高中人教版 (新课标)第三节 化学平衡教学设计及反思

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2．使学生理解化学平衡的特征，从而使学生树立对立统一的辩证唯物主义观点。
教学重点 化学平衡的建立和特征。
教学难点 化学平衡观点的建立。
教 学 过 程
[引言]：
化学反应速率讨论的是化学反应快慢的问题，但是在化学研究和化工生产中，只考虑化学反应进行的快慢是不够的，因为我们既希望反应物尽可能快地转化为生成物，同时又希望反应物尽可能多地转化为生成物。例如在合成氨工业中，除了需要考虑如何使N2和H2尽快地转变成NH3外，还需要考虑怎样才能使更多的N2和H2转变为NH3，后者所说的就是化学反应进行的程度问题——化学平衡。
可逆反应与不可逆反应（阅读教材27页理解可逆反应的概念）
1、可逆反应的概念：在 下，既可以向 进行，同时，又可以向 进行的反应。
如：
注意：1、
2、
3、
2、不可逆反应：能进行到底的反应
如：H2的燃烧：
酸碱中和：
生成沉淀的发应：
生成气体的反应：
一些氧化还原反应：
二、化学平衡状态
思考1：对于不可逆反应存在化学平衡吗？化学平衡的研究对象是什么？
思考2：什么是化学平衡?化学平衡是如何建立的?下面我们就来讨论这一问题。
1、化学平衡的建立
类比：溶解平衡的建立：（以蔗糖为例）
开始时：
平衡时：
结论：。
那么对于可逆反应来说，又是怎样的情形呢?我们以CO和H2O (g)的反应为例来说明化学平衡的建立过程。
CO + H2O (g) CO2 + H2
开始浓度 0．01 0．01 0 0
一段时间后0．005 0．005 0．005 0．005
如图：
归纳：
反应开始：
反应过程中：
一定时间后：
思考：当可逆反应达到平衡状态时，反应是否停止了?
2、化学平衡的定义：
在 下的 反应里，正反应和逆反应速率 ，反应混合物中各组分的 或 保持不变的状态。
3、化学平衡的特征：
(1)条件：
(2)对象：
(3) 等：
(4) 动：
(5) 定：
4、应用：
例1、可逆反应2NO22NO + O2在密闭容器中反应，达到平衡状态的标志是( )
①单位时间内生成n ml O2 的同时生成2n ml NO2
②单位时间内生成n ml O2的同时，生成2n ml NO
③用NO2 、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态l
A．① ④ ⑥ B．② ③ ⑤ C．① ③ ④ D．① ② ③ ④ ⑤ ⑥
反馈练习：
1、可以说明密闭容器中可逆反应P（g） + Q（g） R（g） + S（g）在恒温下已达平衡的是（ ）
A.容器内压强不随时间变化 B.P和S生成速率相等
C.R和S的生成速率相等 D.P、Q、R、S的物质的量相等
2、下列方法中可以证明A(s) + 2B2(g)  2C2(g) +D2(g)
已经达到平衡状态的是______________________.
⑴、单位时间内生成了2mlC2的同时也生成了1mlA
⑵、一个B — B键的断裂的同时有一个C — C键的生成
⑶、反应速率v(B2)=v(C2)=1/2v(D2)
⑷、C(B2):C(C2):C(D2) = 2:2:1
⑸、温度、体积一定时，[B2]、[C2]、[D2]浓度不再变化
⑹、温度、体积一定时，容器内的压强不再变化
⑺、条件一定时，混合气体的平均相对分子质量不再变化
⑻、温度、体积一定时，混合气体的密度不再变化
⑼、百分组成 B2% = C2% = D2%
3、在一定温度下，可逆反应：A2(气)+B2(气) 2AB(气)达到平衡的标志是( )
(A) A2、B2、AB的浓度不再变化
(B) 容器中的压强不再随时间变化
(C) 单位时间内生成n ml的A2同时生成2n ml的AB
(D) A2、B2、AB的浓度之比为1:1:2
4、在1大气压390℃时，可逆反应：2NO2 2NO+O2达到平衡，此时平衡混合气体的密度是相同条件下H2密度的19.6倍，求NO2的分解率。
第三节 化学平衡（第二课时）
教学目标：
正确理解浓度、温度对化学平衡的影响，并能利用勒夏特列原理加以解释。
教学重点：
理解浓度、温度对化学平衡的影响。
教学难点：
勒夏特列原理的归纳总结。
教 学 过 程
【引入】：
我们知道：不同温度下物质的溶解度不同。那么对于t0时达到溶解平衡状态的饱和溶液，当升高或降低温度至t1时：
若：溶解度增大，固体溶质继续溶解，则V（溶解） V（结晶）
溶解度减小，固体溶质析出，则V（溶解） V（结晶）
那么溶解平衡状态被打破，继而建立一种新的溶解平衡，也就是说：
条件改变，溶解平衡移动。 那么：
化学平衡是否也只有在一定条件下才能保持？当条件（浓度、压强、温度等）改变时，平衡状态是否也会发生移动？
【实验探究一】：探究浓度变化对化学平衡的影响
实验原理：已知在K2Cr2O7的溶液中存在如下平衡：
Cr2O72－ + H2O 2CrO42－ + 2H+
K2Cr2O7为橙色，K2CrO4为黄色。
实验步骤：①取两支试管各加入5ml0.1ml/L K2Cr2O7溶液，然后按下表步骤操作，观察并记录溶液颜色的变化。
实验结论：
【实验探究二】：探究浓度变化对化学平衡的影响
实验原理：Fe3＋ ＋3SCN－ Fe（SCN）3 （红色）
实验步骤：向盛有5 ml0.005ml/L FeCl3溶液的试管中加入5 ml0.01ml/L
KSCN溶液，溶液显红色。
（1）将上述溶液均分置于两支试管中；向其中一支试管中加入饱和FeCl3溶液4滴，充分振荡，观察溶液颜色变化；向另一支试管滴加4滴1 ml/L KSCN溶液，观察溶液颜色变化。
（2）向上述两支试管中各滴加0.01ml/LNaOH溶液3~~5滴，观察现象，填写下表。
【思考与交流】
上述两个实验中，化学平衡状态是否发生了改变？你是如何判断的？
2、从中你能否推知影响化学平衡状态的因素？
小结：
（1）浓度对化学平衡的影响的规律
在其他条件不变的情况下，增大反应物浓度或减小生成物浓度，都可以使平衡向着 移动；增大生成物浓度或减小反应物浓度，都可以使平衡向着 移动。
（2）用v-t图表示化学平衡的移动：
V′正
V正
v v
V′逆
V正
例：
V逆
V逆
t t
①旧的化学平衡 ②增大反应物的浓度
请同学们用v-t图表示下列平衡的移动：
③减少反应物的浓度
④增大生成物的浓度
⑤减少生成物的浓度
说明：（1）
（2）
（3）
（4）
【实验探究三】：温度对化学平衡的影响（阅读教材30页实验2-7）
实验原理：
实验步骤：
实验现象：
结论：
v-t图表示：
化学反应速率、化学平衡、平衡移动三者之间的关系
以一般反应：mA（气）+n B（气）= p C（气）+qD（气）+Q（千焦）通式为例来讨论浓度，温度，压强，催化剂等对三者的影响极其规律。
反馈练习：
1、在密闭容器中存在下列平衡： ，CO2的平衡浓度为C1摩/升，现再充入CO2使其浓度达到2C1摩/升，重新达到平衡后， CO2的浓度为C2摩/升(设温度不变)，则C1和C2的关系是（ ）
A. C1 < C2 B. C1 = C2 C. C1 > C2 D. 2C1 = C2
2、现有可逆反应2A + B + H2O C + D已达到平衡，往平衡体系中加水稀释，平衡向_____方向移动，理由是__________________________________
3、
对于mA(气)+nB(气) pC(气)+qD(气)的平衡体系，当升高温度时，体系对氢气的相对密度从16.5变成16.9，则下列说法正确的是 （ ）
A.m+n>p+q 正反应是放热反应 B.m+n>p+q 正反应是吸热反应
C.m+n4在密闭定容容器中，有可逆反应：nA（g）+mB（g）pC（g）+qD（g）ΔH>0处于平衡状态（已知m+n>p+q），下列说法正确的是 （ ）
①升温时C（B）/C（C）的值减小 ②降温时，体系内混合气体的平均相对分子质量增大③加入B后，A的转化率变大
A．①②③ B．②③ C．①② D．①③
1、对于反应A2+3B2 2AB3以下表示的反应速率中，速率最大的是
A、vA=0.4ml·L-1min-1 B、vB=0.8ml·L-1min-1
C、v=0.6ml·L-1min-1 D、v=0.01ml·L-1·S-1
2、在2L密闭容器中，盛有2ml X和2mlY物质进行如下反应：
X(s)+3Y(g) Z(g)，当反应进行到10s后，测得生成0.5ml Z，这期间的平均反应速率为
A、vX=0.05ml·s-1 B、vX=0.025ml·L-1·s-1
C、vy=0.05ml·L-1·s-1 D、vy=0.075ml·L-1·s-1
3、现有三个体积相等的密闭容器中都进行如下反应：
CO2+H2 CO+H2O(g)，反应所处的温度相同，但反应的起始浓度不同，其中甲：
[H2]=[CO]=aml 乙：[CO2]=aml [H2]=2aml 丙[CO2]=[H2]=[H2O]=aml，达到平衡时，CO的浓度由大到小的顺序排列正确的是
A、丙>甲>乙 B、甲>乙>丙 C、乙>丙>甲 D、乙>甲>丙
4、在一个固定体积的密闭容器中，放入mml的A和nml的B，发生如下反应：
mA(g)+nB(g) PC(g)，平衡时C的浓度是wml·L-1，若维持容器的体积不变，起始时放入amlA、bmlB和cmlC，要使平衡时C的浓度仍为wml·L-1，则a、b、c必须满足的条件是
A、a:b:c=m:n:p B、a:b=m:n和
C、和 D、a=, c=和c=
5、对处于化学平衡的体系，以化学平衡与化学反应速率的关系可知：
A、化学反应速率变化时，化学平衡一定发生移动。
B、化学平衡发生移动时、化学反应速率一定变化。
C、正反应进行的程度大、正反应速率一定大。
D、只有催化剂存在下，才会发生化学反应速率变化，而化学平衡不移动的情况。
6、在PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g)，达到平衡后，其它条件不变，向平衡体系中加入37Cl2，达到新平衡后，含37Cl的PCl3的物质的量与原平衡相比
A、增大 B、减小 C、不变 D、不能确定
7、下列事实不能用勒沙特列原理说明的是
A：往氢硫酸溶液中加入盐酸，[S2-]降低。
B：温度不变时，敞口久置于空气中的饱和KNO3溶液含有晶体析出。
C：在合成氨的工业生产中，使用较高的温度有利于提高产量。
D：在密闭容器中，水面上方的蒸气压强随温度升高而增大。
8：下列平衡：C2H2+H2 C2H4……① 2CH4 C2H4+2H2……②当降低温度时，①式
向右移动，②式向左移动，试判断下列式中C+2H2 CH4+Q1 2C+H2 C2H2+2Q2
2C+2H2 C2H4+2Q3 Q1、Q2、Q3的大小顺序为
A、Q1>Q2>Q3 B、Q1> Q3> Q2 C 、Q2> Q1 >Q3、 D、Q2>Q3 >Q1
9、在CuCl2水溶液中存在如下平衡：[Cu(H2O)4]2++4Cl- [CuCl4]2-+4H2O能使黄绿
（蓝） （绿）
色CuCl2溶液向蓝色转化的操作是
A、蒸发浓缩 B、加水稀释 C、加入AgNO3 D、加入食盐晶体
10、反应A(g)+xB(g) yC(g)，将A与B按体积比1:x混合反应当A的转化率是50%时，反应前混合气体的密度是反应后混合气体密度的（同温同压），则x、y的值可能是
A、3，4 B、3，2 C、3，3 D、1，1
11、在容积一定的密闭窗口中，反应A B(g)+C(s)达平衡，若继续升高温度，容器内气体的密度增大，下列判断正确的是
压强对该反应的平衡移动没有影响
在平衡体系中加入C，混合气体平均分子量增大
若正反应为吸热反应，则A为非气态
若正反应为放热反应，则A为气态
某温度下，反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)+Q,在一带有活塞的密闭容器中达到平衡，
下列说法不正确的是
恒温压缩体积，平衡不移动，颜色加深
恒压迅速充入HI，开始时正反应速率减小
恒容，升温正反应速率减小
恒容，充入H2，I2的百分比含量降低
二：填空
1、t0C在VL密闭容器中加入vml N2和3vml H2，当反应N2+3H2 2NH3达平衡时，
混合气体中N2、H2、NH3分别为A、B、Cml，仍在t0C，若只改变起始物的加入量，但要维持A、B、C值不变，则在N2、H2、NH3的加入量用X、Y、Z表示，应满足的条件是
若X=0，Y=0，则Z=_______
若X=0.75vml，则Y=________ Z=________
X、Y、Z应满足的一般条件，用X、Y、Z的方程式表示式是
______________________________、________________________。
2、在一定温度下，把2体积
N2和6体积H2通入一个带有活
塞的容积可变的容器中，活塞的
一端与大气相通，发生反应
N2+3H2 2NH3+Q达到平衡，测得混合气体为7体积
（1）保持上述反应温度不变，设a、b、c分别代表初始加入的N2、H2、NH3体积，若反应达到平衡后，混合气体中各物质的百分含量仍与上述平衡完全相同，那么：
若a=1, c=2则b=_____，在此情况下，反应起始时将向_____方向进行。
若规定起始时反应向逆方向进行，则C的取值范围是______________
（2）在上述装置中，若起始时的a、b、c值均与（1）相同，但需控制平衡后混合气
体为6.5体积，则可采取措施是______，其原因是______。
3、在一个容积不变的反应容器中，要求通过调节体系的温度使下列反应达到平衡时保
持容器内气体总物质的量为12ml，A(g)+2B(g) 2C(g)。现向反应器中加入6.5mlA，X mlB，2.0 mlC.
（1）若x=5.5时，需要降低体系温度使反应在平衡时达到题设条件，则正反应为_____热反应。
（2）欲使起始反应维持向逆方向移动，则x取值范围是__________
【答案】
选择题
D 2、AD 3、D 4、B 5、B 6、A 7、C 8、B
9、BC 10、BD 11、CD 12、C
填空题：
(1) 2vml (2)2.25v, 0.5v (3) x+2z=v Y+Z=3V
(1) ①3,逆 ② 1(2) 降温，因为正反应是放热反应且是体积减小的反应（不能加压因为与外界大气
相通）
3、（1）放 （2）2.5化学平衡常数
【学习目标】：
1、化学平衡常数的概念
2、运用化学平衡常数对化学反应进行的程度判断
3、运用化学平衡常数进行计算，转化率的计算
【学习过程】：
［引言］当一个可逆反应达到化学平衡状态时，反应物和生成物的浓度之间有怎样的定量关系，请完成44页［问题解决］，你能得出什么结论？
一、化学平衡常数
1、定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度以系数为指数的幂的乘积与反应物浓度以系数为指数的幂的乘积的比值是一个常数。这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数）
2、表达式：对于一般的可逆反应，mA（g）+ nB（g）pC（g）+ qD（g）
当在一定温度下达到平衡时，K==cp(C)·cq(D)/cm(A)·cn(B)
阅读45页表2-7，你能得出什么结论？
3、平衡常数的意义：
（1）平衡常数的大小反映了化学反应进行的 程度 （也叫 反应的限度 ）。
K值越大，表示反应进行得 越完全 ，反应物转化率 越大 ；
K值越小，表示反应进行得 越不完全 ，反应物转化率 越小 。
（2）判断正在进行的可逆是否平衡及反应向何方向进行：
对于可逆反应：mA(g)+ nB(g)pC(g)+ qD(g)，在一定的温度下的任意时刻，反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系：Qc=Cp(C)·Cq(D)/Cm(A)·Cn(B)，叫该反应的浓度商。
Qc＜K ，反应向 正反应方向 进行
Qc＝K ，反应处于平衡状态
Qc＞K ，反应向 逆反应方向 进行
（3）利用Ｋ可判断反应的热效应
若升高温度，Ｋ值增大，则正反应为 吸热 反应(填“吸热”或“放热”)。
若升高温度，Ｋ值减小，则正反应为 放热 反应(填“吸热”或“放热”)。
阅读45页表2-8、2-9，你能得出哪些结论？
二、使用平衡常数应注意的几个问题：
１、化学平衡常数只与 有关，与反应物或生成物的浓度无关。
2、在平衡常数表达式中：水(液态)的浓度、固体物质的浓度不写
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)，K=c(CO)·c(H2)/c(H2O)
Fe(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)，K=c(CO2)/c(CO)
3、化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关
例如：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数为K1，1/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g)的平衡常数为K2，NH3(g)1/2N2(g)+3/2H2(g)的平衡常数为K3；
写出K1和K2的关系式： K1=K22 。
写出K2和K3的关系式： K2·K3=1 。
写出K1和K3的关系式： K1·K32=1 。
三、某个指定反应物的转化率=×100%
或者=×100%
或者=×100%
转化率越大，反应越完全！
四、有关化学平衡常数的计算：阅读46页例1和例2。完成47页问题解决。
【课堂练习】：
1、设在某温度时，在容积为1L的密闭容器内，把氮气和氢气两种气体混合，反应后生成氨气。实验测得，当达到平衡时，氮气和氢气的浓度各为2ml/L，生成氨气的浓度为3ml/L，求这个反应在该温度下的平衡常数和氮气、氢气在反应开始时的浓度。
(答案:K=0.5625 氮气、氢气在反应开始时的浓度分别为3.5ml/L和6.5ml/L)
2、现有一定温度下的密闭容器中存在如下反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，知CO和H2O的起始浓度均为2ml/L经测定该反应在该温度下的平衡常数K=2.60，试判断，
（1）当CO转化率为50％时，该反应是否达到平衡状态，若未达到，哪个方向进行？
（2）达平衡状态时，CO的转化率应为多少？
（3）当CO的起始浓度仍为2ml/L，H2O的起始浓度为6ml/L时，CO的转化率为多少？
(答案:（1）不平衡,反应向正方向进行,（2）61.7% （3）86.5%)
3、在一定体积的密闭容器中，进行如下反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，其化学平衡常数K和温度t的关系如下表所示：
回答下列问题：
⑴该反应化学平衡常数的表达式：K= c(CO)·c(H2O)/c(CO2)·c(H2) ；
⑵该反应为 吸热 （填“吸热”或“放热”）反应；
⑶下列说法中能说明该反应达平衡状态的是 B
A、容器中压强不变 B、混合气体中c(CO)不变
C、混合气体的密度不变 D、c(CO) = c(CO2)
E、化学平衡常数K不变 F、单位时间内生成CO的分子数与生成H2O的分子数相等
⑷某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：c(CO2)×c(H2)=c(CO)×c(H2O)，试判此时的温度为 830℃ 。步骤
滴加3~~10滴浓H2SO4
滴加10~~20滴6 ml/LNaOH
K2Cr2O7溶液
编号
1
2
步骤（1）
滴加饱和FeCl3溶液
滴加1 ml/L KSCN溶液
现象
步骤（2）
滴加NaOH溶液
滴加NaOH溶液
现象
结论
反应特征
改变条件
v—t图象
改变条件瞬间
达到平衡前
平衡移动方向
达到新平衡
v正
v逆
v正与v逆的关系
A转化率
B转化率
Q＞0
升高温度
↑
↑
<
←
↓
↓
降低温度
Q < 0
升高温度
↑
↑
>
→
↑
↑
降低温度
m+n加入惰性气体
V不变
—
—
=
—
—
—
V变大
↓
↓
>
→
↑
↑
V变小
增大压强
减小压强
m+n=p+q
加入惰性气体
V不变
—
—
=
—
—
—
V变大
↓
↓
=
—
—
—
V变小
增大压强
减小压强
m+n>p+q
加入惰性气体
V不变
—
—
=
—
—
—
V变大
↓
↓
<
←
↓
↓
V变小
增大压强
减小压强
注:用“=”表示相等 “↑”表示升高或增加 “↓”表示降低或减少 “—”表示无关或不变
“V”表示体积 “v”表示速率
t℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6