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2019-2020年高中化學(xué)（大綱版）第二冊 第二章 化學(xué)平衡 第二節(jié)化學(xué)平衡(第二課時) ［復(fù)習(xí)提問］什么叫化學(xué)平衡？化學(xué)平衡的特征有哪些？ ［回答］化學(xué)平衡是指在一定條件下的可逆反應(yīng)里，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)混合物各組分的濃度保持不變的狀態(tài)。其特征有：一定條件下、可逆反應(yīng)、“動”、“定”、“等”等。 ［師］盡管就這么幾句話，但真正在學(xué)習(xí)中能否準(zhǔn)確把握和處理好關(guān)于化學(xué)平衡的問題，還需大家對該概念及相關(guān)特征進(jìn)行深入的理解，這里我們先做一個練習(xí)（鞏固化學(xué)平衡知識）。 ［投影練習(xí)］1. 在一定溫度下，把2 mol SO2和1 mol O2通入一個一定容積的密閉容器 催化劑 △ 里，發(fā)生如下反應(yīng)：2SO2+O2 2SO3，當(dāng)此反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時，反應(yīng)混合物就處于化 學(xué)平衡狀態(tài)。現(xiàn)在該容器中，維持溫度不變，令a、b、c分別代表初始加入的SO2、O2和SO3的物質(zhì)的量（mol）。如果a、b、c取不同的數(shù)值，它們必須滿足一定的相互關(guān)系，才能保證達(dá)到平衡時，反應(yīng)混合物中三種氣體的百分含量仍跟上述平衡時完全相同。請?zhí)顚懴铝锌瞻祝? （1）若a=0,b=0,則c= 。 （2）若a=0.5,b= 和c= 。 （3）a、b、c取值必須滿足的一般條件是（請用兩個方程式表示，其中一個只含a和c，另一個只含b和c） 。 ［生］運用化學(xué)平衡知識思考、分析、討論 ［解析］本題是對可逆反應(yīng)和化學(xué)平衡狀態(tài)的理解以及利用題給信息將化學(xué)問題以及內(nèi)在規(guī)律抽象為數(shù)學(xué)問題，利用數(shù)學(xué)工具解決化學(xué)問題的思維能力的綜合考查。 對于平衡狀態(tài)的建立，只與條件相關(guān)，即與溫度、壓強（或容器的容積）、反應(yīng)物或生成物的起始量的相對關(guān)系有關(guān)，而與反應(yīng)進(jìn)行的方向無關(guān)。因此對于該條件下的反應(yīng)，初始態(tài)是2 mol SO2和1 mol O2的混合物，或是2 mol純凈的SO3，兩者是等價的，最終到達(dá)的平衡狀態(tài)完全相同。因此（1）中答案應(yīng)為c=2。而（2）中初始態(tài)包含了三種氣態(tài)物質(zhì)，此時需要進(jìn)行思維轉(zhuǎn)換，將初始物質(zhì)的加入量轉(zhuǎn)換為相當(dāng)于a=2,b=1,就可以達(dá)到題設(shè)的平衡狀態(tài)。現(xiàn)在a=0.5,則b==0.25,此時與題干所設(shè)初始態(tài)的差別是Δa=2-0.5=1.5,Δb=1-0.25= 0.75，由此SO3的初始加入量c必須轉(zhuǎn)化為等效于a=1.5和b=0.75的量，根據(jù)該反應(yīng)方程式的化學(xué)計量數(shù)比推斷知c=1.5。（3）中要求將具體問題抽象為普遍規(guī)律，此時必須把握“把所有初始物都轉(zhuǎn)換為反應(yīng)物，則必須相當(dāng)于2 mol SO2和1 mol O2的混合物，把所有的初始物轉(zhuǎn)換為生成物，則必須相當(dāng)于2 mol純凈的SO3”。才能得出正確結(jié)論：必須同時滿足a+c=2和2b+c=2兩個關(guān)系式。 ［答案］（1）c=2 (2)b=0.25,c=1.5 (3)a+c=2,2b+c=2 ［過渡］化學(xué)平衡狀態(tài)的特征，不僅包括上邊大家回答的那些，還有其他方面的特征，這就是今天咱們學(xué)習(xí)和討論的主題——化學(xué)平衡常數(shù)。 ［板書］三、化學(xué)平衡常數(shù) ［引導(dǎo)］請同學(xué)們閱讀教材P39標(biāo)題二下面的內(nèi)容以及表2—1，分析并驗算表中所給的數(shù)據(jù)，最后可以得到什么結(jié)論？并把教材P38中那組數(shù)據(jù)也代入表中進(jìn)行處理。 ［生］閱讀教材和表2—1，對表中數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察并驗證，并把P38中的一組實驗數(shù)據(jù)代入表中進(jìn)行處理： 起始時各物質(zhì)的濃度/molL-1 平衡時各物質(zhì)的濃度/molL-1 平衡時 c(CO) c(H2O) c(CO2) c(H2) c(CO) c(H2O) c(CO2) c(H2) 0 0 0.01 0.01 0.005 0.005 0.005 0.005 1．0 結(jié)論：達(dá)到平衡時 =1.0（常數(shù)） ［問］上述系列實驗中是不是都是從正反應(yīng)開始的？ ［回答］不是。有的從正反應(yīng)開始，有的從逆反應(yīng)開始。 ［追問］大家可以看到反應(yīng)物的起始濃度并不相等，但結(jié)果經(jīng)過足夠長的時間都怎么樣了？ ［回答］都達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。 ［問］表2—1中是如何處理平衡時各物質(zhì)的濃度數(shù)據(jù)的？ ［回答］把平衡混合物中各生成物濃度的乘積作分子，把各反應(yīng)物濃度的乘積作為分母，求其比值。 ［問］結(jié)果如何？ ［回答］是一個常數(shù)，幾乎都等于1.0。 ［小結(jié)］在一定溫度下，可逆反應(yīng)無論是從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，又無論反應(yīng)物起始濃度為多少，最后都能達(dá)到化學(xué)平衡。這時生成物的濃度乘積除以反應(yīng)物濃度的乘積，所得到的比是一個常數(shù)，這個常數(shù)叫做該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)，簡稱平衡常數(shù)，用符號K表示。 ［板書］1. 定義：在一定溫度下，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時，生成物濃度乘積除以反應(yīng)物濃度乘積所得到的比是一個常數(shù)，叫化學(xué)平衡常數(shù)，用K表示。 ［啟發(fā)］剛才得出的平衡常數(shù)K是由一個特殊的反應(yīng)引出的，其K=，但如果對于任意一個可逆化學(xué)反應(yīng)：mA+nB pC+qD其平衡常數(shù)K又該如何表示呢？ ［生］閱讀注釋①，理解并回答：平衡常數(shù)實際上是平衡混合物中各生成物濃度的化學(xué)計量數(shù)次方的乘積除以反應(yīng)物濃度的化學(xué)計量數(shù)次方的乘積。即 K= ［板書］2. 表達(dá)式對于任意反應(yīng) mA+nB pC+qD K= ［師］化學(xué)平衡常數(shù)實際上是化學(xué)平衡的又一特征，那么化學(xué)平衡常數(shù)K的大小有什么意義呢？ ［生］自學(xué)，了解K的意義并回答：可以從平衡常數(shù)K的大小推斷反應(yīng)進(jìn)行的程度，K越大，表示化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡時生成物濃度對反應(yīng)物濃度的比越大，也就是反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率也越大；反之K越小，表示反應(yīng)進(jìn)行的程度越小，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率也越小。 ［問］什么叫反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率？ ［回答］某指定反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率=100% ［師］這里提醒大家，無論是化學(xué)平衡常數(shù)K，還是反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率均不要求大家掌握其計算，只需了解其意義即可。 ［板書］3. 意義：K值的大小，表示一定溫度下，該反應(yīng)達(dá)到平衡時，反應(yīng)進(jìn)行的程度，K值越大，正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大。 ［師］化學(xué)平衡常數(shù)還有一個特點，那就是不隨反應(yīng)或生成物的濃度的改變而改變，只 △ 要溫度不變，K就不變，溫度發(fā)生變化，K也就變化，如H2(g)+I2(g) 2HI(g) △ ［投影顯示］表2—2，不同溫度反應(yīng)：H2(g)+I2(g) 2HI(g)的平衡常數(shù) 溫度/℃ 350 425 490 平衡常數(shù) 66．9 54．4 45．9 ［師］從表2—2大家可推知：該反應(yīng)溫度高時反應(yīng)程度大還是低溫時反應(yīng)程度大？（正向） ［生］根據(jù)平衡常數(shù)K的意義K值越大反應(yīng)正向進(jìn)行程度越大，故該反應(yīng)低溫時反應(yīng)程度較大。 ［板書］4. 特點：平衡常數(shù)K受溫度制約，溫度一定K一定，溫度變化K變化。 ［師］根據(jù)平衡常數(shù)K的定義和表達(dá)式可知，即使是同一反應(yīng)，若反應(yīng)方程式書寫不同則K的表示方式也不同。再則，這里所謂的濃度指的是氣體或溶液的濃度，對于固體、純液體的濃度一般規(guī)定為常數(shù)1，可以不寫。 ［投影練習(xí)］2. 寫出下列反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達(dá)式 ①PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g) ②2HI(g) H2(g)+I2(g) ③CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g) ④Fe3O4(s)+4H2(g) 3Fe(s)+4H2O(g) ［解析］在寫表達(dá)式時注意③、④中固體物質(zhì)的濃度為1，不寫出。 ［答案］①K=，②K=,③K=c(CO2),④K= ［小結(jié)］本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了有關(guān)化學(xué)平衡常數(shù)的知識，作為化學(xué)平衡的又一特征要求大家對其定義、表達(dá)式及意義等有一個常識性的了解即可，不要求深層次進(jìn)行計算。 ［布置作業(yè)］P41三 ●板書設(shè)計 三、化學(xué)平衡常數(shù) 1. 定義：在一定溫度下，可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時，生成物的濃度乘積除以反應(yīng)物濃度的乘積所得到比是一個常數(shù)，叫化學(xué)平衡常數(shù)，用K表示。 2. 表達(dá)式 對于任意可逆反應(yīng)： mA+nB pC+qD K= 3. 意義：K值的大小表示在一定溫度下該反應(yīng)達(dá)到平衡時，反應(yīng)進(jìn)行的程度，K值越大，正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大。 4. 特點：平衡常數(shù)K受溫度制約：溫度一定K一定，溫度變化K變化。 ●教學(xué)說明 由于化學(xué)平衡知識既是本節(jié)又是本章的重點，所以本節(jié)課一開始并沒有急于引入化學(xué)平衡常數(shù)，而是通過一個典型例題來鞏固學(xué)生對化學(xué)平衡的理解，之后才轉(zhuǎn)入化學(xué)平衡常數(shù)的教學(xué)，教學(xué)中通過讓學(xué)生自學(xué)、教師引導(dǎo)、設(shè)問、啟發(fā)等手段，得出了化學(xué)平衡常數(shù)的定義、表達(dá)式、意義及特點，為把握準(zhǔn)常識性了解這一認(rèn)知要求，教學(xué)中說明了不要求深入計算，以免使學(xué)生陷入誤區(qū)。 ［參考練習(xí)］ 1．下列說法中正確的是（ ） A． 達(dá)到化學(xué)平衡，反應(yīng)物反應(yīng)掉的越多，化學(xué)反應(yīng)速率越快 B． 可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)較快，說明化學(xué)反應(yīng)速率較快 C． 化學(xué)反應(yīng)中，物質(zhì)含有的活化分子數(shù)越多，化學(xué)反應(yīng)速率越快 D． 可逆反應(yīng)維持的時間越長，生成物的百分含量必定越高 答案：B 2．已知氟化氫氣體中存在平衡關(guān)系 2H3F3 3H2F2 正反應(yīng)為吸熱反應(yīng) H2F2 2HF 正反應(yīng)為吸熱反應(yīng) 若平衡體系中混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為42gmol-1,則H3F3的體積數(shù)為（ ） A．大于10% B.等于10% C.小于10% D.無法確定 答案：A