化学平衡完整版教学设计

【27】了解化学反应的可逆性。理解化学平衡的涵义及其与反应速率之间的内在联系。1．可逆反应：在同一个条件下,既能向正反应方向又能向逆反应方向进行的化学反应。绝大多数化学反应均有可逆性。在书写化学方程式时,对于典型的可逆反应用“”表示。2．化学平衡：在一定条件下的可逆反应，经过一段时间后，正反应速率和逆反应速率相等时，反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变的状态叫做化学平衡状态，简称化学平衡。3．可逆反应在一定条件下达到平衡状态的基本特征：ABC。①正反应速率=逆反应速率，可表示为：v正=v逆，vA消耗=vA生成，vA消耗∶vC消耗=∶，vB生成∶vC生成=∶。②各物质的百分含量、浓度不再改变。从宏观上看反应似乎“停止了”。③当≠时，混合气体的总压强、总体积、总物质的量不随时间改变时，说明已达到化学平衡。4．反应速率与化学平衡的关系：N2气＋3H2气2NH3气；△H=。例1哈伯因发明了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝尔化学奖。现向一密闭容器中充人1moN2和3moH2，在一定条件下使该反应发生。下列有关说法正确的是（）A．达到化学平衡时，N2将完全转化为NH3B．达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度一定相等C．达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化D．达到化学平衡时，正反应和逆反应的速率都为零【解析】化学平衡研究对象是可逆反应，完全转化的反应不存在化学平衡，A错。达到化学平衡时，反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变，并不是指各组成成分的物质的量浓度一定相等，B错。达到化学平衡时，正反应和逆反应的速率相等，但不为零，化学平衡是动态平衡，反应并没有停止，D错。【答案】C【点评】考查平衡状态的基本特征，与前些年高考中所考的“达到平衡状态的标志”属于同一题型。从化学平衡的定义出发来判断是否达到化学平衡的两个要点是：①v正=v逆②能变的量保持不变。2＋3H22NH3的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是（）A3正N2＝正H2B正N2＝逆NH3C2正H2＝3逆NH3D正N2＝3逆H2【解析】A中只有正反应速率，B、D中，量的关系不是化学计量数的关系，无法判断是否平衡。只有C中有正逆反应速率，且量的关系是化学计量数的关系，能说明反应已达到平衡状态。【答案】C【点评】判断是否平衡状态应以同一物质的正逆反应速率相等来判断；若是不同物质，则它们必须分别表示正逆反应，且量的关系是化学计量数的关系。例3在一定温度下，一定体积的密闭容器中有如下平衡：已知H2和I2的起始浓度均为mo·L－1时，达平衡时HI的浓度为mo·L－1。若H2和I2的起始浓度均变为02mo·L－1，则平衡时H2的浓度（mo·L－1）是（）ABCD【解析】依据已知条件：H2和I2的起始浓度均为mo·L－1时，达平衡时HI的浓度为mo·L－1。可得出平衡时H2的浓度是mo·L－1。若H2和I2的起始浓度均变为02mo·L－1，即均变为原来的2倍，则平衡时H2的浓度（mo·L－1）也将是原来的2倍，应是mo·L－1，C正确。【答案】C【点评】实际上，本题的思路源于我们较熟悉的知识：对于mA气nB气n＝oE（g），达平衡时，混合气体的压强比起始时增大了20%；若开始时只充入2moM和1moN的混合气体达平衡时M的转化率为（）A．20%B．40%C．60%D．80%【解析】由方程式的系数关系可知，只充入2moE（g）与只充入2moM和1moN的混合气体是等效的，均可达到同一平衡状态，即两种情况达平衡时混合气体的物质的量相同。这给我们分析此题带来了方便。若开始时只充入2moE（g），设有moE发生了转化。，由混合气体的压强比起始时增大了20%得：[2-]/2=120%，得=。达平衡时，混合气体的物质的量为[2-]=2==mo。再分析只充入2moM和1moN的混合气体达平衡，设有amoM发生了转化。2-aa=，得a=，M的转化率为：2×100%=60%【答案】C【点评】考查等效平衡问题，等效平衡是指在一定条件（恒温、恒容或恒温、恒压）下，起始加入的同一可逆反应的物质的情况不同，但平衡后组分的含量相同的状态。搞清等效平衡的含义及特点，是解决复杂化学平衡问题的关键。恒温、恒容时，超始投料换算为方程式同一边物质，其物质的量相同，可视为等效平衡。1．平衡状态的判断方法1直接判定:v正=v逆（实质）①同一物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率。②不同的物质：速率之比等于方程式中的系数比，但必须是不同方向的速率。2间接判定：①各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积（气体）、物质的量浓度保持不变。②各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数保持不变。③若反应前后的物质都是气体，且系数不等，总物质的量、总压强（恒温、恒容）、平均摩尔质量、混合气体的密度（恒温、恒压）保持不变。④反应物的转化率、产物的产率保持不变。总之：能变的量保持不变说明已达平衡。2．等效平衡问题等效平衡的含义：在相同条件下，对同一可逆反应，不论从正反应方向、逆反应方向或正逆反应方向同时进行，均能达到同一平衡状态，即平衡时相应组分的含量体积分数、质量分数相同，这样的化学平衡称为等效平衡。相同条件指投入物质的温度、浓度、压强相等。等效的本质即该可逆反应进行的程度相同。1．在一定温度下，可逆反应Ag＋3Bg2Cg达到平衡状态的标志是（）AC生成的速率与C分解的速率相等B单位时间生成nmoA，同时生成3nmoBCA、B、C的浓度不再变化DA、B、C的分子数比为1∶3∶2答案：A、C提示：A中C生成的速率为正反应速率，C分解的速率为逆反应速率，两者相等，是平衡状态。B中生成A和生成B都是逆反应速率，无法判断。C中三者浓度不变时的状态是平衡状态。D中无法判断是否达到平衡状态。2．一定温度下，反应2SO2＋O22SO2，达到平衡时，nSO2∶nO2∶nSO3＝2∶3∶4。缩小体积，反应再次达到平衡时，nO2＝mo，nSO3＝mo，此时SO2的物质的量应是（）A．moB．moC．moD．mo答案：A提示：2SO2g＋O2g2SO3gn0mo2a3a4an变mo22n平mo2a－23a－4a＋2由题意知，3a－＝，4a＋2＝，联立二式得：a＝mo，＝mo，2a－2＝2×mo－2×mo＝mo，故应选A。3．在一定温度下，容器内某一反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如下图，下列表述中正确的是（）A．反应的化学方程式为：2MNB．t2时，正逆反应速率相等，达到平衡C．t3时，正反应速率大于逆反应速率D．t1时，N的浓度是M浓度的2倍答案：D提示：从图像可知，N的物质的量在减少，应为反应物，M的物质的量在增大，应为生成物，由图中数据可得出反应的化学方程式为：2NM；由图可知，t2时，M增大了2mo，N减少了4mo，正逆反应速率不相等；t3时M、N的物质的量保持不变，说明已达到平衡状态，则正反应速率等于逆反应速率；t1时，N的物质的量是6mo，M的物质的量是3mo，故N的浓度是M浓度的2倍是正确的。4．下列方法中可以证明2HIgH2gI2g已达平衡状态的是（）①单位时间内生成nmoH2的同时生成nmoHI②一个H-H键断裂的同时有两个H-I键断裂③百分组成HI%=I2%④反应速率υH2=υI2=υHI时⑤[HI]:[H2]:[I2]=2:1:1⑥温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化⑦温度和体积一定时，容器内压强不再变化⑧条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化⑨温度和体积一定时混合气体的颜色不再变化⑩温度和压强一定时混合气体密度不再变化答案：②⑥⑨提示：①表示不同方向的反应，但生成H2与生成HI的物质的量之比应等于相应化学计量数之比。②表示不同方向的反应且等于化学计量系数之比，正确。③毫无根据，只在极特殊情况下成立。④任何情况下均成立。⑤只是某种特殊情况。⑥浓度不变，说明已达平衡，正确。⑦此反应前后气体体积不变，恒温恒容条件下任何时候容器内压强均不变。⑧此反应前后气体物质的量不变，总质量不变条件下任何时候气体平均相对分子质量均不变。⑨颜色不变说明浓度不变，正确。⑩此反应前后气体体物质的量不变，恒温恒压条件下体积不变，任何时候气体密度均不变。5．在一定温度下，把2moSO2和1moO2通入一个定容的密闭容器中，发生可逆反应2SO2O22SO3达平衡。维持恒温恒容条件，令a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2和SO3的物质的量，若a、b、c取不同数值，它们必须满足一定关系，才能保证再达平衡时为等效平衡。填写下列空白：1若a=0，b=0，c=____。2若a=，b=___，c=____。3a、b、c必须满足的一般关系是_________________。答案：⑴c=2⑵b=c=⑶ac=2b=1提示：⑴此投料相当于从逆向开始反应，2moSO3与2moSO21moO2是等效的。⑵此投料相当于从正逆同时开始，SO2O2与SO3是等效的，再加SO3就与起始2moSO3等