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2019-2020年高二化學(xué)教案等效平衡原理及規(guī)律 人教版 [教學(xué)目標(biāo)] 1.知識(shí)目標(biāo)：建立等效平衡的觀點(diǎn)，理解等效平衡的特征。 2.能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生分析、歸納與綜合計(jì)算能力。 3.情感目標(biāo)：結(jié)合平衡是相對(duì)的、有條件的、動(dòng)態(tài)的等特點(diǎn)對(duì)學(xué)生進(jìn)行辯證唯物主義教育，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度和思維習(xí)慣。 [重點(diǎn)和難點(diǎn)] 等效平衡的建立和特征 [教學(xué)過(guò)程] 一、等效平衡原理及規(guī)律 相同條件下，同一可逆反應(yīng)體系，不管從正反應(yīng)開(kāi)始，還是從逆反應(yīng)開(kāi)始，只要按反應(yīng)方程式中的化學(xué)計(jì)量之比投入反應(yīng)物或生成物，建立起新的平衡狀態(tài)都有是相同的，這就是所謂等效平衡原理。 由于化學(xué)平衡狀態(tài)與條件有關(guān)，而建立平衡的途徑無(wú)關(guān)。因而，同一可逆反應(yīng)，從不同的狀態(tài)開(kāi)始，只要達(dá)到平衡時(shí)條件（溫度、濃度、壓強(qiáng)）完全相同，則可形成等效平衡。如：常溫常壓下，可逆反應(yīng)； 2SO2 + O2 ≒ 2SO3 ① 2mol 1mol 0mol ② 0mol 0mol 2mol ③ 0.5mol 0.25mol 1.5mol ①?gòu)恼磻?yīng)開(kāi)始，②從逆反應(yīng)開(kāi)始，③從正逆反應(yīng)同時(shí)開(kāi)始，由于①、②、③、三種情況如果按方程式的計(jì)量關(guān)系折算成同一方向的反應(yīng)物，對(duì)應(yīng)各組分的物質(zhì)的量均相等[如將②、③、折算為①]，因此三者為等效平衡。 二、等效平衡規(guī)律 ①在定溫、定容條件下，對(duì)于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)改變的可逆反應(yīng)只改變起始時(shí)加入物質(zhì)的物質(zhì)的量，如通過(guò)可逆反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)比換算成同一半邊的物質(zhì)的物質(zhì)的量與原平衡等效。 ②在定溫、定容情況下，對(duì)于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)的改變的可逆反應(yīng)，只要反應(yīng)物（或生成物）的物質(zhì)的量的比值與原平衡相同，兩平衡等效。 ③在定溫、定壓下、改變起始時(shí)加入物質(zhì)的量，只要按化學(xué)計(jì)量數(shù)換算成同一半邊的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比與原平衡相同，則達(dá)平衡后與原平衡等效。 [典型例題] 例1、在一定的溫度下，把2molSO2和1molO2通入一個(gè)一定容積的密閉容器中里發(fā)生如下反應(yīng)：2SO2 +O2 ≒ 2SO3 當(dāng)此應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí)，反應(yīng)混合物就處于化學(xué)平衡狀態(tài)?，F(xiàn)在該容器中維持溫度不變，令a、 b、 c、 分別代表初始里加入SO2、、、O2、和SO3 的物質(zhì)的量，如a、 b、 c、取不同的數(shù)值，它們必須滿(mǎn)足一定的相互關(guān)系，才能保證達(dá)到平衡時(shí)反應(yīng)混合物中三種氣體的體積分?jǐn)?shù)仍跟上述平衡完全相同，請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下列空白： ①若a=0,b=0時(shí)，則c= ②若a=0.5，則 b= 和c= ③a、 b、 c必須滿(mǎn)足的一般條件（請(qǐng)用兩個(gè)方程式表示，其中一個(gè)只含a和c另一個(gè)只含b和c）： 。 例2、在一個(gè)固定體積的密閉容器中，保持一定溫度進(jìn)行以下反應(yīng)：H2(g)+Br2(g)≒2HBr(g)已知加入1mo H2和2mol Br2 時(shí)，達(dá)到平衡后生成amolHBr（見(jiàn)下表已知項(xiàng)）在相同的條件下，且保持平衡時(shí)各組分體積分?jǐn)?shù)不變，對(duì)下列編號(hào)①~③的狀態(tài)，填寫(xiě)表中空白: 已知 編號(hào) 起始狀態(tài)/mol 平衡時(shí)HBr物質(zhì)的量n/mol H2 Br2 HBr 1 2 0 a ① 2 4 0 ② 1 0.5a ③ m g (g≥2m) 例3、在一個(gè)盛有催化劑容積可變的密閉容器中保持一定溫度和壓強(qiáng)，進(jìn)行以下反應(yīng)N3+3H2 ≒2NH3,已知加入1molN2和4mol H2達(dá)到平衡后生成amolNH3。在相同溫度、壓強(qiáng)下，保持平衡時(shí)各組分的體積分?jǐn)?shù)不變。對(duì)下列①~③的狀態(tài)填號(hào)表中的空白。 已知 編號(hào) 起始狀態(tài)/mol 平衡時(shí)NH3物質(zhì)的量n/mol N2 H2 NH3 1 4 0 a ① 1．5 6 0 ② 1 0.5a ③ m g (g≥4m) 三、化學(xué)平衡常數(shù) Ⅰ、為了研究平衡混合物中各物質(zhì)的濃度之間的關(guān)系。人們做了大量實(shí)驗(yàn)（如教科書(shū)上的實(shí)驗(yàn)）。大量實(shí)驗(yàn)證明，在一定溫度下，某個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)產(chǎn)物濃度的化學(xué)計(jì)量數(shù)次方的乘積與反應(yīng)物濃度化學(xué)計(jì)量數(shù)次方的乘積之比是個(gè)常數(shù)。這個(gè)常數(shù)就是化學(xué)平衡常數(shù)（用K來(lái)表示）。對(duì)任一個(gè)可逆反應(yīng)nA+nB≒pC+qD其中m、n、p、q分別表示化學(xué)方程式中各反應(yīng)物和生成物的化學(xué)計(jì)量數(shù)，在一定溫度下達(dá)化學(xué)平衡，這個(gè)反應(yīng)的平衡的常數(shù)可以表示為： K= {c(C)}p{c(D)}q {c(A)}p{c(B)}q 反應(yīng)CO（g）+H2O（g）≒CO2（g）+H2（g）的平衡常數(shù)為 K= c(CO2)c(H2) c(CO)c(H2O) 平衡常數(shù)的意義是： 1、 平衡常數(shù)的大小不隨反應(yīng)物或生成物的濃度的改變而改變，只隨溫度的改變而改變。 2、 通過(guò)平衡常數(shù)可以推斷反應(yīng)進(jìn)行的程度。因?yàn)镵值越大，生成物濃度就越大，反應(yīng)物濃度就越小，該反應(yīng)進(jìn)行的程度就越大。一般來(lái)說(shuō)K值有個(gè)人為規(guī)定的大致界限（10+7或10-7）。如果K>10+7，正反應(yīng)程度就越大，通常認(rèn)為反應(yīng)是向正反應(yīng)方向進(jìn)行的不可逆反應(yīng)；如K<10-7，正反應(yīng)程度小，逆反應(yīng)程度大，通常認(rèn)為反應(yīng)是向逆反應(yīng)進(jìn)行的不可逆反應(yīng)；而10-7<10+7的反應(yīng)，是典型的可逆反應(yīng)。 Ⅱ、化學(xué)平衡常數(shù) 1、 如果在反應(yīng)中有固體和純液體參加，它們的濃度不應(yīng)寫(xiě)在平衡關(guān)系式中，因?yàn)樗鼈兊臐舛仁浅?shù)。例如： CaCO3(S)≒CaO(S)+CO2(g) C(S)+H2O(g)≒CO+H2(g) K= K = c(CO2) c(CO)c(H2) c(H2O) 注：水煤氣的反應(yīng)中H2O是氣態(tài) 2、 稀溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，如有水參加，水的濃度也不必寫(xiě)在平衡關(guān)系式中。例如： Cl2+H2O≒HCl+HClO c(HCl)c(HClO) K = c(Cl2) 3、同一可逆反應(yīng)，可以用不同的化學(xué)的方程式表示。每個(gè)化學(xué)方程式都有自己的平衡關(guān)系式及相應(yīng)的平衡常數(shù)。例如：100℃時(shí)，N2O4和NO2組成的平衡狀態(tài)。 N2O4(g)≒2NO2(g) K= =0.36 c(NO2)2 c(N2O4)} 2NO2(g) ≒N2O4(g) K= =2.78 c(N2O4) {c(NO2)}2 K1 = 1/ K2 例1、 將5molSO2和3molO2注入1L盛有催化劑的密閉容器中，當(dāng)反應(yīng)2 SO2(g)+O2(g)≒2 SO3(g)達(dá)平衡后，測(cè)得容器內(nèi)共有生成。 （1）求該溫度下的K值的和SO2的轉(zhuǎn)化率。 （2）求該溫度下，要使用權(quán)SO2的轉(zhuǎn)化率達(dá)到98%，起始O2的加自變量 。 例2、 在一定條件下，將N2和H2按體積比1：3混合充入某密閉容器，發(fā)生反應(yīng)N2+ H2≒2NH3當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，恢復(fù)到原溫、原壓測(cè)得的體積分?jǐn)?shù)為40%。求平衡混合氣中N2的體積分?jǐn)?shù)。 例3、 在一個(gè)定容的密閉容器中進(jìn)行如下反應(yīng)2 SO2(g)+O2(g)≒2 SO3(g)。已知反應(yīng)過(guò)程中的某一時(shí)間SO2\ SO3和O2的 濃度分別為0.1mol/L,0.3mol/L和0.05mol/L。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)可能存在的數(shù)據(jù)是（ ） A c(SO2)= 0.25mol/L B c(O2)= 0.2mol/L C c(SO2)+ c(SO3)= 0.15mol/L D c(SO2)+ c(O2)= 0.3mol/L 例4、在一定條件下，反應(yīng)A2(g)+B2(g)≒2AB(g)達(dá)到平衡的標(biāo)志是（ ） A、 單位時(shí)間生成n mol A2,，同時(shí)生成n mol AB B、 容器的壓強(qiáng)不隨時(shí)間的改變而改變 C、 單位時(shí)間生成2n mol AB，同時(shí)生成n mol A2,， D、 單位時(shí)間生成n mol A2, 同時(shí)生成n mol B2 [課堂反饋] 1、450℃時(shí)，反應(yīng)H2+I2≒2HI的化學(xué)平衡常數(shù)為50。由此推知450℃時(shí)，反應(yīng)2HI≒H2+I2的化學(xué)平衡常數(shù)為（ ） A、50 B、0。02 C、100 D、無(wú)法確定 2、X、Y和Z是三種氣體，把a(bǔ)molX和bmolY充入一密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)X+2Y≒2Z。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，反應(yīng)達(dá)到平衡，若它們的物質(zhì)的量滿(mǎn)足nX+nY≒nZ則Y的轉(zhuǎn)化率為 A、（a+b）/5100% B、2（a+b）/5b100% C、2（a+b）/5100% D、（a+b）/5a100% 3、在一定溫度下可，可逆反應(yīng)A（g）+3B（g）≒2C（g）達(dá)到平衡的標(biāo)志是（ ） A、 C的生成速率和A的生成速率相等 B、 A、B、C、的濃度不再變化 C、 單位時(shí)間內(nèi)生成nmolA，同時(shí)生成3nmolB D、 A、B、C、的分子個(gè)數(shù)比等于1:3:2 4、一定條件下，可逆反應(yīng)X（g）+2Y（g）≒2Z（g）達(dá)到平衡時(shí)，X的轉(zhuǎn)化率與Y的轉(zhuǎn)化率之比為1:2，則反應(yīng)起充入容器中的X和Y的物質(zhì)的量之比為（ ） A、1:1 B、1:3 C、2:3 D、3:2 5、可逆反應(yīng)C+CO2≒2CO在一定溫度下的平衡常駐數(shù)為K。下列條件的變化中，能使K發(fā)生改變的是（ ） A、將炭的表面積增大 B、對(duì)體系加壓 C、升高溫度計(jì) D、使用催化劑 6、已知：2 SO2(g)+O2(g)≒2 SO3(g)+396。28KJ。測(cè)知4mo SO2l參加反應(yīng)放熱317KJ，則SO2的轉(zhuǎn)化率為（ ） A、40% B、5 0% C、 80% D、100% 二、填空題 7、0．5molCu和足量的濃硝酸反應(yīng)，生成NO2，收集到的氣體干燥后，測(cè)知某密度為2．5mol/L，則其體積為 L，簡(jiǎn)述得到這一數(shù)據(jù)的原因_________________________________________。 8、把 3mol 氣體A和 2．5mol氣體B混合于體積固定為2L的密閉容器中，使它們?cè)谝欢l件下發(fā)生反應(yīng)3A+B≒XC+2D，經(jīng)過(guò)5min反應(yīng)達(dá)到平衡，測(cè)得生成1molD，生成C的速率為 0．1mol/Lmin ，由此可得A的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)_________。X的值為_(kāi)_________。 反應(yīng)平衡時(shí)混合氣的平均相對(duì)分子量為M。則平衡混合氣起始時(shí)混合氣的密度之比為 。