化学平衡的定义及特征教案

2021年1月22日发(作者：郝章)
化学平衡的定义及特征

适用学科

适用区域

知识点

高中化学

天津

1
、可逆反应的概念及特征


2
、化学平衡状态的建立

3
、化学平衡状态的特征


（一）知识与技能

1
、通过对溶解平衡的理解和迁移，使学生建 立起化学平衡的概念，并理解
可逆反应。

2
、通过对化学平衡概念的理解， 归纳出一个可逆反应达到平衡状态时的特
征。

3
、能用平衡状态的特征来判断可逆反应是否达到平衡。

（二）过程与方法

1
、从学生已有关于溶解的知识
——
溶 解平衡，导入化学平衡，通过对溶解
平衡的理解和迁移，使学生建立起化学平衡是个动态平衡的概念。< br>
2
、引导学生理解化学平衡的概念，讨论并归纳出反应达到平衡时所具有的
特 征。

3
、通过适当的练习让学生用已归纳的平衡特征来判断在一定条件下，一个可逆反应进行到某种程度时是否达到平衡。

（三）情感、态度与价值观

化学平衡是宇宙中各科平衡中的一个小小的分支，化学平衡的核心内容
—
动态平衡，日常生活 中的溶解平衡、环保等平衡问题与化学理论密切联系
在一起，化学与生活息息相关。

化学平衡状态的概念和特征

化学平衡状态的特征

适用年级

高中二年级

课时时长
（分钟）

60
教学目标

教学重点

教学难点







教学过程

一、复习预习

前面我们学过化学反应速率，知道化学反应有快有慢，但是化学反应还要考虑能否进行

到底，也就是化学反应的限度问题，也即是我们本节课要研究的化学平衡问题。



































二、知识讲解

考点
1




可逆反应和不可逆反应

1.

饱和溶液的可逆过程

以蔗糖溶解于水为例，
当温度一定时，
溶液达 到饱和之后，
溶液中蔗糖分子离开蔗糖表
面扩散到水中的速率与溶解在水中的蔗糖分子在蔗糖表 面聚集成为晶体的速率相等。

即：
溶解速率

=
结晶速率，
于是饱和溶液的浓度和固体溶质的质量都保持不变。
达到了

溶解的平衡状态，一种动态平衡。溶解、结晶过程可以表示如下：

溶解

固体溶质

结晶

2.
可逆反应和不可逆反应

(1)
可逆反应的定义：

在同一条件下，
既能向正反应方向进行同 时又能向逆反应方向进行的反应，
叫做可逆反
应。表示可逆反应的化学方程式用“
(2 )
可逆反应的定义解读：

1
、可逆反应的定义强调“两同”
，即“ 同一条件”和“同时”
，如反应：

电解
点燃
2H
2
O=====
2H
2
↑
＋
O
2
↑
和2H
2
＋
O
2
=====
2H
2
O< br>反应条件不相同，故不是可逆反应。

2
、特点：可逆反应无论向哪个方向进行 ，也无论进行多长时间，都不能反应完全，得到的
总是反应物与生成物的混合物；可逆反应存在化学平衡 状态。

3
、常见的可逆反应





N
2
＋
3H
2



2SO
2
＋
O
2



2NO
2
I
2
＋
H
2
Cl
2
＋
H
2
O
反应也是可逆反应。


(3)
不可逆反应的定义：

有些反应的逆反应进行程度太小因而可忽略，< br>把几乎完全进行的反应叫不可逆反应，
用
“
====
”号表示。例如：
Ba
2
＋
SO
2
4
===BaSO
4↓
。

＋
－
溶液中的溶质

；
”代替“
====
”
。






2NH
3





2SO
3



N
2
O
4



2HI


HCl
＋
HClO
此外，
还有弱电解质的电离平衡、< br>强酸弱碱盐和强碱弱酸盐的水解平衡等，
大多数有机








考点
2



化学平衡状态的建立

1.
溶解平衡的建立

蔗糖溶于水

开始时
:



V
溶解



>

V
结晶




















平衡时：


V
溶解



=

V
结晶


达到溶解平衡
,
是一种动态平衡。

那么，可逆反应的情况又怎样呢？

2.
化学平衡的建立

例：


CO

+

H
2
O
（
g
）




CO
2


+


H
2


起始：
0. 1






0. 1














0

变化：
0.05





0.05













0.05
平衡：
0.05





0.05













0.05
开始时
:

V
正



>

V
逆


反应过程中
:



V
正


↓

V
逆

↑

平衡时
:






V
正



=

V
逆


结论：化学平衡一种动态平衡。














0


0.05


0.05














考点
3




化学平衡状态的定义

1.

化学平衡状态的定义：
一定条件下的可逆反应里，
当正、
逆两个方向的反应速率相等时，
反应体系中所有 参加
反应的物质的质量
(
溶液中表现为浓度
)
保持恒定，
混 合物
(
包括反应物和生成物
)
中各组分的
质量分数
(
或体积分数
)
保持不变的状态。

2.

化学平衡状态定义解读：

前提（适用范围）
：可逆反应

内在本质：
v
(
正
)=
v
(
逆
)
≠0


外在标志：反应混合物中各组分的浓度保持不变






























考点
4



化学平衡状态的特征

可以归纳为六个字：逆、等、动、定、变、同。

(1)
“逆”是指化学平衡的研究对象是可逆反应；

(2)
“等”是指
v
(
正
)=
v
(
逆
)
≠0

；

(3)
“动”是指化学平衡为动态平衡；

(4)
“定”是反应混合物中各组分的浓度保持一定，各组分的含量保持一定。

(5)
“变”是指当外界条件改变，平衡会发生移动；

(6)
“同”是指化学平 衡的建立与途径无关，只要外界条件相同，都可以建立相同的平衡状
态。






























三、例题精析

【例题
1
】
在一密闭容器中进行如下反应：
2SO
2
(g)
＋
O
2
(g)

－
－

2SO
3
(g)
，已知反应过程
－
中某一时刻
SO
2
、
O
2
、
SO
3
的浓度分别为
0.2 mol·
L
1
、
0.1 mol·
L
1
、
0.2 mol·
L
1
，当反应达
平衡时，可能存在的数据是
(


)
A
．
SO
2
为
0.4 mol·
L
1
、
O
2
为
0.2 mol·
L
1

B
．
SO
2
为
0.25 mol·
L
1

C
．
SO
2
、
S O
3
均为
0.15 mol·
L
1

D
．
SO
3
为
0.4 mol·
L






－
1
－
－
－
－
















【答案】
B

【解析】
A
项数据表明，
题中
0.2 mol·
L
－
1
的
SO
3
完全转化成了
SO
2
和O
2
，
即平衡时，
c
(SO
3
)
＝< br>0
，这是不可能的；
B
项可能；
C
项数据表明
SO< br>2
、
SO
3
的浓度都在原浓度基础上减少了
0.05
mol·
L
1
，这也是不可能的；
D
项数据表明
SO2
完全转化成了
SO
3
，即平衡时，
c
(SO
2
)
＝
0
，
c
(O
2
)
＝
0
，这也是不可能的。

无论从正反应方向，
还是从逆反应方向建立平衡，
可逆反应都不能进行到底，
任何物质
的浓度都不可能为
0
，平衡时为 各反应物与生成物共存的状态，此题是对可逆反应定义的考
查。

【例题
2
】
关于化学平衡状态的说法错误的是
(


)

A.
正逆反应速率相等

B.
各物质的浓度一定相等

C.
动态平衡

D.
平衡混合物中各物质百分含量一定




























－
【答案】
B

【解析】
A
正反应和逆反应速率相等，
达到了平衡状态，
故
A
正确；
B
正逆反应速率相等，
各组分浓度不变时，
达到了平衡状态。
但各物质浓度不一定相同，
这和转化率和起始量有关，
故
B
错误；
C
可逆反应达到了平 衡状态，
正逆反应速率相等，
不是停止反应，
是动态平衡，
故
C正确；
D
正逆反应速率相等，各组分浓度不变，平衡混合物中各物质百分含量一定，
故
D
正确。

【例题
3
】
可逆反应
N< br>2
(g)
＋
3H
2
(g)





2NH
3
(g)
的正、逆反应速率可用各反应物或生< br>成物浓度的变化来表示，下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是
(


)

A
．
3
v
正
(N
2
)
＝

v
正
(H
2
)







B
．
v
正
(N
2
)
＝

v
逆
(NH
3
)
C
．
2
v
正
(H
2
)
＝

3
v
逆
(NH
3
)






D
．
v
正
(N
2
)
＝

3
v
逆
(H
2
)





























【答案】
C
【解 析】
可逆反应的化学平衡状态的主要特征之一是
v
正
＝
v
逆
，而
A
中
3
v
正
(N
2
)
＝
v
正
(H
2
)
并
未反映出
v
正
＝
v
逆
的关系，
即
A
项不正确；
在N
2
与
H
2
合成
NH
3
的反应中，< br>v
(N
2
)
∶
v
(H
2
)
∶
v
(NH
3
)
＝
1
∶
3
∶2
，分析时必须注意方向要相反，还要注意不同物质的速率值之比等于对应的化学
计量数之 比。

四、课堂运用

【基础】

1
、
反应
2SO
2
＋
O
2



2SO
3
达到平衡后，再向反应器中充入由
18
O
组成的氧气，经过
一段时间后，
18
O
可能存在于
(< br>

)
A
．生成的
SO
3
中



B
．
O
2
和
SO
2
中

C
．剩余的
SO
2
中






D
．
O
2
、
SO
2
和
SO
3
中

































2
、下列关于化学平衡状态的说法中正确的是
(


)

A
．改变外界条件不能改变化学平衡状态

B
．当某反应在一定条件下反应物转化率保持不变时即达到了化学平衡状态

C
．当某反应体系中气体的压强不再改变时，该反应一定达到平衡状态

D
．当某反应达到平衡状态时，反应物和生成物的浓度一定相等


































答案及解析：

1
、
D


解析：
SO
2
与氧气的反应属于可逆反应，可逆反应是指在相同条件下，既能向正反< br>应方向进行同时又能向逆反应方向进行的反应，所以最后
中。

2
、
B


解析：
A
气相可逆反应中气 体反应前后化学计量数相等，
压强改变不改变平衡状态，
但温度改变平衡状态发生改变，
所以说改变外界条件不一定改变化学平衡状态，
故
A
不选；

B< br>当某反应在一定条件下反应物转化率保持不变，
即某物质的变化量不再改变时，
即达到了
化学平衡状态，故选
B
；

C
若是两边气体计量数相等的可 逆反应，
气体的压强不再改变时，
该反应不一定达到平衡状
态，故
C
不选；

D
当某反应达到平衡状态时，反应物和生成物的浓度不变，而不是相等，故< br>D
不选；






















18
O
可能存在于
O
2
、
SO
2
和
SO
3






【巩固】

1
、
密闭容器中进行如 下反应：
X
2
(g)
＋
3Y
2
(g)
－

2Z(g)
，
X
2
、
Y
2< br>、
Z
的起始浓度分别为
0.2 mol/L
、
0.6 mol/L
，
0.4 mol·
L
1
，当达到平衡时，下列数据肯定不正确的是
(


)
A
．
X
2
为
0.4 mol·
L
1
，
Y
2
为
1.2 mol·
L
1

B
．
Y
2
为
1.0 mol·
L
1

C
．
X
2
为
0.3 mol·
L
1
，
Z
为
0.2 mol·
L
1

D
．
Z
为
1.0 mol·
L
1


























－
－
－
－
－
－






2
、

以下是反应：
2SO
2
＋
O
2
2SO
3
在不同条件下达到平衡状态时
SO
2
的转化率。










转

压强

化

率


温度

400
℃

500
℃

600
℃

试回答下列问题。

(1)
关于可逆反应的限度，你能得出什么启示？

___________ __________________________________________________ ______________
。

(2)
提高该化学反应限度的途径有：

________________ ____________________________
。

(3)
要 实现
SO
2
的转化率为
93.5%
，需控制的反应条件
__ ______________________
。


















99.2%
93.5%
73.7%
99.6%
96.9%
85.8%
99.7%
99.9%
97.8%
99.3%
89.5%
96.4%
0.1 MPa
0.5 MPa
1 MPa
10 MPa




答案及解析：

1
、
AD

解析：化学平衡研究的是可逆反应，解这类题时要善于利用极值法。

X
2
(g)

＋


3Y
2
(g)







2Z(g)
起始浓度：

0.2 mol/L



0.6 mol/L







0.4 mol/L
平衡浓度
1
：


0










0











0.8 mol/L
平衡浓度
2
：

0.4 mol/L


1.2 mol/L










0
设反应正向进行彻底，则为平衡浓度
1
；设反应逆向进行彻底，则为平衡浓度
2
。根据
可逆反应的含义知：
02
)<0.4
mol/L
；
02
)<
1.2
mol/L
；
0mol/L
。故
A< br>、
D
两项中所列的数据肯定不正确。

2
、

(1)
可逆反应中的反应物不能全部转化为生成物；可逆反应中某物质的逆反应速率与其正反
应速率相等时，
生成物和反应物的浓度不再变化，
该反应就达到了限度，
即达到了化学 平衡
状态；改变反应条件可以改变化学反应的限度等


(2)
由图 表可知，要提高反应限度，可以采取增大压强或在一定范围内降低温度的方法等

(3)
要实现
SO
2
的转化率为
93.5%
，需控制的反应条件应该是< br>500
℃、
0.1MPa
。

解析：

在 化工生产中，往往需要考虑反应的快慢和反应后所得产物的产率。前者研究的是
化学反应速率，后者研究 的是化学平衡即化学反应的限度，对于一个特定的化学反应来说，
外部条件对化学反应速率和化学反应限 度都存在一定的影响。因此，选择适宜的反应条件，
既可以增大反应速率，缩短生产周期，又可以达到较 大的反应限度，从而获得较大的产率。




















【拔高】

1
、
在一定条件下，
可逆反应
A
2
(g)
＋
B
2< br>(g)
－
－

2C(g)
达到平衡时，
各物质的平衡浓度为：

－
c
(A
2
)
＝
0.5 mol·
L1
、
c
(B
2
)
＝
0.1 mol·
L
1
、
c
(C)
＝
1.6 mol·L
1
，
若用
a
、
b
、
c
分别 表示
A
2
、
B
2
、
C
的初始浓度
(mol·
L
1
)
，则：

(1)
a
、< br>b
应满足的关系是
_______________________________ ______________
；

(2)
a
的取值范围是
_________________________________________________< br>。






















－