高中化學化學平衡省公開課一等獎全國示范課微課金獎

大連市第二十三中學高級教師杜彥年名師課堂輔導講座—高中部分化學平衡第1頁[學習要求]1、了解化學反應可逆性；了解化學平衡涵義；掌握化學平衡與反應速率之間內(nèi)在聯(lián)絡。2、了解勒夏特列原理涵義；掌握濃度、溫度、壓強等條件對化學平衡移動影響。第2頁1、化學平衡狀態(tài)：化學平衡狀態(tài)是指在一定條件下可逆反應里，正反應速率和逆反應速率相等，反應混合物中各組分濃度保持不變狀態(tài)。[學習內(nèi)容]說明：可逆反應①在同一條件下，能同時向正、逆兩個方向進行化學反應稱可逆反應。第3頁②可逆反應進行過程中，若開始只有反應物，沒有生成物，則開始時v正最大，v逆為零。伴隨反應進行，反應物不停降低，生成物不停增多，v正越來越小，v逆越來越大，反應進行到某一時刻，v正＝v逆，這時就到達了化學平衡，如圖：Ovtv正v逆化學平衡v正=v逆第4頁③絕大多數(shù)化學反應都有一定可逆性。但有反應逆反應傾向比較小，從整體上看，反應實際上是朝著一個方向進行，如Mg2++2OH-Mg(OH)2↓,H++OH-H2O；還有一些反應，產(chǎn)物一旦脫離了反應體系，它就不具備可逆反應條件，如2H2O22H2O+O2↑。這些反應不能稱為可逆反應；也有些反應向相反方向進行時，反應條件不一樣，如2H2+O22H2O，2H2O2H2↑+O2↑，這么反應也不叫可逆反應。MnO2點燃電解第5頁2、化學平衡特征：“逆、等、動、定、變”①逆：是指可逆反應，表示化學平衡狀態(tài)能夠從正、逆反應兩個方向到達，不論是從正反應開始還是從逆反應開始，都能夠到達平衡狀態(tài)。②等：表示正、逆反應速率相等第6頁③動：表示處于平衡狀態(tài)下化學反應，從表面上、從宏觀上看好像反應停頓了，但從本質(zhì)上、從微觀角度上看反應并未停頓，只不過正反應速率與逆反應速率相等罷了。第7頁④定：因為正、逆反應速率相等，所以混合物中各反應物、生成物濃度保持不變，所以各組分質(zhì)量分數(shù)不變，。⑤變：表示化學平衡狀態(tài)都是在一定條件下建立，當這個條件改變了，化學平衡也就被破壞了，它會在新條件下建立新化學平衡。第8頁①速率：v正=v逆（即任何一個物質(zhì)生成速率等于其消耗速率）②各成份含量保持不變直接以xA(g)+yB(g)zC(g)為例，分析化學反應到達平衡狀態(tài)標志：第9頁③混合氣體總壓、總體積、總物質(zhì)量不隨時間延長而改變(x+y≠z)④各物質(zhì)物質(zhì)量，物質(zhì)量濃度不隨時間延長而改變間接第10頁注意（1）對于反應前后氣體物質(zhì)分子總數(shù)不相等可逆反應（如2SO2+O22SO3）來說，可利用混合氣體總壓、總體積、總物質(zhì)量是否伴隨時間改變而改變來判斷是否到達平衡。第11頁（2）對于反應前后氣體物質(zhì)分子數(shù)相等可逆反應（如H2+I2(g)2HI），不能用此標志判斷平衡是否抵達，因為在此反應過程中，氣體總壓、總體積、總物質(zhì)量都不隨時間改變而改變。第12頁（3）對于不一樣類型可逆反應，某一物理量不變是否可作為平衡已抵達標志，取決于該物理量在平衡抵達前（反應過程中）是否發(fā)生改變。若是則可；不然，不行。第13頁4、化學平衡移動勒夏特列原理：假如改變影響化學平衡某一條件（如溫度、濃度、壓強等），平衡就向著能夠減弱這種改變方向移動。（1）濃度：增大c反應物或降低c生成物，平衡正向移動；減小c反應物或增大，c生成物，平衡逆向移動。第14頁升溫，平衡向吸熱方向移動降溫，平衡向放熱方向移動加壓，平衡向氣體體積縮小方向移動減壓，平衡向氣體體積擴大方向移動（4）催化劑對化學平衡無影響，只是縮短抵達平衡所需時間。（2）溫度（3）壓強第15頁注意：（1）只有相互混溶物質(zhì)才有濃度意義，所以純液體和固體其物質(zhì)量改變不影響平衡。（2）壓強：必須有氣體參加反應，且反應前后氣體總體積有改變可逆反應，壓強改變才影響平衡。氣體總體積不變時壓強改變對平衡無影響。第16頁（3）定容密閉容器中充入與反應無關惰性氣體雖總壓增大，但參加反應氣體濃度未變，分壓未變，平衡不移動。（4）恒壓容器中壓入與反應無關氣體，容器因維持恒壓而體積變大，參加反應氣體濃度減小，分壓降低，平衡向體積擴大方向移動。第17頁相關化學平衡計算普通步驟為：①寫出相關平衡化學方程式；②列出或計算相關物質(zhì)起始量、轉化量、平衡量；③據(jù)已知條件列出對應方程計算。比如：5、化學平衡計算基本方法第18頁可逆反應在到達平衡過程中各物質(zhì)濃度改變關系。反應mA+nBpC起始濃度(mol·L-1)abc改變濃度(mol·L-1)xxx平衡濃度(mol·L-1)(a-x)(b-x)(c+x)對于反應物：c平=c起-c變對于生成物：c平=c起+c變第19頁3、平衡種類（1）溶解-結晶平衡KNO3(s)K++NO3--Q（2）化學平衡N2+3H22NH3+Q（3）電離平衡CH3COOHCH3COO-+H+-Q（4）沉淀溶解平衡AgCl(s)Ag++Cl--Q（5）鹽類水解平衡Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+-Q溶解結晶第20頁[經(jīng)典例題分析]相關化學平衡考題主要有以下四種類型：1、可逆反應平衡狀態(tài)判定：例1、一定溫度下，可逆反應2NO22NO+O2在體積固定密閉容器中反應，到達平衡狀態(tài)標志是（）第21頁①單位時間內(nèi)生成nmolO2，同時生成2nmolNO2②單位時間內(nèi)生成nmolO2，同時生成2nmolNO③用NO2、NO、O2物質(zhì)量濃度改變表示反應速率比為2:2:1④混合氣體壓強不再改變⑤混合氣體顏色不再改變⑥混合氣體平均分子量不再改變A.①④⑤⑥B.①②③⑤C.②③④⑥D.以上全部第22頁解析：①生成nmolO2，就是消耗2nmolNO2，即生成NO2速率等于消耗NO2速率，能表示v正=v逆，正確。②表示同一方向反應速率，不能表示v正=v逆，不正確。③只要發(fā)生反應，或者說不論反應是否到達平衡，NO2、NO、O2速率之比均為2:2:1，它不能反應可逆反應是否到達平衡，不正確。第23頁④溫度、體積一定，混合氣體壓強不再改變，說明氣體總物質(zhì)量不變，表明已達平衡。⑤顏色深淺決定于有色物質(zhì)NO2濃度，混合氣體顏色不變，說明NO2濃度不再改變，對固定容器來說，NO2物質(zhì)量不再改變，能說明已達平衡，正確。⑥混合氣體平均分子量(M=)不變，說明氣體總物質(zhì)量(n)不變，表明已達平衡，正確。答案：A第24頁2、可逆反應平衡狀態(tài)比較或它逆向思維例2、體積相同甲、乙兩個容器中，分別都充有等物質(zhì)量SO2和O2，在相同溫度下發(fā)生反應：2SO2+O22SO3，并到達平衡。在這過程中甲容器保持體積不變，乙容器保持壓強不變，若甲容器中SO2轉化率為P%，則乙容器中SO2轉化率（）A、等于p%B、大于P%C、小于p%D、無法判斷第25頁解析：本題是一道可逆反應平衡狀態(tài)比較問題。比較時，選乙容器為標準狀態(tài)，設乙容器壓強保持1.01×105Pa；甲容器體積不變，因為2SO2+O22SO3正反應是個氣體物質(zhì)量減小反應，到達平衡時，甲容器壓強小于1.01×105Pa，減小壓強，該平衡向逆反應方向移動，則甲容器中SO2轉化率比乙容器SO2轉化率低。（或：因為乙容器中壓強大于甲容器中壓強，而增大壓強，上述平衡向正反應方向移動，故乙中SO2轉化率大于甲中SO2轉化率）答案：B催化劑第26頁例3、在固定體積密閉容器內(nèi)，加入2molA、1molB，發(fā)生反應：A(氣)+B(氣)2C(氣)到達平衡時，C質(zhì)量分數(shù)為W。在相同條件下，按以下情況充入物質(zhì)到達平衡時C質(zhì)量分數(shù)仍為W是（）A.2molCB.3molCC.4molA、2molBD.1molA、2molC第27頁解析：這是一道可逆反應平衡狀態(tài)比較逆向思維題，即等效平衡條件選擇問題。本題中反應前后氣體物質(zhì)量相同，假如給反應體系加壓，使體積縮小，或者按百分比加大或減小各反應物物質(zhì)量，平衡將不會發(fā)生移動，各物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)將保持不變（濃度要發(fā)生改變）。也就是說，本題中加入各種物質(zhì)假如完全轉化為A和B，只要n(A):n(B)=2:1就能夠了。第28頁選項A和B均不符合要求，因為本題中初始加入A和B物質(zhì)量與方程式系數(shù)不一致，單純從C開始，無法到達n(A):n(B)=2:1狀態(tài)；C符合要求；D中2molC經(jīng)轉化相當于1molA和1molB，加上加入1molA，A與B物質(zhì)量之比為2:1。答案：C、D第29頁例4、在一定溫度下，把2molSO2和1molO2通入一個一定容積密閉容器里，發(fā)生以下反應：2SO2+O22SO3，當此反應進行到一定程度時，反應混合物就處于化學平衡狀態(tài)?，F(xiàn)在該容器中，維持溫度不變，令a、b、c分別代表初始加入SO2、O2和SO3物質(zhì)量（mol）。假如a、b、c取不一樣數(shù)值，它們必須滿足一定相互關系，才能確保到達平衡時，反應混合物中三種氣體質(zhì)量分數(shù)仍跟上述平衡時完全相同。請?zhí)顚懸韵驴瞻祝捍呋瘎┑?0頁（1）若a=0，b=0，c=_________。（2）若a=0.5，則b=____和c=_____。（3）a、b、c取值必須滿足普通條件是（請用兩個方程式表示，其中一個只含a和c，另一個含b和c）：_______，_______。第31頁解析：同上例一樣，本題也是等效平衡條件選擇問題，不一樣是本題研究2SO2+O22SO3是一個反應前后氣體分子數(shù)不等可逆反應。因為這一反應與壓強相關，故它在定溫定容下要與原平衡建立等效平衡，就只能滿足加入物質(zhì)物質(zhì)量經(jīng)轉化為原平衡起始物質(zhì)，其值相等。第32頁（1）是從逆反應開始，從2molSO3開始與從2molSO2和1molO2開始是等效，故c=2。（2）是從正、逆反應同時開始，0.5molSO2、0.25molO2與0.5molSO3是等效，再加入1.5molSO3就與起始2molSO3等效了。第33頁（3）題中要求“2molSO2+1molO2”與“amolSO2+bmolO2+cmolSO3”建成等效平衡。從2SO2+O22SO3知：cmolSO3cmolSO2+molO2，所以amolSO2+bmolO2+cmolSO3(a+c)molSO2+(b+)molO2，于是a+c=2，b+=1。答案：（1）2（2）0.251.5（3）a+c=2b+=1第34頁例5、將等物質(zhì)量A、B、C、D四種物質(zhì)混合，發(fā)生以下反應：aA+bBcC(固)+dD當反應進行一定時間后，測得A降低了nmol，B降低了mol，C增加了nmol，D增加了nmol，此時到達化學平衡：3、外界條件對化學平衡移動影響及其應用第35頁（1）該化學方程式中各物質(zhì)化學計量數(shù)為a=______,b=______,c=_____,d=_____;（2）若只改變壓強，反應速率發(fā)生改變，但平衡不發(fā)生移動，該反應中各物質(zhì)聚集狀態(tài)；A_______,B_______,D______;（3）若只升高溫度，反應一段時間后，測知四種物質(zhì)量又到達相等，則該反應為________反應（填放熱或吸熱）。第36頁解析：（1）反應方程式化學計量數(shù)之比等于各物質(zhì)物質(zhì)量改變值之比，即a:b:c:d=n::n:n=2:1:3:2，故a、b、c、d數(shù)值分別為2、1、3、2。（2）由（1）可知可逆反應方程式為2A+B3C(固)+2D?，F(xiàn)改變壓強，反應速率發(fā)生改變，但平衡不發(fā)生移動，則該反應必須是反應前后氣體體積不變可逆反應，故只有當B物質(zhì)為固體或液體，A、D均為氣體時才滿足題意。第37頁（3）升高溫度，各物質(zhì)又恢復到起始時情況，說明平衡向逆反應方向移動，依據(jù)平衡移動知識可知：升高溫度，平衡向吸熱反應方向移動，故該反應逆反應為吸熱，則該反應正反應為放熱反應。答案：（1）2、1、3、2（2）氣、固或液、氣（3）放熱第38頁4、相關化學平衡計算例6、把6molA氣體和5molB氣體混合放入4L密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應：3A(氣)+B(氣)2C(氣)+xD(氣)經(jīng)5min到達平衡，此時生成C為2mol，測定D平均反應速率為0.1mol·(L·min)-1，以下說法中錯誤是()A、x=2B、B轉化率為20%C、平衡時A濃度為0.8mol·L-1D、恒溫達平衡時容器內(nèi)壓強為開始時85%第39頁解析：本題是一道相關化學平衡基礎計算題，解題關鍵是搞清各量含義。因n(D)=v(D)·V·t=0.1mol·(L·min)-1×4L×5min=2mol，n(C):n(D)=2mol=1:1，所以x=2。3A(氣)+B(氣)2C(氣)+2D(氣)起始量(mol)6500改變量(mol)3122平衡量(mol)3422第40頁答案：C、D第41頁例7、在一定溫度下將CO和水蒸氣各1mol放在密閉容器中反應：CO+H2OCO2+H2，到達平衡后測得CO2為0.6mol。再通入4mol水蒸氣，到達新平衡后，CO2物質(zhì)量是（）A.等于0.6molB.等于1molC.大于0.6mol小于1molD.大于1mol第42頁

解析：本題在中學知識范圍內(nèi)不能求出CO2物質(zhì)量，只能從可逆反應特點結合平衡移動理論求出CO2物質(zhì)量取值范圍，其解題方法是極限法。第43頁從題意可知，到達平衡后測得CO2為0.6mol，這是第二次平衡前CO2起始物質(zhì)量。當通入4mol水蒸氣時，平衡向正反應方向移動，生成物CO2物質(zhì)量必定增加，所以到達第二次平衡后CO2物質(zhì)量一定大于0.6mol。又從題中可知，CO起始物質(zhì)量為1mol，即使全部轉化為CO2，生成CO2物質(zhì)量為1mol。該反應是一個可逆反應，到達平衡后轉化率不能到達100%，所以CO2物質(zhì)量一定小于1mol。答案：C第44頁例8、在一個6L密閉容器中，放入3LX(氣)和2LY(氣)，在一定條件下發(fā)生以下反應4X(氣)+3Y(氣)2Q(氣)+nR(氣)，到達平衡后，容器內(nèi)溫度不變，混合氣體壓強比原來增加5%，X濃度減小，則該反應中方程式n值是（）A.3B.4C.5D.6第45頁解析：方法一：常規(guī)法。即由X改變量求出各物質(zhì)平衡量，再依據(jù)反應前后壓強比列方程求解。設放入容器中3LX(氣)和2LY(氣)分別為3mol、2mol，則4X(氣)+3Y(氣)2Q(氣)+nR(氣)起始量(mol)3200改變量(mol)平衡量(mol)2因為同溫同容下，故有第46頁方法二：差量法。即由反應前后壓強改變求出反應前后物質(zhì)量改變，再由方