高三化學(xué) 1_7 化學(xué)平衡教學(xué)設(shè)計

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化學(xué)平衡復(fù)習(xí)目標（1）了解化學(xué)反應(yīng)的可逆性。能用焓變和熵變說明常見簡單化學(xué)反應(yīng)的方向。（2）理解化學(xué)平衡的定義,能判斷可逆反應(yīng)是否達到化學(xué)平衡狀態(tài)。（3）理解濃度、溫度、壓強、催化劑等對化學(xué)平衡影響的一般規(guī)律。（4）理解化學(xué)平衡常數(shù)的定義并能進行簡單計算。（5）能正確分析化學(xué)平衡圖像問題。教學(xué)重點濃度、溫度、壓強、催化劑等對化學(xué)平衡的影響教學(xué)難點化學(xué)平衡圖像的分析。教學(xué)過程考點一 化學(xué)反應(yīng)的方向、化學(xué)平衡狀態(tài)【知識精講】1、 化學(xué)反應(yīng)進行的方向在溫度、壓強一定的條件下，化學(xué)反應(yīng)的方向的判據(jù)為：G=HTS0反應(yīng)能自發(fā)進行G=HTS=0反應(yīng)達到平衡狀態(tài)G=HTS0反應(yīng)不能自發(fā)進行2、化學(xué)平衡狀態(tài) （1）可逆反應(yīng)在相同條件下同時向正、反兩個方向進行的反應(yīng)稱為可逆反應(yīng)。在可逆反應(yīng)中使用“”。（2）化學(xué)平衡狀態(tài)的概念 在一定條件下可逆反應(yīng)進行到一定程度時，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)物和生成物的濃度不再發(fā)生變化，這種狀態(tài)稱為化學(xué)平衡狀態(tài)，簡稱化學(xué)平衡。（3）化學(xué)平衡狀態(tài)的特征逆：化學(xué)平衡研究的對象是可逆反應(yīng)。等：V（正）=V（逆）0動：化學(xué)平衡是動態(tài)平衡。雖然V（正）=V（逆），但正、逆反應(yīng)仍在進行。定：反應(yīng)物和生成物的濃度保持一定。變：外界條件改變，平衡也隨之改變。3、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷（標志）（1）本質(zhì)標志v(正)v(逆)0。對于某一可逆反應(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。（2）等價標志全是氣體參加的體積可變反應(yīng)，體系的壓強不隨時間而變化。例如：N23H22NH3。體系中各組分的物質(zhì)的量濃度或體積分數(shù)、物質(zhì)的量分數(shù)保持不變。全是氣體參加的體積可變反應(yīng)，體系的平均相對分子質(zhì)量不隨時間變化。例如：2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)。對同一物質(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。對于有顏色物質(zhì)參加或生成的可逆反應(yīng)，體系的顏色不再隨時間而變化，如2NO2(g) N2O4(g)。體系中某反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率或某生成物的產(chǎn)率達到最大值且不再隨時間而變化。【方法精講】1、“四象限法”判斷化學(xué)反應(yīng)的方向在二維平面內(nèi)建立坐標系，第象限的符號為“、”，第象限的符號為“、”，第象限的符號為“、”，第象限的符號為“、”。借肋于數(shù)學(xué)坐標系四個象限的符號，聯(lián)系焓變與熵變對反應(yīng)方向的共同影響，可以從熱力學(xué)的角度快速判斷化學(xué)反應(yīng)的方向。反應(yīng)放熱和熵增加都有利于反應(yīng)自發(fā)進行。該判據(jù)指出的是化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進行的趨勢。S0H0所有溫度下反應(yīng)均不能自發(fā)進行S0H0所有溫度下均可自發(fā)進行S0H0高溫下反應(yīng)自發(fā)進行S0H0低溫下反應(yīng)自發(fā)進行yx、2、判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的方法“逆向相等，變量不變”(1)“逆向相等”：反應(yīng)速率必須一個是正反應(yīng)的速率，一個是逆反應(yīng)的速率，且經(jīng)過換算后同一種物質(zhì)的減少速率和生成速率相等。(2)“變量不變”：如果一個量是隨反應(yīng)進行而改變的，當不變時為平衡狀態(tài)；一個隨反應(yīng)的進行保持不變的量，不能作為是否是平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)?！咀⒁狻恳韵聨追N情況不能作為可逆反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài)的標志：a恒溫、恒容條件下氣體體積不變的反應(yīng)，混合氣體的壓強或氣體的總物質(zhì)的量不隨時間而變化。如2HI(g) I2(g)H2(g)。b全部是氣體參加的體積不變的反應(yīng)，體系的平均相對分子質(zhì)量不隨時間而變化。如2HI(g) I2(g)H2(g)。c全部是氣體參加的反應(yīng)，恒容條件下體系的密度保持不變?！镜淅v】【例1】下列說法正確的是 （）A碳酸銨分解是吸熱反應(yīng)，根據(jù)焓判據(jù)判斷能自發(fā)分解B多次洗牌以后，撲克牌的毫無規(guī)律的混亂排列的幾率大，越混亂，熵值越大C水總是自發(fā)地由高處往低處流，這是一個自發(fā)反應(yīng)D室溫下水結(jié)成冰是自發(fā)過程【答案】B【解析】A、碳酸銨分解是吸熱反應(yīng)，是體系的混亂程度增大的反應(yīng)。要根據(jù)焓判據(jù)和熵判據(jù)共同來斷反應(yīng)能否自發(fā)分解。錯誤。B、多次洗牌以后，撲克牌的毫無規(guī)律的混亂排列的幾率大，越混亂，熵值越大。正確。C、水總是自發(fā)地由高處往低處流，這是一個自發(fā)過程，不是自發(fā)反應(yīng)。錯誤。D、室溫下水不能結(jié)成冰，這是個非自發(fā)過程。錯誤【例2】在恒容密閉容器中，可以作為2NO2(g)2NO(g)+O2(g)達到平衡狀態(tài)的標志是： （ ）單位時間內(nèi)生成n mol O2的同時生成2n mol NO2；單位時間內(nèi)生成n mol O2的同時生成2n mol NO；混合氣體的顏色不再改變；混合氣體的密度不再改變的狀態(tài)；混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài)；混合氣體中NO與O2的物質(zhì)的量之比保持恒定；混合氣體中NO與NO2的物質(zhì)的量之比保持恒定A B C D【答案】A【解析】在一定條件下，當可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時（但不為0），反應(yīng)體系中各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài)，稱為化學(xué)平衡狀態(tài)。中反應(yīng)速率的方向相反，且滿足速率之比是相應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)之比，正確。中反應(yīng)速率的方向是相同的，速率之比是相應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)之比，因此中的關(guān)系始終是成立，不正確。顏色深淺和濃度有關(guān)系，所以混合氣體的顏色不再改變可以說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，正確。密度是混合氣的質(zhì)量和容器容積的比值，在反應(yīng)過程中質(zhì)量和容積始終是不變的，即密度始終不變，不正確?；旌蠚獾钠骄鄬Ψ肿淤|(zhì)量是混合氣的質(zhì)量和混合氣的總的物質(zhì)的量的比值，質(zhì)量不變，但物質(zhì)的量是變化的，所以混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài)可以說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，正確。根據(jù)方程式可知如果開始從NO2建立平衡狀態(tài)，則混合氣體中NO與O2的物質(zhì)的量之比始終保持2:1恒定，不能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，錯誤；NO2和NO分別是反應(yīng)物和生成物，因此混合氣體中NO與NO2的物質(zhì)的量之比保持恒定可以說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)，正確，答案選A【考題精練】1一定條件下反應(yīng)2AB(g) A2(g)B2(g)達到平衡狀態(tài)的標志是 （ ）A單位時間內(nèi)生成nmolA2，同時消耗2n molABB容器內(nèi)三種氣體AB、A2、B2共存CAB的消耗速率等于A2的消耗速率D容器中各組分的體積分數(shù)不隨時間變化【答案】D【解析】在一定條件下，當可逆反應(yīng)的正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時（但不為0），反應(yīng)體系中各種物質(zhì)的濃度或含量不再發(fā)生變化的狀態(tài)，稱為化學(xué)平衡狀態(tài)。A、根據(jù)化學(xué)方程式可知，單位時間內(nèi)生成nmolA2的同時，一定消耗2nmolAB，因此不能說明正逆反應(yīng)速率相等，A不正確；B、該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，容器內(nèi)三種氣體AB、A2、B2一定同時共存，因此不能說明正逆反應(yīng)速率相等，B不正確；C、AB的消耗速率等于2倍A2的生成速率，這說明A2的消耗速率與生成速率不相等，即這么反應(yīng)速率不相等，因此反應(yīng)沒有達到平衡狀態(tài)，C不正確；D、容器中各組分的體積分數(shù)不隨時間變化可以說明正逆反應(yīng)速率相等，因此D正確，答案選D。2石灰石的分解反應(yīng)為：CaCO3(s)=CaO(s) +CO2(g)其H（298K）=178.2kJmol，S（298K）=169.6Jmol1K1試根據(jù)以上數(shù)據(jù)判斷該反應(yīng)在常溫下是否自發(fā)進行？其分解溫度是多少？【答案】常溫下該反應(yīng)不能自發(fā)進行；高于778時反應(yīng)可自發(fā)進行【解析】HS178.2kJmol298103169.6kJmol1K1 =128kJmol10298K時，反應(yīng)不能自發(fā)進行。即常溫下該反應(yīng)不能自發(fā)進行。由于該反應(yīng)是吸熱的熵增加反應(yīng)，升高溫度可使HS0，假設(shè)反應(yīng)焓變和熵變不隨溫度變化而變化，據(jù)HS0可知，H/S =178.2kJmol/103169.6kJmol1K1=1051K，即溫度高于778時反應(yīng)可自發(fā)進行?？键c二 化學(xué)平衡移動、化學(xué)平衡常數(shù)【知識精講】1、 影響化學(xué)平衡移動的外界條件（1）濃度：其他條件不變時，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。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。（2）壓強：其他條件不變時，增大壓強，會使平衡向氣體體積減小的方向移動。減小壓強，會使平衡向氣體體積增大的方向移動。（3）溫度：在其他條件不變時，升高溫度，化學(xué)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動。降低溫度，平衡向放熱反應(yīng)方向移動。（4）催化劑：催化劑能同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率，因此不影響化學(xué)平衡，但可大大地縮短反應(yīng)達到平衡所需的時間。2、勒夏特列原理（1）內(nèi)容如果改變影響平衡的一個條件（如濃度、溫度或壓強），平衡就向著能夠減弱這種改變的方向移動。（2）適用范圍該原理適用于化學(xué)平衡、溶解平衡，電離平衡、水解平衡等動態(tài)平衡。研究問題：平衡移動問題3、化學(xué)平衡常數(shù)（1）概念：在一定溫度下，一個可逆反應(yīng)達到化學(xué)平衡時，生成物濃度冪之積與生成物濃度冪之積的比值是一個常數(shù)，用符號K表示。（2）表達式：對于一般的可逆反應(yīng)：mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)，在一定溫度下達到平衡:（3）理解化學(xué)平衡常數(shù)的意義化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)方程式的平衡常數(shù)。a.若反應(yīng)方向改變，則平衡常數(shù)改變。b.若方程式中各物質(zhì)的計量數(shù)等倍擴大或縮小，盡管是同一反應(yīng)，平衡常數(shù)也會改變。4、常見的化學(xué)平衡圖像以反應(yīng)mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),m+np+q且H0為例vt圖像（2）ct圖像（3）cp(T)圖像4、化學(xué)平衡的相關(guān)計算（1）明確三個關(guān)系：對于同一反應(yīng)物，起始量變化量平衡量。對于同一生成物，起始量變化量平衡量。各轉(zhuǎn)化量之比等于各反應(yīng)物的化學(xué)計量數(shù)之比。（2）計算方法：三段式法化學(xué)平衡計算模式：對以下反應(yīng)：mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)，令A(yù)、B起始物質(zhì)的量(mol)分別為a、b，達到平衡后，A的消耗量為mx，容器容積為V L。mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)起始(mol) a b 0 0變化(mol) mx nx px qx平衡(mol) amx bnx px qx【方法精講】1、 化學(xué)平衡移動的幾種特殊情況（1）當反應(yīng)混合物中存在與其他物質(zhì)不相混溶的固體或液體物質(zhì)時，由于其“濃度”是恒定的，不隨其量的增減而變化，故改變這些固體或液體的量，對化學(xué)平衡沒影響。（2）對于反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)相等的反應(yīng)，壓強的變化對正、逆反應(yīng)速率的影響程度是等同的，故平衡不移動。（3）“惰性氣體”對化學(xué)平衡的影響恒溫、恒容條件原平衡體系體系總壓強增大體系中各組分的濃度不變平衡不移動。恒溫、恒壓條件（4）同等程度地改變反應(yīng)混合物中各物質(zhì)的濃度時，應(yīng)視為壓強的影響。2、 化學(xué)平衡圖像基本分析方法（1）認清坐標系，搞清縱、橫坐標所代表的意義，并與勒夏特列原理掛鉤。（2）緊扣可逆反應(yīng)的特征，看清正反應(yīng)方向是吸熱還是放熱、體積增大還是減小、不變、有無固體、純液體物質(zhì)參加或生成等。（3）看清速率的變化及變化量的大小，在條件與變化之間搭橋。（4）看清起點、拐點、終點，看清曲線的變化趨勢。（5）先拐先平。例如，在轉(zhuǎn)化率一時間圖上，先出現(xiàn)拐點的曲線先達到平衡，此時逆向推理可得該變化的溫度高、濃度大、壓強高。（6）定一議二。當圖像中有三個量時，先確定一個量不變再討論另外兩個量的關(guān)系。3、平衡常數(shù)的應(yīng)用（1）根據(jù)平衡常數(shù)判斷可逆反應(yīng)進行的程度平衡常數(shù)越大，正反應(yīng)進行的程度越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越高，平衡后生成物的濃度越大，反應(yīng)物的濃度越大。（2）利用K與Qc的關(guān)系判斷反應(yīng)所處狀態(tài)對于可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g), (式中濃度是任意時刻的濃度)。根據(jù)Qc與K的關(guān)系可以判斷可逆反應(yīng)所處的狀態(tài)。Qc=K 反應(yīng)達到平衡狀態(tài)QcK 反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動QcK 反應(yīng)向逆反應(yīng)方向移動【典例精講】【例1】反應(yīng)CO2 (g)+2NH3(g)CO（NH2）2（s）+H2 O（g） H110-7molL【答案】B【解析】A、Fe3+ 在水溶液中存在水解平衡：Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3+ 3H+，向其中加入CuO、Cu(OH)2等固體，氫離子與CuO、Cu(OH)2反應(yīng)生成銅離子和水，氫離子濃度減小，水解平衡正向移動，F(xiàn)e3轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀而除去，能用勒沙特列原理解釋，錯誤；B、反應(yīng)H2(g)+I2(g)2HI(g)為反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量不變的反應(yīng)，增大平衡體系的壓強（壓縮體積），平衡不移動，體系顏色變深的原因是體積縮小而使碘蒸氣的濃度增大，不能用勒沙特列原理解釋，正確；C、AgCl在水中存在沉淀溶解平衡：AgCl（s）Ag+(aq) + Cl-(aq)，飽和NaCl溶液中氯離子濃度較大，平衡逆向移動，AgCl的溶解度降低，能用勒沙特列原理解釋，錯誤；D、在Na2CO3溶液中碳酸根與水電離出的氫離子結(jié)合生成碳酸氫根，氫離子濃度減小，水的電離平衡正向移動，由水電離出的c(OH) 110-7molL，能用勒沙特列原理解釋，錯誤?！纠?】某溫度下，在一容積可變的恒壓密閉容器里，反應(yīng)3A(g)B(g)+3C(g) 達到平衡時，A、B和C的物質(zhì)的量分別為6 mol、2 mol、6 mol。在保持溫度和壓強不變的情況下,下列說法正確的是 （ ）A將A、B、C各減少1 mol，C的百分含量減少B充入A、B、C各2 mol，平衡將向正反應(yīng)方向移動C充入1mol A，C的體積分數(shù)增加D充入1 mol氦(He與容器中氣體不反應(yīng))，平衡將向正反應(yīng)方向移動【答案】D【解析】試題分析：該反應(yīng)是一個體積增大的反應(yīng)，在恒溫恒壓條件下，反應(yīng)混合物成比例，得等效平衡；A將A、B、C各減少1 mol，與原平衡是等效平衡，C的百分含量不變，A錯誤；B、充入A、B、C各2 mol，平衡將向逆反應(yīng)方向移動，B錯誤；C、充入1mol A，C的體積分數(shù)不變，C錯誤；D、充入1 mol氦(He與容器中氣體不反應(yīng))，恒溫恒壓條件下體積增大，平衡將向正反應(yīng)方向移，D正確；答案選D?！究碱}精練】1下列有關(guān)顏色變化錯誤的是 （ ）A在4mL0.1mol/L的K2Cr2O7溶液中滴加數(shù)滴1mol/LNaOH溶液，溶液顏色從橙色變成黃色B在試管中加入少量氯化鈷晶體，滴加濃鹽酸溶解后加水稀釋至紫色，將試管置于熱水中片刻，溶液顏色變成粉紅色C向血紅色的Fe（SCN）3溶液中加入少量KI固體，溶液顏色變淺D用50mL針筒抽取30mL紅棕色的NO2氣體并封住注射孔，當用力推壓活塞，壓縮針筒中的氣體（此過程中不考慮溫度變化），從針筒頂端觀察，氣體顏色逐漸變淺【答案】B【解析】AK2Cr2O7溶液中存在平衡Cr2O72（橙色）H2O2CrO42（黃色）2H，則在4mL0.1mol/L的K2Cr2O7溶液中滴加數(shù)滴1mol/LNaOH溶液，中和氫離子，平衡向正反應(yīng)方向進行，則溶液顏色從橙色變成黃色，A正確；B氯化鈷溶液中存在平衡CoCl42-（藍色）+6H2OCo（H2O）62+（粉紅色）+4Cl-H0，正方應(yīng)是放熱反應(yīng)，則在試管中加入少量氯化鈷晶體，滴加濃鹽酸溶解后加水稀釋至紫色，將試管置于熱水中片刻，溶液顏色變成藍色，B錯誤；C向血紅色的Fe（SCN）3溶液中加入少量KI固體，鐵離子氧化碘離子，則溶液顏色變淺，C正確；D用50mL針筒抽取30mL紅棕色的NO2氣體并封住注射孔，當用力推壓活塞，壓縮針筒中的氣體（此過程中不考慮溫度變化），壓強增大，有利于N2O4生成，則從針筒頂端觀察，氣體顏色逐漸變淺，D正確，答案選B。2加熱N2O5依次發(fā)生的分解反應(yīng)為：N2O5N2O3+O2，N2O3N2O+O2；在2L密閉容器中充入8mol N2O5，加熱到t，達到平衡狀態(tài)后O2為9mol，N2O3為3.4mol，則t時反應(yīng)的平衡常數(shù)為 （ ）A10.7 B8.5 C9.6 D10.2【答案】B【解析】設(shè)平衡時N2O5的濃度減小x，則N2O5N2O3+O2， N2O3N2O+O2；開始（mol/L） 4 x 0 x轉(zhuǎn)化（mol/L） x x x平衡（mol/L） 4-x x x 3.4/2=1.7 9/2=4.5所以4.5-x=x-1.7，所以x=3.1mol/L，則t時反應(yīng)的平衡常數(shù)1.74.5/(4-3.1)=8.5，答案選B3一定條件下反應(yīng)，現(xiàn)有三個容積可變恒壓密閉絕熱（與外界沒有能量變換）容器、在中充入1molN2和3molH2，在中充入1molNH3，在中充入2 molNH3，500條件下開始反應(yīng)，達到平衡時，下列說法正確的是 （ ）A容器、中N2物質(zhì)的量關(guān)系為n(N2)= 2n(N2)B容器、中反應(yīng)的平衡常數(shù)相同C容器中的N2的轉(zhuǎn)化率與容器中NH3的轉(zhuǎn)化率之和小于1 D容器、中正反應(yīng)速率相同【答案】C【解析】A、中反應(yīng)正向進行，放出熱量，中反應(yīng)逆向進行，吸收熱量，由于容器均為絕熱容器，中溫度高，所以容器中N2的物質(zhì)的量比容器中的多，錯誤；B、中反應(yīng)正向進行，放出熱量，中反應(yīng)逆向進行，吸收熱量，由于容器均為絕熱容器，中溫度高，平衡常數(shù)小于；C、中溫度高，N2的轉(zhuǎn)化率減小，容器溫度低，NH3的轉(zhuǎn)化率減小，所以容器中的N2的轉(zhuǎn)化率與容器中NH3的轉(zhuǎn)化率之和小于1，正確；D、器中反應(yīng)正向進行，放出熱量，容器中反應(yīng)逆向進行，吸收熱量，兩個容器中反應(yīng)溫度不同，則、中正反應(yīng)速率不相同，錯誤。4向密閉容器中充入物質(zhì)A和B，發(fā)生反應(yīng)aA(g)+bB(g) cC(g)。反應(yīng)過程中，物質(zhì)A的含量(A)和C的含量(C)隨溫度(T)的變化曲線如圖所示，下列說法正確的是 （ ）A該反應(yīng)在T1、T3溫度時達到過化學(xué)平衡 B該反應(yīng)在T2溫度時達到過化學(xué)平衡C該反應(yīng)的逆反應(yīng)是放熱反應(yīng) D升高溫度，平衡會向正反應(yīng)方向移動【答案】B【解析】根據(jù)圖像可知：在溫度是T1時物質(zhì)A的含量(A)和C的含量(C)相同，但是還在發(fā)生變化，所以反應(yīng)未處于平衡狀態(tài)，在溫度T3時，由于物質(zhì)A的平衡含量逐漸升高，C的平衡含量逐漸降低，說明平衡發(fā)生了移動，是處于平衡狀態(tài)，錯誤；B由于在溫度T2時A的平衡含量最高，C的平衡含量最低，所以該反應(yīng)在T2溫度時達到過化學(xué)平衡，正確；C由于升高溫度，A的平衡含量增大，說明升高溫度，平衡逆向移動，根據(jù)平衡移動原理：升高溫度，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動，逆反應(yīng)方向是吸熱反應(yīng)，錯誤；D由于升高溫度，A的平衡含量增大，C的平衡含量逐漸降低，說明升高溫度，平衡逆向移動，逆反應(yīng)方向是吸熱反應(yīng)，錯誤。