>0反應(yīng)不能自發(fā)進行注意：（1）ΔH為負，ΔS為正時，任何溫度反應(yīng)都能自發(fā)進行（2）ΔH為正，ΔS為負時，任何溫度反應(yīng)都不能自發(fā)進行練習(xí)1、將E和F加入密閉容器中,在一定條件下發(fā)生反應(yīng):E(g)+F(s)2G(g)。忽略固體體積,平衡時G的體積分數(shù)(%)隨溫度和壓強的變化如下表所示:壓強/MPa體積分數(shù)/%溫度/℃1.02.03.081054.0ab915c75.0d1000ef83.0①b<f②915℃、2.0MPa時E的轉(zhuǎn)化率為60%③該反應(yīng)的ΔS>0④K(1000℃)>K(810℃)上述①~④中正確的有()A.4個 B.3個 C.2個 D.1個2、下列有關(guān)說法正確的是（）A.CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)室溫下不能自發(fā)進行，說明該反應(yīng)的△H＜0B.鍍銅鐵制品鍍層受損后，鐵制品比受損前更容易生銹C.N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)△H＜0，其他條件不變時升高溫度，反應(yīng)速率Ｖ(H2)和氫氣的平衡轉(zhuǎn)化率均增大D.水的離子積常數(shù)Kw隨著溫度的升高而增大，說明水的電離是放熱反應(yīng)小結(jié)課堂練習(xí)1、偏二甲肼與N2O4是常用的火箭推進劑，二者發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng):(CH3)2NNH2(l)+2N2O4(1)=2CO2(g)+3N2(g)+4H2O(g)(I)(1)反應(yīng)(I)中氧化劑是。(2)火箭殘骸中常現(xiàn)紅棕色氣體，原因為：N2O4(g)2NO2(g)(Ⅱ)當溫度升高時，氣體顏色變深，則反應(yīng)(Ⅱ)為(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。(3)一定溫度下，反應(yīng)(II)的焓變?yōu)椤鱄。現(xiàn)將1molN2O4充入一恒壓密閉容器中，下列示意圖正確且能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是。00ta氣體密度0tb△H/KJ?mol?10tdN2O4轉(zhuǎn)化率0tcv(正)NO2N2O4若在相同沮度下,上述反應(yīng)改在體積為IL的恒容密閉容器中進行，平衡常數(shù)(填“增大”、“不變”或“減小”)，反應(yīng)3s后NO2的物質(zhì)的量為0.6mol，則0~3s的平均反應(yīng)速率v(N2O4)=mol·L－1·s－1。課后練習(xí)1、研究氮氧化物與懸浮在大氣中海鹽粒子的相互作用時，涉及如下反應(yīng)：2NO2（g）+NaCl（s）NaNO3（s）+ClNO（g）K1?H<0（I）2NO（g）+Cl2（g）2ClNO（g）K2?H<0（II）（1）4NO2（g）+2NaCl（s）2NaNO3（s）+2NO（g）+Cl2（g）的平衡常數(shù)K=（用K1、K2表示）。（2）為研究不同條件對反應(yīng)（II）的影響，在恒溫條件下，向2L恒容密閉容器中加入0.2molNO和0.1molCl2，10min時反應(yīng)（II）達到平衡。測得10min內(nèi)v（ClNO）=7.5×10-3mol?L-1?min-1，則平衡后n（Cl2）=mol，NO的轉(zhuǎn)化率а1=。其它條件保持不變，反應(yīng)（II）在恒壓條件下進行，平衡時NO的轉(zhuǎn)化率а2а1（填“>”“<”或“=”），平衡常數(shù)K2（填“增大”“減小”或“不變”。若要使K2減小，可采用的措施是。（3）實