化学平衡教案由刀豆文库小编整理,希望给你工作、学习、生活带来方便,猜你可能喜欢“化学平衡的教案”。
化学平衡 化学反应进行的方向
1、理解化学平衡状态形成的条件、适用范围、特征。
2、知道化学平衡常数的表达式及其表示的意义,并能进行简单的计算。
3、知道转化率的表达式,并能进行简单的计算。
4、理解浓度、压强、温度等条件对化学平衡的影响
5、理解勒夏特列原理的涵义。
6、了解化学反应进行方向的简单判断依据。重点难点:
化学平衡状态的特征;化学平衡状态判断;化学平衡的移动;化学平衡常数的意义 【知识要点梳理】
知识点一:可逆反应与不可逆反应
1、可逆反应:
可逆反应是指在同一条件下,一个同时向正逆两个方向进行的化学反应。
2、不可逆反应:
一个化学反应在一定的条件下,只能向一个反应方向进行。而有的反应可以向正反应方向进行,也可以向逆反应方向进行,但却是不可逆反应,比方“电解水的反应”和“氢气在氧气的燃烧”,因为它们不是在相同的条件下进行的,这个一定要注意。
说明:可逆反应和不可逆反应的区别
可逆反应可以在相同条件下同时向两个反应方向进行反应,且存在化学平衡,是动态的平衡,在改变反应条件和物质浓度及其他外部因素时,化学平衡会移动。不可逆反应只能向一个反应方向进行,不存在化学平衡。知识点二:化学平衡状态
1、化学平衡状态的概念:
一定条件下,可逆反应的正反应和逆反应的速率相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。注意:
①化学平衡只研究可逆反应。
②化学平衡状态是在“一定条件”下建立的,学习化学平衡一定要树立“条件”意识。③化学平衡状态的实质是“正反应速率=逆反应速率”。
无论可逆反应从正反应方向开始[即v(正)>v(逆)],还是从逆反应方向开始[即v(正)
④化学平衡状态的标志是“反应混合物中各组分的浓度保持不变”。
当然平衡时体系中各物质的质量、质量分数、物质的量、物质的量分数、体积分数也都不再变化。
2、化学平衡的特征以及判断依据
(1)化学平衡状态具有“等”、“定”、“动”、“变”四个基本特征。(2)判断可逆反应达到平衡状态的根本依据是: ①正反应速率等于逆反应速率。②各组分的的浓度保持不变。(3)化学平衡的移动
①概念:可逆反应中,旧化学平衡被破坏,新化学平衡建立的过程叫做化学平衡的移动。化学平衡移动的实质是外界因素改变了反应速率,使正、逆反应速率不再相等,通过反应,在新的条件下达到正、逆反应速率相等。可用下图表示:
平衡移动的方向与v(正)、v(逆)的相对大小有关,化学平衡向着反应速率大的方向移动。②外界条件与化学平衡移动的关系
● 浓度:在其它条件不变的情况下,增大反应物的浓度或减小生成物的浓度,平衡向正反应方向移动;增大生成物的浓度或减小反应物的浓度,平衡向逆反应方向移动。
● 压强:在其它条件不变的情况下,增大压强,会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动;减小压强,会使化学平衡向着气体体积增大的方向移动。
● 温度:在其它条件不变的情况下,温度升高,会使化学平衡向着吸热反应方向移动;温度降低,会使化学平衡向着放热反应方向移动。注意:
A、固体及纯液体物质的浓度是一定值,反应速率不因其量的改变而改变,所以增加或减少固体及纯液体物质的量,不影响化学平衡。
B、改变压强是通过改变容器体积,进而改变气态物质浓度,进而改变反应速率影响化学平衡的。所以,压强对化学平衡的影响实质是浓度对化学平衡的影响。下列情况改变压强平衡不移动:(a).平衡体系中没有气体物质,改变压强不会改变浓度,平衡不移动。
(b).反应前后气体体积不变(即气态反应物和生成物的化学计量数之和相等)的可逆反应。如:
H2(g)+I2(g)2HI(g)改变压强同等程度改变反应速率,平衡不移动。
(c).向固定容积的容器中充入不参加反应的气体(如惰性气体He、Ar),压强虽然增大了,但气态物质的浓度不变,平衡不移动。
C、只要是升高温度,平衡一定移动,且新平衡状态的速率一定大于原平衡状态的速率。D、催化剂能同等程度地改变正反应和逆反应的速率,改变后正、逆反应速率仍相等,所以它对化学平衡的移动没有影响。但它能改变达到平衡所需的时间。
③勒夏特列原理
浓度、压强、温度对化学平衡的影响可以概括为平衡移动原理,又称勒夏特列原理:如果改变影响平衡的一个条件(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。知识点三:化学平衡常数与转化率
1、化学平衡常数:(1)化学平衡常数的表示方法
对于一般的可逆反应:mA+ n B p C + q D。其中m、n、p、q分别表示化学方程式中个反应物和生成物的化学计量数。当在一定温度下达到化学平衡时,这个反应的平衡常数可以表示为: K= 在一定温度下,可逆反应达到化学平衡时,生成物的浓度,反应物的浓度的关系依上述规律,其常数(用K表示)叫该反应的化学平衡常数(2)化学平衡常数的意义
①平衡常数的大小不随反应物或生成物的改变而改变,只随温度的改变而改变。②可以推断反应进行的程度。
K很大,反应进行的程度很大,转化率大
K的意义 K居中,典型的可逆反应,改变条件反应的方向变化。K 很小,反应进行的程度小,转化率小
2、转化率: 可逆反应到达平衡时,某反应物的转化浓度(等于某反应物的起始浓度和平衡浓度的差)与该反应物的起始浓度比值的百分比。可用以表示可逆反应进行的程度。知识点四:化学反应进行的方向
1、焓变和熵变的不同:
焓变(△H)指的是内能的变化值,常以热的形式表现出来。熵变(△S)指的是体系的混乱程度。S(g)>S(l)>S(s)
2、自发反应与否的判断依据
△H-T△S0 逆反应自发反应 【规律方法指导】
1、判断反应达到平衡状态的方法
以得出以下规律:
①改变一个影响因素,v正、v逆的变化不可能是一个增大,另一个减小的,二者的变化趋势是相同的,只是变化大小不一样(催化剂情况除外);
②平衡向正反应方向移动并非v正增大,v逆减小,等等。
【经典例题透析】
类型一:化学平衡状态的判断
1对于可逆反应2HI(g)I2(g)+H2(g)。下列叙述能够说明已达平衡状态的是()
A.各物质的物质的量浓度比为2∶1∶1
B.压强保持不变的状态
C.断裂2mol H-I键的同时生成1mol I-I键
D.混合气体的颜色不再变化时
解析:可逆反应在一定条件下达到平衡状态的标志是v正=v逆。从速度的角度看,可逆反应是否已达平衡状态,则必须给出正、逆两个速度或与其相关的条件。A.项是错的,平衡状态各物质的百分含量保持不变,是v正=v逆的结果,并非含量相等,更不是浓度比与系数比相等的状态。同理可知D.项是正确的。对选项C.描述的均为正反应,非平衡状态
C.也不正确,而将C.项改为断裂2molH-I键的同时断裂1mol I-I键才是平衡状态的标志。
选项B.对该反应讲,不管是否达平衡状态,只要温度和体积不变,压强均不变,这是
由于该反应属气体体积不变的反应。对于合成氨反应 N2+3H2 2NH3,选项D.才是平衡状态的标志。
答案:D 变式练习1:在一定温度下的定容密闭容器中,发生反应: A(s)+2B(g)C(g)+D(g)当下列物理量不再变化时,表明反应已达平衡的是()A.混合气体的压强
B.混合气体的密度
C.混合气体的平均相对分子质量
D.气体总物质的量
解析:该可逆反应的反应物和生成物的气体分子数相等。也就是说,无论反应是否达到平衡,气体的总物质的量始终不变。在温度和体积一定时,混合气体的压强与气体总物质的量成正比,所以混合气体的压强也始终不变。
反应物A是固体,其它物质都是气体。根据质量守恒定律,反应体系中固体和气体的总质量是不变的。若混合气体的质量不变,则固体A的质量也不变,可说明反应已达平衡。根据混合气体的密度公式:,混合气体的平均相对分子质量的公式:,因为v、n 都是定值,所以它们不变就是混合气体的质量不变。
答案:BC 强调:分析反应的特点,熟悉各种物理量的计算关系是解题的关键。
类型二: 化学平衡的有关计算
2在500℃ 1.01×105Pa条件下,将SO2与O2按2∶1体积比充入一密闭容器中,达平衡时SO3的体积百分含量为91%。求:
(1)平衡时SO2和O2的体积百分含量;
(2)若温度和容器的体积不变,求平衡时压强;
(3)平衡时SO2的转化率。
解析:设开始时有2mol SO2、1mol O2,平衡时有SO3 2x(2)在容积、温度不变时
(3)SO2%(转化率)=(2x/2)×100%=93.8%答案:6% ;7×10Pa;93.8% 变式练习2:(广东高考题)在5L的密闭容器中充入2molA气体和1molB气体,在一定条件下发生反应:
2A(g)+ B(g)2C(g)达平衡时,在相同条件下测得容器内混合气体的压强是反应前的5/6,则A 的转化率为()A.67% B.50% C.25% D.5%
解析:根据阿伏加德罗定律的推论,同温同体积时,气体压强之比等于物质的量之比,平衡时气体的物质的量为×(2+1)mol=2.5mol。
设达平衡时,B反应了xmol,根据
则(2-2x)+(1-x)+ 2x=2.5,x=0.5 α(A)=×100%=50% 答案:B 强调:将题给条件中的压强关系转化成气体物质的量关系是解题的基础;本题利用了“三段式”(起始量、变化量、平衡量)的化学平衡计算的基本模式。(2007山东高考)二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料,但也是大
气的主要污染物。综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一。
硫酸生产中,SO2催化氧化生成SO3:
2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)某温度下,SO2的平衡转化率(a)与体系总压强(p)的关系如右图所示。
根据图示回答下列问题:
①将2.0mol SO2和1.0mol O2置于10L密闭容器中,反应达平衡后,体系总压强为0.10MPa。该反应的平衡常数等于_____。
②平衡状态由A变到B时.平衡常数K(A)______K(B)(填“>”、“<”或“=”)。
解析:化学平衡常数是重要考点。用来表示化学平衡时,生成物的浓度,反应物的浓度的关系。注意化学平衡常数的大小只与温度有关。
-1 答案:①800L·mol ②=
类型三:外界条件变化与平衡移动的关系(上海高考题)可逆反应:3A(气)3B(?)+C(?)(正反应吸热),随着温度升高,气体平均相对分子质量有变小趋势,则下列判断正确的是()A.B和C可能都是固体 B.B和C一定都是气体
C.若C为固体,则B一定是气体
D.B和C可能都是气体
解析:由于正反应吸热,升高温度平衡向正反应方向移动。若B和C都不是气体,则反应体系中只有气体A,相对分子质量不变。
根据分别讨论:
若B、C都气体,根据质量守恒定律,气体总质量m(g)不变,而正反应使气体体积增大,即气体总物质的量n(g)增大,所以气体平均相对分子质量将减小。
若C为固体,B为气体,则反应前后气体物质的量n(g)不变,气体总质量m(g)因为生成固体C而减少,答案:CD 也将减小。所以C、D选项正确。
5:(全国高考题)在一密闭容器中,反应aA(g)bB(g)达平衡后,保持温度不变,将容器体积增加一倍,当达到新的平衡时,B的浓度是原来的60%,则()A.平衡向正反应方向移动了
B.物质A的转化率减少了
C.物质B的质量分数增加了
D.a>b 解析:平衡后将容器体积增加一倍,即压强减小到原来的一半,A、B的浓度都变为原来的50%,达到新平衡后,B的浓度是原来的60%,说明减压使平衡向正反应方向移动,B的质量、质量分数、物质的量、物质的量分数都增大了。正反应是气体体积增加的反应,所以b > a,应选A、C。
答案:AC 强调:将压强对B的浓度的影响理解为两部分:①减压的一瞬间,体积变为原来的一倍,浓度变为原来的50%,这时不考虑平衡移动。
②平衡移动使B的浓度从原来的50%增加到原来的60%,并据此分析压强对平衡的影响。
变式练习3:(08广东卷)将H2(g)和Br2(g)充入恒容密闭容器,恒温下发生反应
H2(g)+Br2(g)2HBr(g)△H<0。平衡时Br2(g)的转化率为a;若初始条件相同,绝热下进行上述反应,平衡时Br2(g)的转化率为b。a与b的关系是()
A.a>b B.a=b C.a<b D.无法确定
解析:正反应为放热反应,前者恒温,后者相对前者,温度升高。使平衡向左移动,从而使Br2的转化率降低。所以b
6:已知某可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)在密闭容器中进行,下图表示在不同反应时间t 时,温度T和压强P与生成物C在混合物中的体积百分含量的关系曲线。
由曲线分析,下列判断正确的是()A.T1<T2,P1>P2,m+n>p,正反应放热
B.T1>T2,P1<P2,m+n>p,正反应放热
C.T1<T2,P1>P2,m+n<p,正反应放热 D.T1>T2,P1<P2,m+n<p,正反应吸热
解析:分析图像可知,每条曲线的起点到拐点表示C随时间不断增加,是建立平衡的过程;拐点后的水平线表示C的体积分数不随时间变化而变化,说明从拐点处巳达到平衡。用建立平衡所需时间长短判断T1、T2和P1、P2的大小,再根据T1、T2和P1、P2的大小及不同条件下平衡时C的体积分数,用勒夏特列原理判断反应前后化学计量数的关系及反应的热效应。
分析T1、P2和T2、P2两条曲线,在压强相同时,T1温度下反应速率快,先达到平衡,所以T1>T2。根据平衡后T2温度下生成物C的体积分数比T1温度下大,判断升温平衡正向移动,说明正反应放热。
同理,由T1、P1和T1、P2两条曲线可得P1<P2,m+n>p。
答案:B 强调:本题是不同温度、压强下,生成物的体积分数随时间变化的图像问题,这种图像能反映反应速率、化学平衡与温度、压强的关系。在分析时,既要独立分析温度、压强对反应速率和化学平衡的影响,又要注意两者的内在联系。
变式练习4:(08全国Ⅰ卷)已知:4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g)+6H2(g).△H=-1025kJ/mol该
反应是一个可逆反应。若反应物起始物质的量相同,下列关于该反应的示意图不正确的是()解析:此题结合化学平衡图像考查外界条件对化学平衡的影响。根据“先拐先平数值大”的原则,选项A、B正确;根据升高温度,平衡向吸热反应方向移动(即逆反应方向移动),可确定A、B正确;根据使用催化剂只能改变化学反应速率,缩短达到平衡的时间,但对化学平衡的移动无影响,所以选项D正确。
答案:C。
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