化學平衡完整版教學設計

【27】了解化學反應的可逆性。理解化學平衡的涵義及其與反應速率之間的內在聯系。1．可逆反應：在同一個條件下,既能向正反應方向又能向逆反應方向進行的化學反應。絕大多數化學反應均有可逆性。在書寫化學方程式時,對于典型的可逆反應用“”表示。2．化學平衡：在一定條件下的可逆反應，經過一段時間后，正反應速率和逆反應速率相等時，反應混合物中各組成成分的百分含量保持不變的狀態(tài)叫做化學平衡狀態(tài)，簡稱化學平衡。3．可逆反應在一定條件下達到平衡狀態(tài)的基本特征：ABC。①正反應速率=逆反應速率，可表示為：v正=v逆，vA消耗=vA生成，vA消耗∶vC消耗=∶，vB生成∶vC生成=∶。②各物質的百分含量、濃度不再改變。從宏觀上看反應似乎“停止了”。③當≠時，混合氣體的總壓強、總體積、總物質的量不隨時間改變時，說明已達到化學平衡。4．反應速率與化學平衡的關系：N2氣＋3H2氣2NH3氣；△H=。例1哈伯因發(fā)明了由氮氣和氫氣合成氨氣的方法而獲得1918年諾貝爾化學獎?，F向一密閉容器中充人1moN2和3moH2，在一定條件下使該反應發(fā)生。下列有關說法正確的是（）A．達到化學平衡時，N2將完全轉化為NH3B．達到化學平衡時，N2、H2和NH3的物質的量濃度一定相等C．達到化學平衡時，N2、H2和NH3的物質的量濃度不再變化D．達到化學平衡時，正反應和逆反應的速率都為零【解析】化學平衡研究對象是可逆反應，完全轉化的反應不存在化學平衡，A錯。達到化學平衡時，反應混合物中各組成成分的百分含量保持不變，并不是指各組成成分的物質的量濃度一定相等，B錯。達到化學平衡時，正反應和逆反應的速率相等，但不為零，化學平衡是動態(tài)平衡，反應并沒有停止，D錯?！敬鸢浮緾【點評】考查平衡狀態(tài)的基本特征，與前些年高考中所考的“達到平衡狀態(tài)的標志”屬于同一題型。從化學平衡的定義出發(fā)來判斷是否達到化學平衡的兩個要點是：①v正=v逆②能變的量保持不變。2＋3H22NH3的正、逆反應速率可用各反應物或生成物濃度的變化來表示。下列各關系中能說明反應已達到平衡狀態(tài)的是（）A3正N2＝正H2B正N2＝逆NH3C2正H2＝3逆NH3D正N2＝3逆H2【解析】A中只有正反應速率，B、D中，量的關系不是化學計量數的關系，無法判斷是否平衡。只有C中有正逆反應速率，且量的關系是化學計量數的關系，能說明反應已達到平衡狀態(tài)。【答案】C【點評】判斷是否平衡狀態(tài)應以同一物質的正逆反應速率相等來判斷；若是不同物質，則它們必須分別表示正逆反應，且量的關系是化學計量數的關系。例3在一定溫度下，一定體積的密閉容器中有如下平衡：已知H2和I2的起始濃度均為mo·L－1時，達平衡時HI的濃度為mo·L－1。若H2和I2的起始濃度均變?yōu)?2mo·L－1，則平衡時H2的濃度（mo·L－1）是（）ABCD【解析】依據已知條件：H2和I2的起始濃度均為mo·L－1時，達平衡時HI的濃度為mo·L－1?？傻贸銎胶鈺rH2的濃度是mo·L－1。若H2和I2的起始濃度均變?yōu)?2mo·L－1，即均變?yōu)樵瓉淼?倍，則平衡時H2的濃度（mo·L－1）也將是原來的2倍，應是mo·L－1，C正確?！敬鸢浮緾【點評】實際上，本題的思路源于我們較熟悉的知識：對于mA氣nB氣n＝oE（g），達平衡時，混合氣體的壓強比起始時增大了20%；若開始時只充入2moM和1moN的混合氣體達平衡時M的轉化率為（）A．20%B．40%C．60%D．80%【解析】由方程式的系數關系可知，只充入2moE（g）與只充入2moM和1moN的混合氣體是等效的，均可達到同一平衡狀態(tài)，即兩種情況達平衡時混合氣體的物質的量相同。這給我們分析此題帶來了方便。若開始時只充入2moE（g），設有moE發(fā)生了轉化。，由混合氣體的壓強比起始時增大了20%得：[2-]/2=120%，得=。達平衡時，混合氣體的物質的量為[2-]=2==mo。再分析只充入2moM和1moN的混合氣體達平衡，設有amoM發(fā)生了轉化。2-aa=，得a=，M的轉化率為：2×100%=60%【答案】C【點評】考查等效平衡問題，等效平衡是指在一定條件（恒溫、恒容或恒溫、恒壓）下，起始加入的同一可逆反應的物質的情況不同，但平衡后組分的含量相同的狀態(tài)。搞清等效平衡的含義及特點，是解決復雜化學平衡問題的關鍵。恒溫、恒容時，超始投料換算為方程式同一邊物質，其物質的量相同，可視為等效平衡。1．平衡狀態(tài)的判斷方法1直接判定:v正=v逆（實質）①同一物質：該物質的生成速率等于它的消耗速率。②不同的物質：速率之比等于方程式中的系數比，但必須是不同方向的速率。2間接判定：①各組成成分的質量、物質的量、分子數、體積（氣體）、物質的量濃度保持不變。②各組成成分的質量分數、物質的量分數、氣體的體積分數保持不變。③若反應前后的物質都是氣體，且系數不等，總物質的量、總壓強（恒溫、恒容）、平均摩爾質量、混合氣體的密度（恒溫、恒壓）保持不變。④反應物的轉化率、產物的產率保持不變。總之：能變的量保持不變說明已達平衡。2．等效平衡問題等效平衡的含義：在相同條件下，對同一可逆反應，不論從正反應方向、逆反應方向或正逆反應方向同時進行，均能達到同一平衡狀態(tài)，即平衡時相應組分的含量體積分數、質量分數相同，這樣的化學平衡稱為等效平衡。相同條件指投入物質的溫度、濃度、壓強相等。等效的本質即該可逆反應進行的程度相同。1．在一定溫度下，可逆反應Ag＋3Bg2Cg達到平衡狀態(tài)的標志是（）AC生成的速率與C分解的速率相等B單位時間生成nmoA，同時生成3nmoBCA、B、C的濃度不再變化DA、B、C的分子數比為1∶3∶2答案：A、C提示：A中C生成的速率為正反應速率，C分解的速率為逆反應速率，兩者相等，是平衡狀態(tài)。B中生成A和生成B都是逆反應速率，無法判斷。C中三者濃度不變時的狀態(tài)是平衡狀態(tài)。D中無法判斷是否達到平衡狀態(tài)。2．一定溫度下，反應2SO2＋O22SO2，達到平衡時，nSO2∶nO2∶nSO3＝2∶3∶4?？s小體積，反應再次達到平衡時，nO2＝mo，nSO3＝mo，此時SO2的物質的量應是（）A．moB．moC．moD．mo答案：A提示：2SO2g＋O2g2SO3gn0mo2a3a4an變mo22n平mo2a－23a－4a＋2由題意知，3a－＝，4a＋2＝，聯立二式得：a＝mo，＝mo，2a－2＝2×mo－2×mo＝mo，故應選A。3．在一定溫度下，容器內某一反應中M、N的物質的量隨反應時間變化的曲線如下圖，下列表述中正確的是（）A．反應的化學方程式為：2MNB．t2時，正逆反應速率相等，達到平衡C．t3時，正反應速率大于逆反應速率D．t1時，N的濃度是M濃度的2倍答案：D提示：從圖像可知，N的物質的量在減少，應為反應物，M的物質的量在增大，應為生成物，由圖中數據可得出反應的化學方程式為：2NM；由圖可知，t2時，M增大了2mo，N減少了4mo，正逆反應速率不相等；t3時M、N的物質的量保持不變，說明已達到平衡狀態(tài)，則正反應速率等于逆反應速率；t1時，N的物質的量是6mo，M的物質的量是3mo，故N的濃度是M濃度的2倍是正確的。4．下列方法中可以證明2HIgH2gI2g已達平衡狀態(tài)的是（）①單位時間內生成nmoH2的同時生成nmoHI②一個H-H鍵斷裂的同時有兩個H-I鍵斷裂③百分組成HI%=I2%④反應速率υH2=υI2=υHI時⑤[HI]:[H2]:[I2]=2:1:1⑥溫度和體積一定時，某一生成物濃度不再變化⑦溫度和體積一定時，容器內壓強不再變化⑧條件一定，混合氣體的平均相對分子質量不再變化⑨溫度和體積一定時混合氣體的顏色不再變化⑩溫度和壓強一定時混合氣體密度不再變化答案：②⑥⑨提示：①表示不同方向的反應，但生成H2與生成HI的物質的量之比應等于相應化學計量數之比。②表示不同方向的反應且等于化學計量系數之比，正確。③毫無根據，只在極特殊情況下成立。④任何情況下均成立。⑤只是某種特殊情況。⑥濃度不變，說明已達平衡，正確。⑦此反應前后氣體體積不變，恒溫恒容條件下任何時候容器內壓強均不變。⑧此反應前后氣體物質的量不變，總質量不變條件下任何時候氣體平均相對分子質量均不變。⑨顏色不變說明濃度不變，正確。⑩此反應前后氣體體物質的量不變，恒溫恒壓條件下體積不變，任何時候氣體密度均不變。5．在一定溫度下，把2moSO2和1moO2通入一個定容的密閉容器中，發(fā)生可逆反應2SO2O22SO3達平衡。維持恒溫恒容條件，令a、b、c分別代表初始加入的SO2、O2和SO3的物質的量，若a、b、c取不同數值，它們必須滿足一定關系，才能保證再達平衡時為等效平衡。填寫下列空白：1若a=0，b=0，c=____。2若a=，b=___，c=____。3a、b、c必須滿足的一般關系是_________________。答案：⑴c=2⑵b=c=⑶ac=2b=1提示：⑴此投料相當于從逆向開始反應，2moSO3與2moSO21moO2是等效的。⑵此投料相當于從正逆同時開始，SO2O2與SO3是等效的，再加SO3就與起始2moSO3等