化学平衡

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名称 化学平衡
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资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 化学
更新时间 2012-04-10 14:51:52

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文档简介

戴氏教育名校冲刺教育中心
高二化学
【志在山顶的人,不会贪念山腰的风景……】
化学平衡
一、教学目标
1、可逆反应与不可逆反应。
2、化学平衡的建立和判断。
3、影响化学平衡的条件及化学平衡的移动。
4、化学平衡常数的计算。
5、焓变与熵变对化学反应进行的方向的影响。
二、课堂内容
一、化学平衡的建立?
1.化学平衡的建立?
以CO+H2O(g) CO2+H2反应为例。?
在一定条件下,将0.01 mol CO和0.01 mol H2O(g)通入1 L密闭容器中,开始反应:
(1)反应刚开始时:?
反应物的浓度__________,正反应速率 。?
生成物的浓度__________,逆反应速率__________。?
(2)反应进行中:?
反应物的浓度__________,正反应速率__________。?
生成物的浓度__________,逆反应速率__________。?
(3)肯定最终有一时刻,正反应速率与逆反应速率__________,此时,反应物的浓度__________,生成物的浓度也__________。
正反应速率和逆反应速率随时间的变化关系如图2—4所示。?
2.化学平衡状态?
(1)定义:
(2)特征:?
①逆:? ②等:? ③动: ?④定: ⑤变:?
(3)特点:?
化学平衡的建立与建立的途径无关?
(4)达到平衡的标志:?
以mA(g)+nB(g) pC(g)为例?
直接标志:?
①速率关系:正反应速率与逆反应速率相等,A消耗速率与A的生成速率相等,A消耗速率与C的消耗速率之比等于m∶p,B生成速率与C的生成速率之比等于n∶p。?
②各物质的百分含量保持不变。?
间接标志:?
①混合气体的总压强、总体积、总物质的量不随时间的改变而改变。?
②各物质的浓度不随时间的改变而改变。?
③各物质的物质的量不随时间的改变而改变。?
④各气体的体积、各气体的分压不随时间的改变而改变。?
3、对于密闭容器中的可逆反应:mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),根据对化学平衡概念的理解,判断下列各情况下,是否达到平衡。
二、化学平衡的移动?
1.化学平衡的移动概念?
可逆反应中,旧__________、__________过程叫做化学平衡的__________。?
2.化学平衡的移动过程?
三、影响化学平衡的条件?
1.浓度?
在其他条件不变的情况下,_________________________,都可以使化学平衡向正反应方向移动;_______________________________,都可以使化学平衡向逆反应方向移动。?
2.压强?
在其他条件不变的情况下,增大压强,__________________;减小压强,________________________
注意:①对于反应前后气体体积相等的反应,改变压强对化学平衡无影响。?
②平衡混合物中都是固体或液体的反应,改变压强,化学平衡不移动。?
③压强的改变必须改变混合物的浓度,才能使化学平衡移动。?
对于mA(g)+nB(g) pC(g)且m+n≠p的反应:
条件的改变 平衡移动的方向 平衡移动的结果
增大压强 气体总体积 方向 使气体压强
减小压强 气体总体积 方向 使气体压强
3.温度?
在其他条件不变的情况下,温度升高,_________________;温度降低,____________________对于mA(g)+nB(g) pC(g)+Q有如图2—6
所示的关系,则:?
p1与p2的关系:__________,?
m+n与p的关系:__________,?
T1与T2的关系:__________,?
Q与0的关系:__________。?
三、化学平衡移动原理(又称勒沙特列原理)?
___________________________________________________________________
注意:催化剂能够同等程度地增加正反应速率和逆反应速率,因此催化剂对化学平衡的移动没有影响,但使用催化剂可以改变反应达到平衡所需要的时间。
一、化学平衡的移动?
1.原因:?
2.方向:?
3.结果:
4.注意:①化学平衡移动的方向与正、逆反应速率的相对大小有关,而与反应速率的增大或减小无关。
如2NO2 N2O4+57 kJ,当温度升高时,v(正)、v(逆)均增大,但由于v(逆)增加的倍数更大,故化学平衡向逆反应方向移动。?
②化学平衡发生移动,不是所有量都改变;平衡不移动,也不是所有量都不变。如H2+I2(g) 2HI,当反应达到平衡时,缩小容器体积增大压强,v(正)、v(逆)均增大,但平衡不移动,混合物中总物质的量不变,总质量不变,混合物的平均摩尔质量也不变,但各成分的浓度均增大,混合物的颜色将加深。?
三、化学反应速率和化学平衡知识要点
1.化学平衡研究的对象是可逆反应,而反应速率的研究对象不一定是可逆反应。
2.同一反应中,各物质的反应速率之比等于其化学方程式中各物质的化学计量数之比。
3.影响化学反应速率的条件不一定影响化学平衡;
(1)催化剂能够改变化学反应速率,但不能使化学平衡移动。
(2)对于化学方程式中左、右两边气体体积相等的可逆反应,改变压强,可以改变反应速率,但不能使化学平衡移动。
(3)固体颗粒的大小可以影响化学反应速率,但不能使化学平衡移动。这是由于,对固体而言浓度可以视为常数“1”。
4.化学平衡状态建立的标志:
(1)正反应速率等于逆反应速率。①必须体现反应是可逆的。②速率的变化可以反映在单位时间内各物质的物质的量、各物质的浓度、各气体物质的体积变化上。
(2)反应混合物各组分的物质的量分数保持一定,在一定温度下密闭容器中进行的是可逆反应,只要各物质的量保持一定,那么反应混合物中各组分的物质的量分数就一定保持一定,即达到了化学平衡状态。
(3)化学平衡状态与反应途径无关,即外界条件不变时,不管反应是从正反应开始还是从逆反应开始,只要所加物质的量等于反应化学方程式中各物质的化学计量数或与化学计量数成倍数关系,则处于同一平衡状态。
(4)对于化学方程式左、右两边气体体积相等的可逆反应,当压强或平均相对分子质量恒定时,不一定就是平衡状态。
5.加入“惰性气体”对化学平衡的影响
这里所讲的“惰性气体”是指与平衡混合物中任何一种物质均不发生反应的气体。
(1)恒容下,向气体平衡体系中加入“惰性”气体,各组分的物质的量分数均改变,但各组分的浓度不变,故化学平衡不发生移动。
(2)恒压下,向气体平衡体系中加入“惰性”气体,各组分浓度变小,对于化学方程式左、右两边气体体积不等的可逆反应,平衡要发生移动,但对于化学方程式左、右两边气体体积相等的可逆反应,平衡不发生移动。
6.浓度、温度、压强对转化率的影响。
(1)在两种反应物中,要提高一种物质的转化率,可使另一种反应物过量,但过量的物质的转化率一般降低。
(2)温度能使化学平衡发生移动,所以温度可以改变反应物的转化率。
(3)改变压强,不一定改变反应物的转化率,如对于化学方程式左、右两边气体体积相等的可逆反应,改变压强,不能使平衡发生移动,所以不能改变反应物的转化率。
7.浓度、压强、温度对混合气体平均相对分子质量的影响
(1)对于化学方程式左、右两边气体体积不相等的可逆反应,改变浓度、温度、压强均可使平衡发生移动。从而改变反应混合物总的物质的量,因此必然改变平均相对分子质量。
(2)对于化学方程式左、右两边气体(全是气体)体积相等的可逆反应,改变温度、压强,混合气体的总物质的量不变,所以平均相对分子质量不变。而改变浓度,则混合气体的总质量改变,总物质的量改变,所以平均相对分子质量改变。
8.关于混合气体的密度
密度的大小取决于混合气体的质量和容器容积的大小,即ρ=,当m,V中有一个量改变时,密度ρ会随之改变。
(1)当浓度或压强改变时,m或V就会发生改变,密度ρ也发生改变。
(2)当温度改变时,无论平衡向哪个方向移动,只要是恒容条件下的纯气体反应,其密度不会改变。
9.不能用勒沙特列原理解释的情况:
(1)加入催化剂不能使化学平衡发生移动。
(2)对于化学方程式左、右两边气体体积相等的可逆反应,改变压强,平衡不发生移动。
(3)外界条件的改变对平衡移动的影响与生产要求不一致。
三、过关检测
1、 在t℃时,向2L密闭容器中放入1molA和1molB,发生下列反应:A(g)+B(g)C(g)+2D(g),平衡时C的含量为m%,保持其他条件不变,若按下列配比将物质放入容器中达到平衡时,C的含量仍为m%的是( )
A、2molA和1molB B、2molD和A、B、C各1mol
C、1molC和2molD D、1molC和1molD
2、在等温等容条件下,有下列气体反应:2A(气)+2B(气)C(气)+3D(气)。现分别从两条途径建立平衡 ( )
Ⅰ:A、B的起始浓度均为2mol/L。
Ⅱ:C、D的起始浓度分别为2mol/L和6mol/L。
下列叙述正确的是:
A、Ⅰ和Ⅱ两途径最终达到平衡时,系统内混合气体的百分组成相同
B、Ⅰ和Ⅱ两途径最终达到平衡时,系统内混合气体的百分组成不同
C、达到平衡时Ⅰ途径的VA等于Ⅱ途径的VA
D、达到平衡后,第Ⅰ途径混合气密度为第Ⅱ途径混合气密度的1/2
3、在一个1L的密闭容器中,加入2molA和1molB ,发生下述反应:2A(g)+B(g) 3C(g)+D(g)达到平衡时,C的浓度为1.2mol/L , C的体积分数为a% 。
(1)维持容器的体积和温度不变,按下列配比作为起始物质,达到平衡后,C的浓度仍是1.2mol/L的 ( )
A、3mol C+1mol D B、1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5mol D
C、1mol A+0.5mol B+1.5mol C D、4mol A+2mol B
(2)维持容器的压强和温度不变,按下列配比作为起始物质,达到平衡后,C的浓度仍是1.2mol/L(或C的体积分数仍是a%)的是 ( )
A、3mol C+1mol D B、1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5mol D
C、1mol A+0.5mol B+1.5mol C D、4mol A+2mol B
4、在1L密闭容器中通入2mol氨气,在一定温度下,发生下列反应:2NH3N2+3H2,达到平衡时,容器内N2的百分含量为a%,若维持容器的体积和温度都不变,分别通入下列几组物质,达到平衡时,容器内N2的含量仍为a%的是 ( )
A、3molH2和1molN2  B、2molNH3和1molN2
C、2molN2和3molH2 D、0.1molNH3,0.95molN2和2.85molH2
5、 在一定条件下,将3molN2和3molH2充入一个容积固定的密闭容器中,发生反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),当反应达到平衡时NH3为n mol。在与上述完全相同的容器中,保持温度不变,若平衡时NH3仍为n mol,则下列组合中不正确的是 ( )
选项 起始状态/mol
N2 H2 NH3
A 2 0 2
B 2.5 1.5 1
C 8/3 2 2/3
D 0 0 2
6、在一个容积固定的密闭容器中充入1molHI,建立如下平衡:H2(g)+I2 (g)2HI(g),测得HI的转化率为a%。其他条件不变,在上述平衡体系中再充入1molHI,待平衡建立时HI的转化率为b%,则a、b的关系为 ( )
A.a>b B.a<b C.a=b D.无法确定
7、一个真空密闭恒容容器中盛有1molPCl5,加热到200℃发生如下反应:PCl5(g) PCl3 (g)+Cl2 (g),反应达到平衡时,混合气体中PCl5,所占体积分数为M%,。若同一温度的同一容器中,最初投入2 molPCl5,反应达平衡时,混合气体中PCl5,所占体积分数为N%。则M和N的关系是 ( )
(A) M>N (B) M=N (C) M < N (D)无法确定
8、在一固定容积的密闭容器中充入2molA和1molB,发生反应:2A(气)+B(气) xC(气),达到平衡后,C的体积分数为W%。若维持容器体积和温度不变,按0.6molA、0.3molB和1.4molC为起始物质,达到平衡后,C的体积分数仍为W%,则x值为 ( )
A、1 B、2 C、3 D、4
9、在恒温、恒压的条件下,向可变容积的密闭容器中充入3LA和2LB,发生如下反应:3A(气)+2B(气)xC(气)+yD(气)达到平衡时,C的体积分数为m%。若维持温度压强不变,将0.6LA 、0.4LB、4LC、0.8LD作为起始物质充入密闭容器中,达到平衡时C的体积分数仍为m%,则的值分别为 ( )
A x=3 y=1 B x=4 y=1
C x=5 y =1 D x=10 y=2
10、在一定温度下,把2molSO2和1molO2通入一个一定容积的密闭容器里,发生反应:2SO2+O2 2SO3,当此反应进行到一定程度时,就达到化学平衡状态。若该容器中维持温度不变,令a、b、c分别代表初始时SO2、O2和SO3的物质的量,如果a、b、c取不同的数值,它们必须满足一定的相互关系,才能保证达到平衡,反应混合物中三种气体的体积分数仍跟上述平衡时完全相同。填写下列空白:
(1)若a = 0,b = 0,则c = 。
(2)若a = 0.5mol,则b = ,c = 。
(3)a、b、c取值必须满足的一般条件是(用两个方程式表示,其中一个只含a、c,另一个只含b、c)
11、有两个密闭容器A和B,A容器内有一个移动的活塞能使容器内保持恒压,B容器能保持恒容。起始时向这两个容器中分别充入等量的体积比为2:1的SO2和O2的混合气体,并使A和B的容积相等。在保持4000C的条件下使之发生如下反应:2 SO2+O2 2SO3。
(1)达到平衡时所需要的时间A容器比B容器 ,
A容器中SO2的转化率比B容器 。
(2)达到(1)所述平衡后,若向两容器中通入数量不多
的等量氩气,A容器化学平衡 移动,B容器化学平衡 移动。
(3)达到(1)所述平衡后,若向两容器中通入等量的原反应气体,达到平衡时,A容器SO3物质的量分数 ;B容器中SO3的物质的量分数 。(填增大、减小、不变)
12、向体积不变的密闭容器中充入2 mol N2和6 mol H2,一定条件下发生反应:N2(气)+ 3 H2(气)2 NH3(气),平衡时混合气共7 mol.令a、b、c分别代表N2、H2、NH3起始加入的物质的量,维持温度不变,使达到平衡时各成分的百分含量不变.则:
①.若a=0,b=0,则c= .
②.若a=0.7,b=2.1,则:
Ⅰ.c= .
Ⅱ.这时反应向 进行.
Ⅲ.若要维持反应开始向该反应方向进行,c的范围是 .
③.欲使起始反应维持向与②相反的方向进行,则b的范是 .
13、将1molCO和1molH2O(g)充入某固定容积的反应器中,在某条件下达到平衡:CO+H2O(g)CO2+H2,此时有2/3的CO转化为CO2。
(1)该平衡混合物中CO2的体积分数为
(2)若在相同条件下,向容器中充入1molCO2、1molH2和1molH2O,则达到平衡时与(1)中平衡相比较,平衡应向 (填“正反应方向”、“逆反应方向”或“不”)移动,此时平衡混合物中CO2的体积分数可能是下列各值中的 (填编号)
A.22.2% B.27.55% C.33.3% D.36.8%
(3)结合(2)中计算结果分析若平衡向正方向移动时,则下列说法中正确的是 (填序号)
①生成物的产量一定增加;②生成物的体积分数一定增加;③反应物的转化率一定增大;④反应物的浓度一定降低;⑤正反应速率一定大于逆反应速率;⑥一定使用了催化剂
答案:例题:1.C 2.AD 3.(1)AB (2)ABD
练习:.4.AD 5.D 6.C 7.C 8.BC 9.CD
10.(1)2mol (2)b=0.25mol,c=1.5mol (3)a+c=2 b+c/2=1(或2b+c=2)
11.(1)短、大 (2)逆向、不 (3)不变、增大
12、①.c= 4 .②.Ⅰ.c= 2.6 .
Ⅱ.这时反应向 逆反应 进行.
Ⅲ.c的范围是 1<c≤4 .
③.则b的范围是 4.5<b≤6 .
13、(1)33.3%(2)正反应,B(3)①⑤
催化剂
高温
旧化学平衡
条件改变
平衡破坏
一定时间后
新化学平衡
[v(正)与v(逆)相等]
[v(正)与v(逆)不等]
[v(正)与v(逆)相等]
(各组分含量保持恒定) (各组分含量发生变化)(各组分含量保持新的恒定)