高中化学 化学平衡教案.pdf

反应速率，化学平衡标志复习教案（一）化学反应速率和化学平衡是中学化学里有重要意义的基本理论，而且化学反应速率和化学平衡与物质的量、物质的浓度等基本概念关系密切。所以近年来的考题中常将这些概念与理论结合在一起考查，诸如化学反应速率的表示与计算；影响反应速率的因素；化学平衡状态的判断及其计算；有关平衡移动及转化率的计算等连年出现，体现了高考的稳定性。也出现了一些考查考生科学思维素质和心理素质，灵活性强、难度大的试题。高考试题内容的改革是向综合运用、提高能力试题和应用型试题发展。高考各科目中，化学是与自然和生活联系最紧密，在生产和生活中应用最广泛、最直接的学科之一。化学反应速率与化学平衡这部分基本理论在化工生产中的应用，是科学技术与社会的紧密结合。因而涉及此内容的高考试题将以中学化学知识为落点，紧贴社会生产、日常生活、环境、能源、材料、健康等实际命题，既全面考查学生的知识、技能，又充分利用高考这一特殊手段展开素质教育。第一节化学反应速率(1)化学反应速率的概念，反应速率的表示方法。（1）化学反应速率的概念，反应速率的表示方法。(2)有关化学反应速率的简单计算。(3)根据不同物质的反应速率的大小判断反应进行的快慢。，(4)外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率的影响。1意义表示化学反应进行快慢的量，常依据反应物消耗或生成物产生的快慢来粗略比较反应速率的大小。2表示方法常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。注意事项：单位：mol(Lmin)-1或 mo1(Ls)-1。同一反应速率用不同物质的浓度变化表示时，数值之比等于方程式化学计量数之比。一般不能用固体物质表示。对于没有达到化学平衡状态的可逆反应：v正v逆3影响因素内因(主要因素)：参加反应物质的性质a浓度：对气体参加的反应或溶液中发生的反应速率产生影响，在其它条件不变时，增大反应物浓度，可以增大反应速率，而与反应物总量无关。b压强：只影响有气体参加的化学反应速率。增大压强，气体体积缩小，浓度增大。反应速度增大。当改变容器内压强而有关反应的气体浓度无变化时，则反应速率不变。c温度：对任何反应的速率都有影响，一般温度每升高 10，反应速率增大 24 倍，有些反应只有在一定温度范围内升温才能加快。d催化剂：具有选择性，即它对某一反应或某种反应起催化作用，催化剂参与反应过程，只是反应前后质量与组成不变。-1-e其它因素：光、颗粒大小、溶剂等。说明：在上述影响化学反应速率的外界条件中，升温和使用催化剂增大反应速率，具有较好的实际应用价值。当温度对反应速率的影响与浓度对反应速率的影响相冲突时，一般以温度对速率的影响为准。应.学习可逆反应这一概念时应注意:1在可逆反应中,把由反应物到生成物的反应叫正反应;把由生成物到反应物的反应叫做二、二、化学平衡与平衡标志化学平衡与平衡标志【知识导学】(一一)可逆反应可逆反应在同一条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的反应,叫做可逆反逆反应.可逆反应用“”表示.2在同一条件下,不能同时向两个方向进行的反应叫做不可逆反应.不可逆反应用“=”表示。不可逆反应是相对而言的.如 Ba2+SO42-=BaSO几乎完全进行,是不可逆反应;但在水2+2-溶液中仍存在着 BaSO4 Ba+SO4溶解反应.因此严格地说,可逆反应是绝对的.在一定条件下几乎所有的反应均有一定程度的可逆性.通常把几乎完全进行的反应都叫做不可逆反应.3必须强调“在同一条件下”.在不同条件下能向两个方向进行的反应，不能叫做可逆反应。如：浓硫酸能氧化 HBr 和 HI 生成二氧化硫和单质溴或碘；而二氧化硫通入溴水或碘水中，又能生成稀硫酸和氢溴酸或氢碘酸，前后两种反应是在不同浓度下进行的，不能叫做可逆反应。只有当它们的浓度达到某一特定值时，才可能是可逆反应。4对于有气体参加的可逆反应,必须在密闭容器中进行.如:敞开容器中CaCO3(固)=CaO+CO2反应不可逆.密闭容器中CaCO3(固)CaO+CO2反应可逆.可逆反应中的气体产物不写“”,原因是它不能从体系中逸出.思考：总结中学化学教材中所涉及到的化学反应哪些是典型的可逆反应?这些可逆反应在什么条件下又可以变成不可逆反应?例析:1氯气与水反应可逆,加碱时不可逆.2二氧化硫与水反应可逆,与品红反应加热时可逆,与氧气反应可逆.3氮气与氢气反应,氨气与水反应,二氧化氮缔合生成四氧化二氮都是可逆的,二氧化氮与水反应生成稀硝酸时不可逆,生成浓硝酸(浓度达到 50%以上)时可逆.4酯化反应,酯的水解反应在酸性条件下可逆,碱性条件下不可逆.(二二)化学平衡是动态平衡化学平衡是动态平衡1化学平衡状态的概念在一定条件下的可逆反应里,正反应速率和逆反应速率相等,反应混合物中各组分的百分含量保持不变的状态.-2-注意:(1)可逆反应是前提,速率相等是实质,百分含量保持不变是标志.(2)V正=V逆0,正反应和逆反应仍在进行.(3)百分含量指各组分的质量百分含量、物质的量百分含量、气体物质的体积百分含量;也可以是在一定的条件下,起始物质的量(或物质的量浓度)一定的情况下,指各物质的质量、气体的分体积、物质的量(或物质的量浓度)等.(4)各组分是指平衡体系中的每一组分(除纯固体、纯液体外).当某一组分的百分含量发生变化时,一定未达到平衡;当某一组分的百分含量不随时间变化时,不一定达到了平衡,当每一组分的百分含量都不随时间变化时,一定达到了平衡.(5)保持不变指保持一定,但不一定相等,相对量即百分含量是保持相等的关系;绝对量即质量、体积、物质的量和物质的量浓度则跟起始量和浓度有关,起始量和浓度相等或等效相等,则绝对量相等,起始量和浓度不相等但比例一定量时,绝对量也不相等但保持固定不变的比例.(6)满足V 正=V 逆,各组分百分含量保持不变这两个条件中的任意一个,都标志着一个可逆反应在一定条件下已经达到了平衡状态.2化学平衡状态的特点:化学平衡状态的特点可以概括为:逆、动、等、定、变、同.(1)逆:研究的对象是可逆反应.(2)动:平衡状态是动态平衡,反应达到平衡状态,反应并没有停止.(3)等:平衡时正反应速率和逆反应速率相等,但不等于零.(4)定:平衡体系中反应混合物各组分的百分含量保持一定,不再随时间的改变而改变.同时,还包括有一定的平衡浓度,有一定的转化率,有一定的产率.(5)变:外界条件改变,原平衡被破坏,建立新的平衡.(6)同:外界条件相同时,可逆反应不论从正反应开始,还是从逆反应开始,还是正反应和逆反应同时开始,途径虽然不同,只要起始浓度相当,所建立的平衡是等效平衡,可以达到相同的平衡状态.(三三)化学反应达到平衡状态的标志专题分析化学反应达到平衡状态的标志专题分析1判断可逆反应达到平衡状态的方法:(1)V正=V逆(第一特征)为标志:规律:同一物质的生成速率等于消耗速率;在方程式同一边的不同物质生成速率与消耗速率之比(或消耗速率与生成速率之比,前后比较项必须相反)等于方程式系数之比;方程式不同一边的不同物质生成速率与生成速率之比(或消耗速率与消耗速率之比,前后比较项必须相同)等于方程式系数之比;反应放出的热量与吸收的热量相等，即体系温度不变。(2)各组成成分的百分含量保持不变(第二特征)为标志:规律:各组分的质量分数不变;各气体组分的体积分数不变;各组分的物质的量分数不变;各组分的分子数之比不变;各组分的物质的量浓度不变时一定平衡(变化时不一定);各组分的转化率或产率不变;若某组分有色，体系的颜色不再改变时一定平衡(变化时不一定)。2反应类型分析:(1)对于反应:mA2(气)+nB2(气)pC(气)+Q,下述特征标志均表示可逆反应达到了平衡状-3-态:生成 A2的速率与消耗 A2的速率相等;生成 B2的速率与消耗 B2的速率相等;生成 C 的速率与分解 C 的速率相等;单位时间内,生成 C 的分子数与分解 C 的分子数相等;生成 A2的速率:消耗 B2的速率=m:n消耗 A2的速率:生成 B2的速率=m:n消耗 A2的速率:消耗 C 的速率=m:p消耗 B2的速率:消耗 C 的速率=n:p生成 A2的速率:生成 C 的速率=m:p生成 B2的速率:生成 C 的速率=n:p单位时间内,每生成 pmolC 的同时生成了 mmolA2和 n molB2；单位时间内,每消耗 pmolC 的同时消耗了 mmolA2和 n molB2A2、B2、C 的(质量、体积、物质的量)百分组成、分子数之比不变;A2、B2、C 的 物质的量浓度不变;A2、B2的转化率不变;C 的产率不变;气体的颜色不变;隔热条件下,体系温度不变;(2)当反应前后气体的体积相等时,即 m+n=p 时:A2、B2、C 的物质的量浓度不变或物质的量浓度之比不变，也标志反应达到了平衡状态;但物质的量浓度大小、气体颜色深浅因外界压强改变而改变,平衡不移动,平衡状态不变。故这两项发生改变时,不能作为判断反应是否达到了平衡状态或平衡是否发生了移动的标志。气体的总物质的量、总压强、总体积、单位体积内分子总数、气体密度、平均分子量大小因反应前后始终不变,有的或随外加压强改变而变化但平衡不移动。故不能判断反应是否达到了平衡状态或平衡是否发生了移动。因而通常不作为平衡标志。(3)当反应前后气体的体积不相等时,即 m+n p 时,下列各项也可作为判断反应达到了平衡状态或平衡不再发生移动的标志:A2、B2、C 的物质的量不变时;单位体积内分子总数不变时;恒容下体系压强不变时;恒压下体系的总体积不变时;平均分子量不变时;混合物的密度不变时:-4-【能力培养】【例 1】在一密闭容器中进行如下反应:2SO2(气)+O2(气)2SO3(气)已知反应过程中某一时刻 SO2、O2、SO3 的浓度分别为:0.2mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L,当反应达平衡时,可能存在的数据是 ASO3为 0.4mol/LB SO2为 0.25mol/L CSO2、SO3均为 0.15mol/LDSO2为 0.4mol/L,O2为 0.2mol/L分析:根据质量守恒定律,平衡时硫原子为:0.2+0.2=0.4mol/L,则 C是错误的;又可逆反应进行不到底,硫原子不可能完全转化为 SO3 或完全转化为 SO2,则 A、D 是错误的;故正确选项为 B答:B【例 2】在一定温度下,可逆反应 A(气)+3B(气)2C(气)达到平衡的标志是AC 的生成速率与 C 分解的速率相等B单位时间内生成 nmolA,同时生成 3nmolBCA、B、C 的浓度不再变化DA、B、C 的分子数比为 1:3:2分析:A 符合平衡的第一特征,C 符合平衡的第二特征,故应选 AC。B 的错误在于只知正反应速率,不知逆反应速率,不论反应是否达到平衡，该关系总是成立。C 的错误在于不论反应是否达到平衡，三者的改变值之比总是等于方程式的计量系数比，与平衡值比无关，因而不是平衡标志。答:AC【例 3】下列说法中可以充分说明反应:P(气)+Q(气)R(气)+S(气),在恒温下已达平衡状态的是A反应容器内压强不随时间变化BP 和 S 的生成速率相等C反应容器内 P、Q、R、S 四者共存D反应容器内总物质的量不随时间而变化分析:反应前后气体的体积相等,故不论是否平衡,总物质的量、总压强总是不变,A、D不正确。B符合平衡的第一特征,B 为正确答案。C 项情况是可逆反应的特征，但不是平衡特征，反应不一定达到了平衡状态。答:B【例 4】把在常压下的 NO 气体压缩到 100 个大气压,然后在一个体积固定的容器里加热到 50,发现气体的压力迅速下降,当压力降至略小于原压力的 2/3 就不再改变,已知其中一种产物的式量为 44.请用化学反应方程式和简单的文字解释这一实验现象_.分析:加热时压力下降,说明发生了化学反应,生成气体的体积是减小的;压力减小到 2/3,说明 3 体积 NO 气体反应生成了 2 体积气体产物;压力略小于 2/3 就不再改变,说明有进一步的可逆反应使气体体积略减小,达到平衡状态后气体体积便不再改变了.这是反应达到-5-平衡状态的特征;一种产物分子量为 44,在氮、氧、氮的氧化物中只 N2O 的分子量为 44.从而可推测 3 体积的 NO 首先分解生成了 1 体积 N2O 和 1 体积 NO2,在加压下,NO2转化为 N2O4使气体体积再进一步减小.答:发生反应:3NO N2O+NO2,气体体积减小到 2/3,故压力为原来的 2/3;又因发生可逆反应:2NO2 N2O4,气体体积进一步缩小,故压力小于 2/3,且因后者是可逆反应,故反应达到平衡后,压力不变.【例 5】在一有催化剂的隔热密闭容器中,充入 10molN2 和 10molH2,并使之进行反应:N2+3H2 2NH3+热量.下列情况不能表明反应达到了平衡状态的是()AN2 的百分含量保持不变时CNH3 的百分含量保持不变时BH2 的百分含量保持不变时D温度保持不变时分析:设 N2 反应的改变量为 xmol.N2+3H2 2NH3+Q 热量起始量(mol):10100t 时间改变量(mol)x3x+2x+xQt 时间物质的量(mol)(10 x)(103x)2xt 时间物质总量(mol)2(10 x)N2%=50%,即表示N2的百分含量与t时间反应改变量无关.任何时候都是50%.故 N2%不能作为反应是否达到平衡的判断依据.H2%即表示 H2%与 t 时间反应改变量是递减函数关系,只有当改变量 x 不变时即正反应速率与逆反应速率相等时,氢气的百分含量才是一定的.故 H2%不变可以作为反应达到平衡状态的依据.NH3%=100%=100%,即表示 NH3%与 t 时间反应改变量是递增函数关系,只有当改变量 x 不变时即正反应速率与逆反应速率相等时,氨气的百分含量才是一定的.故 NH3%不变可以作为反应达到平衡状态的依据.反应放出热量与反应物的改变量成正比,故只有当改变量不变时,即正反应速率与逆反应速率相等时,体系的温度才是一定的.故温度不变可以作为反应达到平衡状态的依据.答:A启示:在本题特定量条件下,应从“量”角度来分析,N2与 H2的量不相等时,4 项都标志平衡.【针对训练 1-2-1】1在一定温度下,反应 A2(气)+B2(气)2AB(气)达到平衡的标志是()A单位时间内生成 n mol 的 A2同时生成 nmol 的 ABB容器内的总压强不随时间变化C单位时间内生成 2nmol 的 AB同时生成 n mol 的 B2D单位时间内生成 n mol 的 A2同时生成 nmol 的 B22 在 一 定 温 度 下的 恒 容 容 器 中,当下 列 物 理 量 不再 发 生 变 化时,表明 反 应:A(固)+3B(气)2C(气)+D(气)已达平衡状态的是()A混合气体的压强B混合气体的密度-6-CB的物质的量浓度D气体的总物质的量3下列说法可以证明反应 N2+3H2 2NH3已达平衡状态的是()A1 个 NN 键断裂的同时,有 3 个 HH 键形成B1 个 NN 键断裂的同时,有 3 个 HH 键断裂C1 个 NN 键断裂的同时,有 6 个 NH 键断裂D1 个 NN 键断裂的同时,有 6 个 NH 键形成4对于可逆反应 N2+3H2 2NH3,下列能表示反应处于化学平衡状态的是()A正反应 V(N2)=1/3mol/Ls,逆反应 V(H2)=2/3mol/LsB正反应 V(NH3)=1 mol/Ls,逆反应 V(H2)=3/2mol/LsC正反应 V(NH3)=2 mol/Ls,逆反应 V(N2)=2mol/LsD正反应 V(NH3)=2 mol/Ls,逆反应 V(N2)=1 mol/Ls5在一定温度下,下列叙述不是可逆反应 A(气)+3B(气)2C(气)+2D(固)达到平衡的标志的是()C 的生成 速率与 C 的分解速率相等单位时间内生成 amolA,同时生成 3amolBA、B、C 的浓度不再变化A、B、C 的分压强不再变化混合气体的总压强不再变化混合气体的物质的量不再变化单位时间内消耗 amolA,同时生成 3amolBA、B、C、D 的分子数之比为 1:3:2:2ABCD6在恒温下的密闭容器中,有可逆反应 2NO2 N2O4+热量,下列能说明反应达到了平衡状态的是()NO2缔合生成 N2O4的速率与 N2O4分解生成 NO2速率相等时NO2=N2O4时N2O4处于不再分解时NO2的分子数与 N2O4分子数比为 2:1 时体系颜色深浅不再发生改变时反应器中压强不再随时间变化时混合气体的平均分子量保持不变时混合气体的密度保持不变时ABCD7可逆反应 2HI(气)H2(气)+I2(气)达到平衡后,当改变外界条件(如某一物质浓度、体系压强、温度等)而发生下列项目的变化时,能作为平衡一定发生了移动的标志是-7-()A气体的密度发生了变化B气体的平均分子量发生了变化C气体的颜色发生了变化D体系的温度发生了变化8在 373K 时,密闭容器中充入一定物质的量的 NO2和 SO2,发生如下反应:NO2+SO2=NO+SO3,达到平衡时,下列叙述正确的是()A NO 和 SO3的物质的量一定相等B NO2和 SO2的物质的量一定相等C平衡体系中总物质的量一定等于反应开始时总物质的量DSO2、NO2、NO、SO3的物质的量一定相等【针对性训练 121 答案与提示】1C;2.BC(难点提示:因反应消耗固体 A,气体的总质量发生了变化,因而未达平衡时气体密度会改变.);3.AC(提示 BD均为正反应速率);4.B;5A;6.D;7.BD(B项变化可能是只改变H2或只改变I2引起,故各组分的百分含量一定改变。);8.AC-8-