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第三節(jié) 化學(xué)平衡學(xué)案
學(xué)習(xí)目標(biāo)：
①理解化學(xué)反應(yīng)的可逆性；
②掌握化學(xué)平衡的涵義，理解化學(xué)平衡和化學(xué)反應(yīng)速率之間的內(nèi)在聯(lián)系；
③理解勒夏特列原理的涵義，掌握濃度、壓強(qiáng)、溫度等條對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響；
④掌握化學(xué)平衡常數(shù)的含義及其簡(jiǎn)單計(jì)算；
⑤掌握化學(xué)平衡的有關(guān)計(jì)算，如平衡濃度轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)前后氣體壓強(qiáng)變化，平衡混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量等。
學(xué)習(xí)重點(diǎn)：化學(xué)平衡的特征
濃度、壓強(qiáng)和溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響
學(xué)習(xí)難點(diǎn)：化學(xué)平衡的建立
平衡移動(dòng)原理的應(yīng)用
學(xué)習(xí)過程：
一、可逆反應(yīng)與不可逆反應(yīng)
結(jié)合初中你學(xué)過的溶解平衡問題，說一說日常生活中你遇到的平衡現(xiàn)象。

通過對(duì)以上平衡現(xiàn)象待分析，你能否為可逆反應(yīng)下一定義：
可逆反應(yīng)：

練習(xí)：在一密閉容器中通入2molSO2和1mol18O2（加入V2O5并加熱），若隔一段時(shí)間后做同位素示蹤檢測(cè)18O原子，在哪些物質(zhì)中存在18O原子？經(jīng)過足夠長(zhǎng)的時(shí)間，最終能否得到2mol SO３？

二、化學(xué)平衡狀態(tài)
討論1：可逆反應(yīng)CO+H2O(g) CO2+H2，在1L密閉容器中進(jìn)行，已知起始時(shí)，CO和H2O（g）的物質(zhì)的量均為0.05mol，請(qǐng)你畫出反應(yīng)物濃度和生成物濃度隨時(shí)間變化的圖形（c—t圖）及反應(yīng)速率（v正、v逆）隨時(shí)間變化的圖形（v—t圖）并總結(jié)規(guī)律。

由以上分析，總結(jié)什么是化學(xué)平衡狀態(tài)。
化學(xué)平衡狀態(tài)是指：
化學(xué)平衡狀態(tài)研究的對(duì)象是：
討論2、（１）當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，各物質(zhì)的濃度保持不變，這時(shí)反應(yīng)是否停止了？（強(qiáng)調(diào)ｖ正＝ｖ逆≠０；平衡是動(dòng)態(tài)的，而不是靜止的）
（２）為什么達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)反應(yīng)混合物中各物質(zhì)的濃度保持不變？（強(qiáng)調(diào)動(dòng)和靜以及現(xiàn)象與本質(zhì)的關(guān)系）
（3）化學(xué)平衡狀態(tài)是不是永恒不變的？（強(qiáng)調(diào)化學(xué)平衡是有條的、暫時(shí)的、相對(duì)的平衡，強(qiáng)調(diào)內(nèi)因和外因的關(guān)系）

練習(xí)：在一定條下，密閉容器中進(jìn)行如下的可逆反應(yīng)：N2+3H2 2NH3請(qǐng)判斷下列情況是否說明該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)：
（1）反應(yīng)物濃度等于生成物濃度；
（2）容器中N2、H2、NH3的濃度之比為1：3：2；
（3）單位時(shí)間內(nèi)生成nmolN2同時(shí)生成3nmolH2；
（4）反應(yīng)物混合體系的壓強(qiáng)不隨時(shí)間段的變化而變化；
（5）H2的生成速率等于NH3的生成速率；
（6）容器內(nèi)混合其體的密度不再變化。
探究：外界條對(duì)化學(xué)平衡的影響
1、濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響
仔細(xì)觀察教材[實(shí)驗(yàn)2—5]和[實(shí)驗(yàn)2—6]可以得出什么結(jié)論？
結(jié)論：增大反應(yīng)物濃度，正反應(yīng)速率 ，平衡向 移動(dòng)；
增大生成物濃度，逆反應(yīng)速率 ，平衡向 移動(dòng)；
減小反應(yīng)物濃度，正反應(yīng)速率 ，平衡向 移動(dòng)；
減小生成物濃度，逆反應(yīng)速率 ，平衡向 移動(dòng)。
討論：在v—t圖中表示出增加FeCl3和增加NaOH溶液后，正、逆反應(yīng)速率的變化情況。

練習(xí)：畫出以下幾種情況的速率—時(shí)間圖
減小生成物濃度 減小反應(yīng)物濃度 增大生成物濃度 增大反應(yīng)物濃度

分組討論：以上平衡移動(dòng)的v—t圖有何特點(diǎn)？
（討論后每組選出一個(gè)代表回答）
a、改變反應(yīng)物濃度，只能使正反應(yīng)速率瞬間增大或減��；改變生成物濃度，只能使逆反應(yīng)速率瞬間增大或減小。
b、只要正反應(yīng)速率在上面，逆反應(yīng)速率在下面，即v正>v逆化學(xué)平衡一定向正反應(yīng)方向移動(dòng)；反之向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。
c、只要是增大濃度，不論增大的是反應(yīng)物濃度，還是生成物濃度，新平衡狀態(tài)下的反應(yīng)速率一定大于原平衡狀態(tài)；減小濃度，新平衡條下的速率一定小于原平衡狀態(tài)。

練習(xí)：可逆反應(yīng)C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)在一定條下達(dá)到平衡狀態(tài)，改變下列條，能否引起平衡的移動(dòng)?CO濃度有何變化？
①增大水蒸氣濃度 ②加入更多的碳 ③增加氫氣濃度

2、壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響
下表是450℃時(shí)，N2和H2反應(yīng)生成NH3（N2+3 H2 2 NH3）的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
壓強(qiáng) /pa15103060100
NH3 /%2.09.216.435.553.669.4
分析上述數(shù)據(jù)，你可以得出什么結(jié)論：
在其他條不變的情況下，增大壓強(qiáng)，平衡向 移動(dòng)，減小壓強(qiáng)，平衡向 移動(dòng)。
討論：1、對(duì)于H2(g)+I2(g) 2HI反應(yīng)，若改變壓強(qiáng)，平衡有何變化？為什么？

2、對(duì)于平衡混合物都是固體或液體的反應(yīng)，改變壓強(qiáng)，平衡怎樣移動(dòng)？

練習(xí)：下列反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，增大壓強(qiáng)，平衡是否移動(dòng)？向哪個(gè)方向移動(dòng)？
①2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) ②H2O(g)+CO(g) CO2(g)+H2(g)
③ H2O(g)+C(s) CO(g)+H2(g) ④CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)
⑤H2S(g) H2(g)+S(s)

3、溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響
觀察[實(shí)驗(yàn)2—7]
NO2為 色氣體，N2O4為 色氣體
對(duì)于反應(yīng)2 NO2(g) N2O4(g) △H=—56.9J/mol，升高溫度，混合氣體的顏色 ，
降低溫度，混合氣體顏色 。
升高溫度，化學(xué)平衡向 方向移動(dòng)
降低溫度，化學(xué)平衡向 方向移動(dòng)
練習(xí)：對(duì)于可逆反應(yīng)2SO2+O2 2SO3,正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。升高溫度產(chǎn)生的影響是（ ）
A、v（正）增大，v（逆）減小 B、v（正）、v（逆）不同程度增大
C、v（正）減小，v（逆）增大 D、v（正）、v（逆）同等程度增大
4、催化劑對(duì)平衡無(wú)影響
討論：催化劑對(duì)化學(xué)平衡有沒有影響？工業(yè)生產(chǎn)往往采用催化劑，其目的是什么？

根據(jù)以上外界條對(duì)化學(xué)平衡的影響可發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？
勒夏特列原理：如果改變影響化學(xué)平衡的條之一（如溫度、壓強(qiáng)以及參加反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)的濃度），平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。
三、化學(xué)平衡常數(shù)
閱讀教材28—29頁(yè)，分析29頁(yè)表可以發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？

化學(xué)平衡常數(shù)是指：
對(duì)于一般的可逆反應(yīng)：mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) =
值越大，說明平衡體系中 越大，它向正反應(yīng)進(jìn)行的 越大，即該反應(yīng)進(jìn)行的越完全， 越大。
討論：受什么因素影響？

閱讀教材例1、例2完成練習(xí)。
【練習(xí)】高爐煉鐵中發(fā)生的基本反應(yīng)之一如下：FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)(正反應(yīng)為吸熱反應(yīng))，其平衡常數(shù)可表示為=c(CO2)/c(CO)，已知1100℃時(shí)=0.263。
（1）溫度升高，化學(xué)平衡移動(dòng)后達(dá)到新的平衡，高爐內(nèi)CO2和CO的體積比值 ，平衡常數(shù)值 。（均填增大、減小或不變）
（2）1100℃時(shí)測(cè)得高爐中c(CO2)=0.025mol/L c(CO)=0.1mol/L在這種情況下，該反應(yīng)是否處于化學(xué)平衡狀態(tài) （填是或否），此時(shí)化學(xué)反應(yīng)速率是v正 v逆，其原因是：此時(shí)c(CO2)/c(CO)<0.263因溫度不變，值不變，為增大c(CO2)/c(CO)到比值需v正> v逆.
當(dāng)堂達(dá)標(biāo)：
1、對(duì)可逆反應(yīng)4NH3（g）＋5O2（g） 4NO（g）＋6H2O（g），下列敘述正確的是
A．達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，4υ正（O2）＝5υ逆（NO ）
B．若單位時(shí)間內(nèi)生成x mol NO的同時(shí)，消耗x mol NH3 ，則反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
C．達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，若增加容器體積，則正反應(yīng)速率減少，逆反應(yīng)速率增大
D．化學(xué)反應(yīng)速率關(guān)系是：2υ正（NH3）＝3υ正（H2O）
2、在一定體積的密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：CO2（g）＋H2（g） CO（g）＋H2O（g），能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是
A．容器中壓強(qiáng)不變 B．混合氣體中 c（CO）不變
C．υ正（H2）＝υ逆（H2O） D．c（CO2）＝c（CO）
3、反應(yīng)2A(g)＋B(g) 2C(g)；△H＞0。下列的反應(yīng)條有利于生成C的是
A．低溫、低壓 B．低溫、高壓
C．高溫、高壓 D．高溫、低壓
4、已知反應(yīng)mX(g)+nY(g) qZ(g)的△H＜0，m+n＞q，在恒容密閉容器中反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，下列說法正確的是
A．通入稀有氣體使壓強(qiáng)增大，平衡將正向移動(dòng)
B．X的正反應(yīng)速率是Y的逆反應(yīng)速率的m/n倍
C．降低溫度，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量變小
D．增加X的物質(zhì)的量，Y的轉(zhuǎn)化率降低
5、某溫度下，體積一定的密閉容器中進(jìn)行如下可逆反應(yīng)：
X(g)＋Y(g) Z(g)＋W(s)；△H＞0
下列敘述正確的是
A．加入少量W，逆反應(yīng)速率增大 B．當(dāng)容器中氣體壓強(qiáng)不變時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡
C．升高溫度，平衡逆向移動(dòng) D．平衡后加入X，上述反應(yīng)的△H增大
6、.在一定體積的密閉容器中，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：CO2（g）+H2(g) CO（g）+H2O（g），其化學(xué)平衡常數(shù) 和溫度 t的關(guān)系如下表：
t℃70080083010001200
0.60.91.01.72.6
回答下列問題：
（1）該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為 = 。
（2）該反應(yīng)為 反應(yīng)（選填吸熱、放熱）。
（3）能判斷該反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是 。
（a）容器中壓強(qiáng)不變 （b）混合氣體中 c（CO）不變
（c）v正（H2）= v逆（H2O） （d）c（CO2）= c（CO）
（4）某溫度下，平衡濃度符合下式：c（CO2）•c（H2）= c（CO）•c（H2O），試判斷此時(shí)的溫度為 ℃ 。

答案：1、AD 2、C 3、C 4、B 5、B
6、（1） =c（CO）•c（H2O）/c（CO2）•c（H2）；（2）吸熱；（3）b、c；（4）830
（1）根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式書寫要求，即可寫出 的表達(dá)式。
（2）從表中可知， 的值隨著溫度的升高而逐漸增大，說明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)
（3）化學(xué)平衡狀態(tài)的特征是正、逆反應(yīng)速率相等，各組分的濃度保持不變，以此作為依據(jù)可判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)。應(yīng)注意的是不能用容器內(nèi)的壓強(qiáng)不變作為平衡與否的判斷依據(jù)，因?yàn)橛械姆磻?yīng)若是氣體體積不變的，則反應(yīng)過程中容器的壓強(qiáng)始終保持不變。
（4）根據(jù) c（CO2）•c（H2）= c（CO）•c（H2O），變形得 =c（CO）•c（H2O）/c（CO2）•c（H2O）= 1.0，查表 = 1.0時(shí)溫度 830℃

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