人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第三节 化学平衡教案

第三节　　　化学平衡（第一课时学案）

[教学目标]

1．知识目标

（1）理解化学平衡状态等基本概念。

（2）理解化学平衡状态形成的条件、适用范围、特征。

（3）常识性了解化学平衡常数的意义。

2．能力和方法目标

（1）用化学平衡状态的特征判断可逆反应是否达到化学平衡状态，从而提高判断平衡状态、非平衡状态的能力。

（2）通过从日常生活、基本化学反应事实中归纳化学状态等，提高学生的归纳和总结能力；通过溶解平衡、化学平衡、可逆反应之间的联系，提高知识的总结归纳能力。

（3）利用化学平衡的动态特征，渗透对立统一的辩证唯物主义思想教育。

3．重点和难点

重点是化学平衡状态的特征；难点是化学平衡状态判断。

教学过程：一.可逆反应与不可逆反应

正反应：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，逆反应：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

可逆反应：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿_＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

可逆反应的特征：“两同”是指＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

请判断水的分解和氢气在氧气中燃烧生成水，是否是可逆反应？

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：在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态，称为化学平衡状态，简称化学平衡。

　　　　　它的建立与反应途径无关，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：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

例题：在密闭容器中充入SO2和由O18原子组成的氧气，在一定条件下开始反应，在达到平衡前，O18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。

例题：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：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
2. 等：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
3. 定：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
4. 动：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

　　　＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

5. 变：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿
6. 同：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿_＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿

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同一反应物或同一生成物而言。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：

①    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.

②    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。

③    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.

④     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.

课堂练习：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

第二课时影响化学平衡的外界条件

【教学目标】用练习讲评法学习平衡移动原理

【教学重点】平衡移动原理     【教学难点】平衡移动原理

【教学过程】

【复习】一、化学平衡状态的定义：

（1）定义：

（2）平衡状态概括

逆——

等——

动——

定——

变——

例1：在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再发生变化时,表明反应:  A(固)+3B(气) = 2C(气)+D(气)已达平衡状态的是        （ ）

A.混合气体的压强         B.混合气体的密度

C.B的物质的量浓度       D.气体的总物质的量

例2．氙和氟单质按一定比例混合，在一定条件下反应达到如下平衡：

             Xe(气)+2F2（气） XeF4(气)+  218kJ        

下列措施中既能加快反应速率，又能使平衡向正反应方向移动的是（ ）。

    （A）升温     （B）加压     （C）减压      （D）降温

练习1、可逆反应H2O(g) + C(s)= CO(g) +  H2(g)在一定条件下达到平衡状态，改变下列条件，能否引起平衡移动？CO的浓度有何变化？

①       增大水蒸气浓度  ②加入更多的碳  ③增加H2浓度

练习2、已知氯水中存在如下平衡：  Cl2+H2O = HCl+HClO。常温下，在一个体积为50ml的针筒内吸入40mL氯气后，再吸入10mL的水。写出针筒中可能观察到的现象。若将此针筒长时间放置，又可以看到何种变化？试用平衡的观点加以解释。

二、影响因素

1、压强对化学平衡的影响

在其它条件不变的情况下：A：增大压强，会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动；B：减小压强，会使化学平衡向着气体体积增大的方向移动。

练习3：一定量的混合气体在密闭容器中发生反应：  

          m A (g) + n B (g) =  p C (g)

达到平衡后，温度不变，将气体体积缩小到原来的1/2但达到平衡时，C的浓度为原来的1.8倍，则下列说法正确的是 （ ）        

A、m + n >  p              B、A 的转化率降低

C、平衡向正反应方向移动   D、C的体积分数增加

2、温度对化学平衡的影响

实验探究(实验2－7) 2NO2(气) = N2O4(气)      △H=-56.9kJ/mol

(红棕色)  (无色)

分析温度对化学平衡的影响

[讨论]A：混和气体受热颜色变深，说明①                      ；

        ②                                  。

         B：混和气体遇冷颜色变浅，说明①                      ；

        ②                                  。

练习4、在高温下，反应2NO2(气)  = N2O4(气)    △H=＋57 kJ/mol

(正反应为吸热反应）要使混合气体颜色加深，可采取的方法是（  ）

A、减小压强     B、缩小体积

C、升高温度      D、增大H2浓度

练习5、对任何一个平衡体系，采取下列措施一定引起平衡移动的是（  ）

A、加入一种反应物     B、增加体系的压强

C、升高温度            D、使用催化剂

3、催化剂对反应的影响

练习6．如图是表示：2X＋Y Z＋R＋Q的气体反应速率（υ）与时间（t）的关系，t1时开始改变条件，则所改变的条件符合曲线的是 （ ）

                                                    v

A．减少Z物质     B．加大压强

C．升高温度       D．使用催化剂

练习7．下列事实中不能用平衡移动原理解释是(   )

A.密闭、低温是存放氨水的必要条件   

B.实验室常用排饱和食盐水法收集氯气

C.硝酸工业生产中，使用过量空气以提高NH3利用率

D.合成氨反应采用较高温度和使用催化剂以提高氨气的产量

练习8．下列说法正确的是(  )

　　A.可逆反应的特征是正反应速率总是和逆反应速率相等。

　　B.在其它条件不变时，使用催化剂只能改变反应速率，而不能改变化学平衡状态。

　　C.在其它条件不变时，升高温度可以使化学平衡向吸热反应的方向移动。

　　D.在其它条件不变时，增大压强一定会破坏气体反应的平衡状态。

练习9．在100℃时，将0.1mol的四氧化二氮气体充入1L抽空的密闭容器中，隔一定时间对该容器内的物质进行分析，得到如下表格：

试填空：

（1）该反应的化学方程式_____________________________；达到平衡时四氧化二氮的转化率为___________________。表中c2_______c3_____a______b（选填“>”、“<”、“=”）。

（2）20s时四氧化二氮的浓度c1=____________mol·L-1 ，在0s~20s内四氧化二氮的平均反应速率为______________mol·(L·s)-1。

（3）若在相同情况下最初向该容器充入的是二氧化氮气体，要达到上述同样的平衡状态，二氧化氮的起始浓度是____________ mol·L-1。

课堂练习：

1．在现代无机化工、有机化工、生物化工等生产中，大多数产品的合成往往需要使用的主要化学反应条件是（  ）。

（A）高温    （B）高压    （C）催化剂    （D）高温、高压、催化剂

2．将V1L的H2和V2L的N2在一定条件下发生反应，达到平衡后，混合气体总体积为V3L（气体体积均在相同条件下测定），则生成NH3的体积是（  ）。

（A）（V1+V2-V3）L           （B）（V1+V2+V3）L

（C）（V1+V2-2V3）L          （D）[V3-（V1+V2）]L

    3．在某合成氨厂合成氨的反应中，测得合成塔入口处气体N2、H2、NH3的体积比为6:18:1，出口处气体N2、H2、NH3的体积比为9:27:8，则氮的转化率为（  ）。

（A）5%        （B）50%       （C）25%       （D）20%

4．下面是合成氨的简要流程示意图（如图2-4-1）：

沿x路线回去的物质的是（     ）。

（A）N2和H2      （B）催化剂       （C）N2         （D）H2

5．工业上用氨和二氧化碳反应合成尿素。已知下列物质在一定条件下均能与水反应产生H2和CO2，H2是合成氨的原料，CO2供合成尿素用。若从充分利用原料的角度考虑，选用____物质作原料较好。

（A）CO     （B）石油脑（C5H12、C6H14）   （C）CH4    （D）焦炭

6．在一定条件下，合成氨反应达到平衡后，混合气体中NH3的体积分数为25%。若反应前后条件保持不变，则反应后缩小的气体体积与原反应物体积之比是（   ）。

（A）1:5   （B）1:4   （C）1:3   （D）1:2

7．在3H2 + N2 2NH3反应中，使用催化剂的理由是（  ）。

（A）使平衡向正反应方向移动      （B）没有催化剂该反应不能发生

（C）使化学反应速率增大              （D）遏止逆反应的发生

 8．总压强为3.0×107Pa时，氮氢混合气体（体积比为1:3）通入合成塔，反应达平衡时的压强降为2.5×107Pa。则平衡时混合气体中氨的体积分数为（   ）。

（A）35%      （B）30%      （C）25%     （D）20%

9．将2LN2和6 LH2充入密闭容器里反应，达到平衡时，混合气体的体积为7.2L，计算：

（1）平衡时，混合气体里各气体物质的质量分数。

（2）N2转化为NH3的转化率。

（3）混合气体中NH3全部被0.005L水吸收，所得氨水的物质的量浓度是多少？（氨水的密度为0.96g/mL，气体在标况下）质量分数是多少？

10．某温度下，1L密闭容器中加入1molN2和3molH2，使合成氨反应达平衡，平衡混合物中N2、H2和NH3的物质的量分别用m、n、g mol表示，如果温度不变，只改变初始物质的加入量，而要求m、n、g的值不变，如果用x、y、z表示所加入的N2、H2和NH3的量，那么x、y、z应满足：

（1）若x=0，y=0，则z =­____mol。

（2）若x=0.75mol，则y=____mol，z =­____mol。

（3）x、y、z应满足的一般条件是：________________（用x、y、z的代数式表示）。