人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第二章 化学反应速率和化学平衡第三节 化学平衡学案设计

这是一份人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第二章 化学反应速率和化学平衡第三节 化学平衡学案设计，共18页。学案主要包含了预习内容，提出疑惑，学习目标，化学平衡状态的标志，影响化学平衡的因素等内容，欢迎下载使用。
预习目标：
1可逆反应与不可逆反应
2化学平衡的概念
二、预习内容
一.可逆反应与不可逆反应
1正反应：____________，逆反应：_____________
2可逆反应：_________下，既能向______________又能向________方向进行。
3可逆反应的特征：“两同”是指①_________ = 2 \* GB3 ②__________
二.化学平衡
化学平衡：在一定条件下的_____反应里，_______和_______相等，反应混合物中各组分的浓度________的状态，称为化学平衡状态，简称化学平衡。
它的建立与反应途径_______，从正反应或逆反应开始都可以建立化学平衡状态。
化学平衡的前提：______________________.
实质：_______________________
标志：______________________________
三、提出疑惑
同学们，通过你的自主学习，你还有哪些疑惑，请把它填在下面的表格中
课内探究学案
一、学习目标
1理解化学平衡状态等基本概念。
2了解化学平衡标志。
3了解化学平衡的影响因素。
二、重点和难点
1重点：化学平衡状态的特征；
2难点：是化学平衡状态判断和化学平衡的影响因素。
三、学习过程
（一）可逆反应与不可逆反应
1正反应： ，逆反应：
2可逆反应： 下，既能向 又能向 方向进行。
3可逆反应的特征：“两同”是指① = 2 \* GB3 ② 。
注意：可逆反应的重要特征是转化率永远不可能达到100%，也就是反应一旦开始，那么，就不可能只存在反应物，或只存在生成物。
（二）化学平衡
化学平衡：在一定条件下的 反应里， 和 相等，反应混合物中各组分的浓度 的状态，称为化学平衡状态，简称化学平衡。
它的建立与反应途径 ，从正反应或逆反应开始都可以建立化学平衡状态。
化学平衡的前提：
实质：
标志： 。
练习：在密闭容器中充入SO2和由18O原子组成的氧气，在一定条件下开始反应，在达到平衡前，18O存在于（ ）
A、只存在于氧气中 B、只存在于和SO3中
C、只存在于SO2和SO3中D、SO2 、SO3 、O2中都有可能存在。
练习：在一定条件下，某容器内充入N2和H2合成氨，以下叙述中错误的是( ) A、开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零。
B、随着反应的进行，正反应速率减小，最后降为零。
C、随着反应的进行，正反应速率减小，逆反应速率增大，最后相等。
D、在反应过程中，正反应速率的减小等于逆反应速率的增加。
（三）化学平衡状态的特征：
1“逆”：化学平衡研究的对象是可逆反应，各物质的转化率必小于
2“动”：即化学平衡是动态平衡，正反应和逆反应仍在进行。
3“等”：是指 ，必须用同一物质来表示，这是化学平衡状态的本质特征。
4“定”：由于，平衡混合物中各组分的浓度及体积（或质量分数） 。
5“变”：外界条件改变导致 ，原化学平衡被破坏，从而发生平衡移动直至建立新平衡。
（四）化学平衡状态的标志
某可逆反应是否处于化学平衡状态，它们的标志可以通过化学平衡状态的本质特征来进行衡量
1．V正=V逆，它是判断化学平衡状态的主要标志。正、逆反应速率相等是针对反应体系中的 。由于该物质的生成速率与消耗速率相等，才使这种物质的浓度保持不变，说明可逆反应己达到化学平衡状态。
2．反应混合物中各组分的浓度保持不变，是判断化学平衡状态的另一个主要标志。如果反应混合物中某一种物质的量浓度，质量分数，体积分数（对气体而言）等保持一定，都说明可逆反应已达到平衡状态。
3． 从其它角度也可以判断某可逆反应是否达到化学平衡状态，但要具体问题具体分析。例如对于反应前后气体分子数不相等的可逆反应，可以通过以下几种情况来判断：
当体系中物质的总物质的量不随时间变化时，说明反应已达到平衡状态.
当恒温恒容时，体系的总压强有发生变化或当恒温恒压时，体系的总体积不发生变化 都可以说明反应已达到平衡状态。
混合气体的平均含量不发生变化，也可以说明反应已达平衡状态.
对于反应前后气体分子数相等的反应，无论反应是否达到平衡，体系中物质的总物质的量，总压强，总体积或混合气体的平均含量都不发生变化，不能确定反应是否中达到平衡状态.
（五）影响化学平衡的因素
化学平衡移动研究的对象： 化学反应的化学平衡状态
化学平衡是有条件的 平衡，当影响化学平衡的条件改变时，原来的平衡被破坏，进而在新的条件下 平衡，这个原平衡向新平衡的转化过程叫做化学平衡的移动
1.浓度对化学平衡的影响
试验探究【2-5】：在其他条件不变的情况下，观察实验讨论总结。
增大反应物浓度，或减小生成物浓度。化学平衡向 移动。
减小反应物浓度，或增大生成物浓度。化学平衡向 移动。
注意：固体物质和纯液体无所谓浓度，其量改变，不影响平衡。
练习FeCl2溶液呈浅绿色，其中存在着下列平衡：
Fe2++2H2O Fe(OH)2+2H+ 往该溶液中滴加盐酸,发生的变化是（ ）
(A) 平衡向逆反应方向移动 (B) 平衡向正反应方向移动
(C) 溶液由浅绿色变成黄色 (D) 溶液由浅变深
思考：由FeCl2改为Fe（NO3）2,将发生什么变化呢？
2、压强对化学平衡移动的影响。
对于有气体参加的可逆反应来说，气体的压强改变，也能引起化学平衡的移动。
【探究】根据表中所给数据讨论分析
对于3H2（g）+N2(g) 2NH3(g) 在反应中1体积的N2与3体积的H2反应生成2体积的NH3，即反应前后气态物质的总体积发生了变化，反应后气体总体积减少了。下表列入的是450℃时，N2与H2反应生成NH3的实验数据。
由上表实验数据可以算出：对反应前后气体总体积发生变化的化学反应，在其他条件不变的情况下，增大压强，会使化学平衡向着 方向移动。减小压强，会使化学平衡向着 移动。
对于有些可逆反应里，反应前后气态物质的总体积没有发生变化，如2HI(g) H2(g)+I2(g)在这种情况下，增大或减小压强都 使化学平衡移动。
注意：固态物质或液态物质的体积，受压强的影响很小，可以忽略不计。因此，如果平衡混合物都是固体或液体 ，改变压强 使化学平衡移动。
练习 在一定的温度和压强下，合成氨反应 3H2+N2 2NH3达到平衡时，下列操作平衡不发生移动的是（ ）
A .恒温恒压充入氨气B. 恒温恒压充入氮气
C .恒温恒容充入氦气D .恒温恒压充入氦气
3.温度对化学平衡的影响
任何反应都伴随着能量的变化，通常表现为放热或吸热；所以温度对化学平衡移动也有影响。
观察[实验2—7]根据实验现象讨论，回答下列问题：
NO2为 色气体，N2O4为 色气体
600℃
400℃
200℃
压强
对于反应2 NO2(g) N2O4(g) △H=—56.9KJ/ml，升高温度，混合气体的颜色 ，降低温度，混合气体颜色 。
升高温度，化学平衡向 方向移动
降低温度，化学平衡向 方向移动 C%
练习：可逆反应2A+B 2C，
在不同压强及温度下达成平衡时，c的百分含量情况
如图所示。回答
(1)该反应的正反应是 反应，
逆反应是气体体积 的反应。
(2)若c是气态，则A为 态，B为 态。
(3)若B为固态，则A为 态，c为 。
根据以上分析总结化学反应移动的特点即
化学平衡原理：
浓度、压强、温度对化学平衡的影响可以概括为平衡移动的原理，也叫勒夏特列原理： 。
4.催化剂能够 程度的改变正逆反应的速率，所以使用催化剂 移动，但是可以 达到平衡所需要的时间。
（六）当堂检测：
1．化学平衡主要研究下列哪一类反应的规律（ ）。
A可逆反应 B任何反应 C部分反应 D气体反应
2．在2NO2 N2O4的可逆反应中，下列状态属于平衡状态的是（ ）。
A．υ正=υ逆 ≠0时的状态 B． NO2全部转变成N2O4的状态
C．c（NO2）=c（N2O4）的状态D．体系的颜色不再发生变化的状态
3．下列哪个说法可以证明反应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H-H键形成
4．某温度下,反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)；△H>0（正反应为吸热反应）。在一带有活塞的密闭容器中达到平衡，下列说法中不正确的是（ ）
A．恒温，压缩体积，平衡不移动，混合气体颜色加深
B．恒压，充入HI（g），开始时正反应速率减小，
C．恒容，升高温度，正反应速率减小
D．恒容，充入H2，I2（g）的体积分数降低
课后练习与提高
1．在HNO2溶液中存在如下平衡：HNO2 H++NO2- ，向该溶液中加入少量的下列物质后，能使电离平衡向右移动的是（ ）
A．NaOH溶液 B．硫酸溶液 C．NaNO2溶液 D．NaHSO4溶液
2．在一个容积为VL的密闭容器中放入2LA（g）和1L B（g），在一定条件下发生下列反应 3A(g)十B(g) nC(g)+2D(g) 达到平衡后，A物质的量浓度减小1/2，混合气体的平均摩尔质量增大1/8，则该反应的化学方程式中n的值是（ ）
A．1 B．2 C．3 D．4
根据以下叙述回答①和②题。
把0.6mlX气体和0.4mlY气体混合于2L容器中，使它们发生如下反应：
3X(g)+Y(g)=nZ(g)+2W(g)，5min末已生成0.2mlW，若测知以Z浓度变化来表示的反应平均速率为0.01ml·L-1·min-1，则
3．①上述反应中Z气体的化学计量数n的值是（ ）
A．1 B．2 C．3 D．4
4．②上述反应在5min末时，已作用去的Y值占原来量的物质的量分数（ ）
A．20% B．25% C．33% D．50%
5．1mlX气体跟amlY气体在体积可变的密闭容器中发生如下反应：
X（g）+aY（g）bZ（g）反应达到平衡后，测得X的转化率为50%。而且在同温同压下还测得反应前混合气体的密度是反应后混合气体密度的3/4，则a和b的数值可能是( )
A．a=1，b=1B．a=2，b=1C．a=2，b=2D．a=3，b=2
6．下列事实不能用化学平衡移动原理解释的是（ ）
A．在强碱存在的条件下，酯在水中的溶解度增大
B．加催化剂，使氮气和氢气在一定条件下转化为氨气
C．可用浓氨水和氢氧化钠固体快速制取氨气
D．500℃左右比室温更有利于合成氨反应
7．往一真空密闭容器中通入一定量的气体A，在一定条件下，发生如下反应：
2A(g) B(g)+xC(g)，反应达平衡时，测得容器内压强增大了p%，若此时A的转化率为a%，下列关系正确的是（ ）
A．若x=1，则p>a B．若x=2，则pp+q，正反应是放热反应。B．m+np+q，正反应是吸热反应。D．m+nc+d，在反应达平衡的基础上，以起始时物质的量之比投入A和B，则A和B的转化率________
若a+b=c+d，在反应达平衡的基础上，以起始时物质的量之比投入A和B，则A和B的转化率________
若a+b p+q Q< 0 m+n > p+q Q> 0
四.等效平衡及其分类：
1.等效平衡原理：在相同条件下，同一可逆反应体系，不管从正反应开始，还是从逆反应开始都可以建立同一平衡状态，也就是等效平衡，还可以从中间状态（既有反应物也有生成物）开始，平衡时各物质的浓度对应相等。
由于化学平衡状态与条件有关，而与建立平衡的途径无关，因而，同一可逆反应，从不同状态开始，只要达到平衡时条件（温度，浓度，压强等）完全相同，则可形成等效平衡。
2.等效平衡规律：
等效平衡的广泛定义：只因投料情况的不同，达到平衡后，各组分的物质的量（或能转化为物质的量）分数相等的平衡状态，互为等效平衡状态。
在定温，定容条件下，对于反应前后气体分子数改变的可逆反应只改变起始加入物质的物质的量，如通过可逆反应的化学计量数比换算成同一半边的物质的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效。简言之，定温，定容下，归零后，等量即为等效平衡
在定温，定容条件下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，只要反应物（或生成物）的物质的量的比值与原平衡相同，两平衡等效。简言之，定温，定容下，归零后，等比例即为等效平衡
③在定温，定压下，改变起始时加入物质的物质的量，只要按化学计量数，换算成同一半边的物质的物质的量之比与原平衡相同，则达平衡后与原平衡等效. 简言之，定温，定容下，归零后，等比例即为等效平衡
【当堂练习】：
1.x、y、z都是气体，反应前x、y的物质的量之比是1:2，在一定条件下可逆反应x+2y2z达到平衡时，测得反应物总的物质的量等于生成物总的物质的量，则平衡时x的转化率（ ）
A.80％ B.20％ C.40％ D.60％
2．已知在450℃时，反应H2（g）+I2（g） 2HI（g）的K为50，由此推断出在450℃时，反应2HI（g）H2（g）+I2（g）的化学平衡常数为( )
A、50 B、0.02 C100 D无法确定
3.在一个体积恒定的密闭容器中，加入2mlA和1mlB，发生反应：2A(气)+B(气) 3C(气)+D(气)，达平衡时，C的浓度为W ml/l若维持容器体积和温度不变，按下列四种配比作为起始物质，达平衡后，C的浓度仍为W ml/L的是( )
A.4mlA+2mlB B.2mlA+1mlB+3mlC+1mlD
C.3mlC+1mlB+1mlB D.3mlC+1mlD
4 下列各图是温度（或压强）对应2A(s)+2B(g)2C(g)+D(g)；△H>0的正、逆反应速率的影响，曲线交点表示建立平衡时的温度或压强，其中正确的是（ ）
p
p
t
t
A B C D
【自我检测】
1.在一个固定容积的密闭中，加入mmlA、nmlB，发生如下反应：mA(气)+nB(气) PC(气)。平衡时，C的浓度为Wml／L。若容器的容积和温度不变，起始时加入amlA、bmlB、cmlC，使平衡后C的浓度仍为Wml／L，则a、b、c必须满足的关系是( )
A.a:b:c=m:n:p B.a:b=m:n ap/m+c=p
C.mc/p+a=m,nc/p+b=n D.a=m/3，b=n/3，c=2p/3
2.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x、y的值分别为( )
A.x=3 y=l B.x=4 y=1 C.x=5 y=1 D.x=2 y=3
3. 1mlA气体和nml B气体，按下式反应生成气体C：A(g)+nB(g)mC(g)，一段时间后测得A的转化率为50%，反应前气体的密度在同温同压下是反应后3/4，则n和m的数值可能是 ( )
A．n=1，m=1 B．n=2，m=2 C．n=3，m=2 D．n=2，m=3
4． T℃时，在1L密闭容器中A气体与B气体反应生成C气体。反应过程中A、B、C浓度变化如图I所示；若保持其他条件不变，温度分别为Tl和T2时，B的体积百分含量与时间的关系如图Ⅱ所示。则下列结论正确的是( )
A．在达平衡后，保持其他条件不变，增大压强，平衡向正反应方向移动
B．在达平衡后，保持压强不变，通入稀有气体，平衡向正反应方向移动
C．保持其他条件不变，若反应开始时A、B、C的浓度分别为0.4m1·L-1、0.5 m1·L-1和0.2 m1·L—1，则达到平衡后，C的浓度大于0.4 m1·L-1
D．保持其他条件不变，升高温度，正、逆反应速率均增大，且A的转化率增大
5(12分)现有反应：mA(g)+nB(g)pC(g)，达到平衡后，当升高温度时，B的转化率变大；当减小压强时，混合体系中C的质量分数也减小，则:
(1)该反应的逆反应为____热反应，且m+n_____p(填“＞”“=”“＜”)。
(2)减压时，A的质量分数_______。(填“增大”“减小”或“不变”，下同)
(3)若加入B(体积不变)，则A的转化率______，B的转化率_______。
(4)若升高温度，则平衡时B、C的浓度之比 将______。
(5)若加入催化剂，平衡时气体混合物的总物质的量_______。
(6)若B是有色物质，A、C均无色，则加入C(体积不变)时混合物颜色_____，而维持容器内压强不变，充入氖气时，混合物颜色_______(填“变深”“变浅”或“不变”)。
6．向体积不变的密闭容器中充入2mlN2和6mlH2，一定条件下发生反应：
N2（气）+3H2（气）2NH3（气），平衡时混合气共7ml。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。
7、.在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2（g）+H2(g)CO（g）+H2O（g），其化学平衡常数K和温度t的关系如下表：
回答下列问题：
（1）该反应的化学平衡常数表达式为K=____________________。
（2）该反应为__________反应（选填吸热、放热）。
（3）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是（b）（c）
（a）容器中压强不变 （b）混合气体中 c（CO）不变
（c）v正（H2）= v逆（H2O） （d）c（CO2）= c（CO）
（4）某温度下，平衡浓度符合下式：c（CO2）·c（H2）= c（CO）·c（H2O），试判断此时的温度为__________。
8.(14分)将等物质的量的A、B、C、D四种物质混合，发生如下反应：aA＋bBcC(s)＋dD，当反应进行一定时间后，测得A减少了n ml，B减少了ml，C增加了n ml，D增加了n ml，此时达到化学平衡。
(1)该化学方程式中各物质的化学计量数为：
a =_____，b =______，c =_______,d =________。
(2)若只改变压强，反应速率发生变化，但平衡不移动，该反应中各物质的聚集状态：
A_________，B_________，C_________，D_________。
(3)若只升高温度，反应一段时间后，测得四种物质的物质的量又达到相等，则该反应为反应____________(填“放热”或“吸热”)。
9. (16分)一定条件下，将SO2和O2充入一密闭容器中，发生如下反应：2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)(正反应放热)反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图所示：回答下列问题：
(1)降低温度，SO2的转化率______，化学反应速度_______。
(填“增大”“减小”或“不变”)
(2)反应处于平衡状态的时间是____________________
(3)反应进行至20 min时，曲线发生变化的原因是__________
(用文字表达)。
10 min到15 min的曲线变化的原因可能是_______(填写编号)。
a. 加了催化剂 b. 缩小容器体积
c. 降低温度 d. 增加SO3的物质的量
参考答案
1.
练习Fe(SCN)／﹛FeCl3[K(SCN)3]3 ﹜ CH3COONH4／【CH3COOH NH3H2O】
2(1)反应进行的程度越大越大. (2) 是否达到了化学平衡(3) 温度
3温度 4为积 条件确定，化学反应方程式确定。
探究1 16
探究2 （1） 增大 减小 （2）a:b 1:1 （3）都增大 不变 都减小
图像 练习1 D 2 b
[当堂练习]：1 D 2 B 3 D 4 AC
【自我检测】
1 BC 2 C 3AC 4 AD
5 （1）放 ＞ （2） 增大 （3）增大 减小 （4）变小
（5） 不变 （6）变深 变浅
6 ① 4 = 2 \* GB3 ② = 1 \* ROMAN I 2.6 = 2 \* ROMAN II 逆反应方向
7 (1) c（CO）·c（H2O）／c（CO2）·c（H2）。
(2) 吸热 (3) （b）（c） (4) 830℃。
8 (1) 2 1 3 2
(2) 气态 固态或液态 固态 气态
(3) 放热
9 (1) 增大 减小
(2) 15~20 min,25~30 min
(3) 增加了O2的量 ab
疑惑点
疑惑内容
压强/MPa
1
5
10
30
60
100
NH3/%
2.0
9.2
16.4
35.5
53.6
69.4
疑惑点
疑惑内容
时间（s）
0
1
2
3
4
5
n(NO) (ml)
0.020
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
t℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6