公安县南闸中学高二化学导学案:选修四第二章化学反应速率和化学平衡第三节化学平衡状态制作:蔡宜波【学习目标】1、了解化学反应;了解化学平衡建立的过程,理解化学平衡的特征。2、理解外界条件对化学平衡的影响,认识一般规律。3、理解化学平衡常数的含义,能够利用化学平衡常数进行简单的计算。4、了解等效平衡的含义、类型和分析方法。【学习重难点】化学平衡状态的判断,外界条件对化学平衡的影响(勒夏特列原理)。【学习过程】〖自主学习〗阅读课本P25-30的内容一、可逆反应和不可逆反应1、可逆反应:(1)概念:在一定条件下,既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行的反应。(2)表示方法:约定采用“”表示,通常把从左向右的反应称作正反应,从右向左的反应称作逆反应。(3)特征:①正逆反应同时在相同条件下进行;②正反应不能进行到底,反应物不能实现完全转化。2、不可逆反应:正反应几乎能进行到底,而逆反应进行的程度非常小,可以忽略的化学反应,用“=”表示。例如酸碱中和反应。【趁热打铁】在一密闭容器中进行反应:2SO2+O22SO3,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。当反应达到平衡时可能存在的数据是()A、SO2为0.4mol/L,O2为0.2mol/LB、SO3为0.25mol/LC、SO2、SO3均为0.15mol/LD、SO3为0.4mol/L二、化学平衡状态1、化学平衡的建立:V-t图2、化学平衡的特点:(1)逆:研究对象是可逆反应。(2)动:化学平衡状态是动态平衡状态,反应并没有停止。(3)等:V(正)=V(逆)。(4)定:各组分的含量(或浓度)保持一定。(5)变:外界条件改变,化学平衡发生移动。3、化学平衡状态的判断(1)V(正)=V(逆)≠0;同一物质的消耗速率与生成速率相等;反应物的消耗量(或生成量)与生成物的消耗量(或生成量)相当。(2)各组分的含量(或浓度)保持一定。(3)反应体系中某个指标(压强、平均相对分子质量、密度、颜色等)保持不变。(4)以反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)为例来说明混合物体系中各成分的含量①各物质的物质的量、质量或物质的量浓度、质量分数一定平衡②各气体的体积或体积分数一定平衡③总体积、总压强、总物质的量一定不一定正、逆反应速率的关系①在单位时间内消耗了mmolA,同时也生成了mmolA,即V(正)=V(逆)平衡公安县南闸中学②在单位时间内消耗了nmolB,同时也消耗了pmolC,即V(正)=V(逆)平衡③在单位时间内生成了nmolB,同时也消耗了qmolD,均指V(逆)不一定④V(A)∶V(B)∶V(C)∶V(D)=m∶n∶p∶q,V(正)不一定V(逆)(平衡是否,该式都成立)不一定压强①m+n=p+q时,总压强一定不一定②m+n≠p+q时,总压强一定平衡混合气体的平均相对分子质量Mr①当m+n=p+q时,Mr一定不一定②当m+n≠p+q时,Mr一定平衡温度体系温度一定时平衡颜色反应体系内有有色物质时,颜色一定时平衡混合气体的密度密度ρ一定时不一定【趁热打铁】可逆反应2NO22NO+O2在恒容密闭容器中反应,可以作为达到平衡状态的标志是①单位时问内生成nmo1O2的同时生成2nmolNO2②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO③混合气体的颜色不再改变④混合气体的密度不再改变的状态⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A、①③⑤B、②④⑤C、①③④D、①②③④⑤三、化学平衡的移动1、指在一定条件下,可逆反应达到化学平衡状态,如果改变影响平衡的条件,化学平衡状态被破坏(此时V(正)≠V(逆)),直至正、逆反应速率再次相等,在新的条件下达到新的化学平衡状态的过程。2、外界条件的改变对化学平衡的影响(勒夏特列原理)条件改变速率改变移动方向移动结果浓度C(反)↑或C(生)↓V(正)↑或V(逆)↓正方向C(反)↓或C(生)↑C(反)↓或C(生)↑V(正)↓或V(逆)↑逆方向C(反)↑或C(生)↓压强P↑V(正)、V(逆)均↑气体体积减小的方向体系P↓,比原来大P↓V(正)、V(逆)均↓气体体积增大的方向体系P↑,比原来小温度T↑V(正)、V(逆)均↑吸热(ΔH>0)方向体系T↓,比原来高T↓V(正)、V(逆)均↓放热(ΔH<0)方向体系T↑,比原来低加(正)催化剂V(正)、V(逆)等倍↑不移动加入惰气恒温恒容V(正)、V(逆)均不变不移动恒温恒压相当于P↓V(正)、V(逆)均↑气体体积增大的方向体系P↑,比原来小勒夏特列原理如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。注意事项(1)浓度不适合固体或纯液体;(2)压强只适合气体。【趁热打铁】对可逆反应:A(g)+3B(g)2C(g)∆H<0,下列叙述错误的是()A、升高温度v(正)、v(逆)都增大,但v(正)增的更大B、增大压强v(正)、v(逆)都增大,但v(正)增的更大C、增大A的浓度v(正)会增大,但v(逆)会减小D、采用催化剂一般v(正)、v(逆)同时增大,而且增大的倍数相同公安县南闸中学3、化学平衡移动规律(勒夏特列原理)的应用【趁热打铁】有一处于平衡状态的反应:X(s)+3Y(g)2Z(g)ΔH<0。为了使平衡向生成Z的方向移动,应选择的条件是()①高温②低温③高压④低压⑤加催化剂⑥分离出ZA、①③⑤B、②③⑤C、②③⑥D、②④⑥4、化学平衡图像题的解题原则和技巧(1)解答步骤:①看图像:一看面,二看线,三看点,四看量的变化;②找规律:联系外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律;③作判断:根据图像和规律作出符合要求的判断。(2)解答原则:①“定一议二”原则;②“先拐先平,数值大”原则。【趁热打铁】可逆反应A(g)+2B(g)nC(g),在不同压强(P1、P2)下,测得C的体积分数跟反应时间的关系如图所示,以下结论正确的是()A、P1>P2,n>3B、P1>P2,n<3C、P1<P2,n>3D、P1<P2,n<3四、化学平衡常数1、定义:在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数,这个常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数),用符号K表示。2、注意:①对于有固体或纯液体参加的反应,它们的浓度不列入K的表达式。②K值与浓度无关,只受温度影响。不指明温度,K值无意义。③对于给定的化学反应,正、逆反应的平衡常数互为倒数。3、应用:①判断反应进行的程度:K值越大,反应进行的程度越大,反应物转化率越高。②判断反应热效应:T升高,K值增大,则正反应为吸热反应。T降低,K值减小,则正反应为放热反应。【趁热打铁】在557℃时密闭容器中进行反应:CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)。若CO起始浓度为2mol/L,水蒸气的起始浓度为3mol/L,达到平衡后,CO2起始浓度为1.2mol/L,求CO(g)和H2O(g)的平衡转化率和平衡常数K。五、等效平衡1、定义:在一定条件(定温、定容或定温、定压)下,只是起始加入情况不同的同一可逆反应达到平衡后,任何相同组分的分数(体积、物质的量)均相同,这样的化学平衡互称为等效平衡。2、规律、判断:(1)定温、定容:①反应前后气体体积改变:转化成平衡式同一边物质物质的量与原平衡数值相同。②反应前后气体体积不变:转化成平衡式同一边物质物质的量与原平衡比值相同。(2)定温、定压:转化成平衡式同一边物质物质的量与原平衡比值相同。【趁热打铁】在恒温恒容密闭容器中加入4molA和2molB发生如下反应2A(g)+B(g)3C(g)+D(g)达到平衡时,C的浓度为pmol/L,若温度不变时按下列配比作为起始物质,达到平衡后C浓度仍为pmol/L的是()A、2molA+1molBB、4molA+2molB+3molCC、3molC+1molDD、6molC+2molD【练一练】1、一定温度下,可逆反应X(g)+3Y(g)2Z(g)达化学平衡状态的标志是()A、Z的生成速率与Z的分解速率相等B、单位时间生成amolX,同时生成3amolYC、X、Y、Z的浓度不再发生变化D、X、Y、Z的分子数比为1:3:22、在恒温恒容的密闭容器中,对于可逆反应A(g)+B(g)2C(g),可以判断达到化学平衡状态的是()A、体系压强不变B、单位时间消耗nmolA,同时生成2nmolC公安县南闸中学C、A的转化率不变D、容器内气体密度不变3、下列哪种说法可以证明反应.N2+3H22NH3已达到平衡状态()A、1个N≡N键断裂的同时,有3个H—H键形成B、1个N≡N键断裂的同时,有3个H—H键断裂C、1个N≡N键断裂的同时,有6个N—H键断裂D、1个N≡N键断裂的同时,有6个N—H键形成4、下列事实能用勒沙特列原理来解释的是()A、H2、I2、HI平衡混合气加压后颜色变深B、加入催化剂有利于氨氧化的反应C、高压有利于合成NH3的反应D、500℃左右比室温更有利于合成NH3的反应5、合成氨所需的H2由炭和水蒸气反应制得,其中一步反应为CO+H2O(g)CO2+H2ΔH<0,欲使CO的转化率提高,同时提高H2的产率,可以采取的措施是()A、增大水蒸气的浓度B、升高温度C、增大CO浓度D、增大压强6、某温度时,一定压强下的密闭容器中发生反应:aX(g)+bY(g)cZ(g)+dW(g),达平衡后,保持温度不变,将容器体积缩小到原来一半,当再达到平衡时,W的浓度为原平衡状态的1.8倍,下列叙述正确是()A、平衡正移B、(a+b)>(c+d)C、Z的体积分数变小D、X的转化率变大7、下列关于化学平衡常数的说法中,正确的是()A、在任何条件下,化学平衡常数都是一个定值B、当改变反应物的浓度时,化学平衡常数会发生改变C、化学平衡常数K只与温度有关,与反应物浓度、体系的压强无关D、化学平衡常数K可以推断一个可逆反应进行的程度8、在某温度下,H2和I2各0.10mol的气态混合物充入10L的密闭容器中,发生反应:H2(g)+I2(g)2HI(g),充分反应后达到平衡,测得c(H2)=0.008mol•L-1,则该反应的平衡常数为()A、40B、62.5C、0.25D、49、体积相同的甲、乙两个容器中,分别都充有等物质的量的SO2和O2,在相同温度下发生下列反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),并达到平衡。在这过程中甲容器压强保持不变,乙容器保持体积不变,若甲容器中SO2的转化率为p%,则乙容器中SO2的转化率()A、等于p%B、大于p%C、小于p%D、无法判断10、对于可逆反应mA(s)+nB(g)eC(g)+fD(g),反应过程中,当其它条件不变时C的百分含量与温度(T)和压强(P)关系如图所示,下面叙述正确的是()A、使用催化剂,C的百分含量增大B、升温,化学平衡向正反应方向移动C、化学方程式的化学计量数关系n<e+fD、其他条件不变,增入A物质,提高B的转化率11、在密闭容器中,将2.0molCO与10molH2O混合加热到800℃,达到下列平衡:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K=1.0,则CO的转化率为________。在800℃,若上述反应体系中各物质的浓度分别为c(CO)=2.0mol/L,c(H2O)=6.0mol/L,c(CO2)=3.0mol/L,c(H2)=4.5mol/L,则此时该反应向_________方向移动。〖学后小结〗(疑点反馈)T1T2C%tP1P2C%t