数字代表的意思-革命传统教育活动
化学平衡教案
问题探索
1
、相同条件(温度 、浓度、压强等)时,一个反应分别从正反应开始,与从逆反应开
始,最终所达到的平衡状态是否相同?
答案:相同,因为化学平衡的建立与反应进行的方向无关,而与反应时的条件有关,
只要条件相同(温度、浓度、压强等)
,最终就会达到相同的平衡状态。
2
、一般认为:化学平衡具有五大基本特征,即逆、等、动、定、变,你怎样理解的?
答案:逆,是指可逆反应,是化学平衡研究的对象,只有可逆反应,才有可能有平衡
状态。等,
是指反应达到化学平衡状态时,
v
(
正
)=
v(
逆
)
。
动,
是指反应在平衡状态时,
v
(< br>正
)=
v
(
逆
)
≠
0
,反应仍在进 行,是个动态平衡。定,是指反应达到平衡时,
v
(
正
)
与
v
(
逆
)
各组成成分的
物质的量浓度、
百分含量等不再发生 改变,
是一个定值。
变,
是指化学平衡状态是有条件的,
条件改变,
平衡可能会破坏,
然后在新的条件下建立起新的平衡,
即化学平衡是可以改变的。
导学诱思
一、化学
-
平衡的建立
1
、化学平衡的建立
以
CO+H
2
O(g)
CO
2
+H
2
反应为例。
高温
催化剂
在一定条件下,将
0.01 mol CO
和
0.01 mol H
2
O(g)
通入
1 L
密闭容器中,开始反应:
(
1
)反应刚开始时:
反应物的浓度
最大
,正反应速率
最大
。
生成物的浓度为
零
,逆反应速率为
零
。
(
2
)反应进行中:
反应物的浓度逐渐减小,正反应速率逐渐减小。
生成物的浓度逐渐增大,逆反应速率逐渐增大。
(
3
)肯定最终有 一时刻,正反应速率与逆反应速
率相等,此时,反应物的浓度不再变化,生成物的浓度
也不再变 化。
正反应速率和逆反应速率随时间的变化关系如图
所示。
2
、化学平衡状态
(
1
)定义:指在一定条件下的可逆反 应,正反应和逆反应速率相等,反应混合物中各
组分的浓度保持不变的状态。
(
2
)特征:
v
v(
正
)
v( 逆)
0
t
1
时间
t
①
逆:可逆反应
②
等:
v
(正)
=
v
(逆)
③
动:动态平衡
v
(正)
=
v
(逆)≠
0
④
定:平衡状态时反应混合物中各组分的浓度保持不变
⑤
变:当浓度、温度、压强等条件改变时,化学平衡即发生移动
(
3
)特点:
化学平衡的建立与建立的途径无关
(
4
)达到平衡的标志:以
m
A(g)+
n
B(g)直接标志:
①速率关系:正反应速率与逆反应速率相等,
A
消耗速率与
A
的生成速率相等,
A
的
消耗速率与
C
的消耗速率 之比等于
m
:
p
,
B
生成速率与
C
的生成 速率之比等于
n
:
p
。
②各物质的百分含量保持不变。
间接标志:
①
混合气体的总压强、总体积、总物质的量不随时间的改变而改变。
(注:
m+n
≠< br>p
)
②
各物质的浓度不随时间的改变而改变。
③
各物质的物质的量不随时间的改变而改变。
④
各气体的体积、各气体的分压不随时间的改变而改变。
二、对于密闭容器中的可逆反 应:
mA(g)+nB(g)
的理解,判断下列各情况下,是否达到平衡。
可能的情况举例
①各物质的物质的量或各物质的量的分数一定
1
、
混合物体系中
各成分的含量
②各物质的质量或各物质的质量分数一定
③各气体的体积或体积分数一定
④总体积、总压强、总物质的量一定
①单位时间内消耗了
m
mol A
,同时生成
m
mol A
2
、
正、
逆反应速
率的关系
②单位时间内消耗了
n
mol B
,
同时消耗了
p
mol C
③
v(A)
:< br>v(B)
:
v(C)
:
v(D)
=
m
:n
:
p
:
q
④单位时间内生成
n
mol B
,同时消耗
q
mol D
3
、压强
4
、
平均相对分子
质量
M
5
、温度
①其他条件不变,
m+n
≠
p+q
时,总压力一定
②其他条件不变,
m+n
=
p+q
时,总压力一定
①当
m+n
≠
p+q
时,
M
一定
②当
m+n
=
p+q
时,
M
一定
其他条件一定时,体系温度一定
是否能判断已达平
衡
平衡
平衡
平衡
无法判断
平衡
平衡
无法判断
无法判断
平衡
无法判断
平衡
无法判断
平衡
pC(g)+qD(g)
,根据对化学平衡概念
p
C (g)
为例
6
、体系密度
7
、其他
其他条件一定时,密度一定
组成成分有颜色时,体系颜色不再变化
无法判断
平衡
典例剖析
[
例
1]
右
图
中
的
曲
线
是
表
示
其
他
条
件
一
定
时
,
2NO+O
2
2NO
2
△
H<0
,
反应中
NO
的转化率与温度的关NO
的
转
化
率
a
b
c
0
温度
d
系曲线,图中标有
a
、
b
、
c
、
d
四点,其中表示未达到平衡
状态,且
v
(
正
)>
v
(
逆
)
的点是
A
、
a
点
B
、
b
点
C
、
c
点
D
、
d
点
分析:此题为温度——转化率曲线,由于
a
点、
b
点均在平衡线上,表示
a
点与
b
点均< br>达到平衡状态。
c
点时,若温度不变,
NO
的转化率将增大 ,说明反应没达到平衡,且反应向正反应方
向进行,即
v
(
正
)>< br>v
(
逆
)
,符合题目要求。
d
点时,若温 度不变,
NO
的转化率将减小,说明反应没达到平衡,且反应向逆反应方
向进行,即< br>v
(
正
)<
v
(
逆
)
,不符合题目 要求。
答案:
C
拓展:本题是反应物的转化率与平衡线的关系问题,让学 生认识面上的不
同位置的点与平衡线的关系。解答图象题的方法与思路是:
(
1
)看懂图像:一
看面(即看清横坐标和纵坐标)
,二看线(即看线的走向、变化的趋势),三看
点
(即看线是否通过原点,
两条线的交点及线的拐点)
,
四看要不要作辅助线
(如
等温线、等压线)
,五看定量图像中有关量的多少。
(
2
)联想规律:即联想外界
条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律,且熟练准确 。
(
3
)作出判断:依
题意仔细分析作出正确判断。
[
例
2]
在一定温度下,把
2 mol SO
2
和
1 mol O
2
通入一个一定容积的密闭容器里,发生如下反应:
2SO
2
+O
2
2SO
3
,当此反应进行到一定程度时, 反应混合物就处于化学
△
催化剂
平衡状态。现在该容器中,维持温度不变,令
a
、
b
、
c
分别代表初始加入的
SO
2
、
O
2
和
SO
3
的物质的量
(mol)
。如 果
a
、
b
、
c
取不同的数值,它们必须满足一定的相互关系 ,才能保证
达到平衡时,
反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时完全相同。
请填写下列空白:
(
1
)若
a
=0
,
b
=0
,则
c
=________
。
(
2
)若
a
=0.5
,
b
=________
和
c
=________
。
(
3
)
a
、
b
、
c
取值必须满足的一般条件是(请用两个方程式表示,其中一个只含a
和
c
,另一个只含
b
和
c
)
:_____________
。
分析:本题是对可逆反应和化学平衡状态的理解 以及利用题给信息将化学问题以及内
在规律抽象为数学问题,利用数学工具解决化学问题的思维能力的综 合考查。
对于平衡状态的建立,只与条件相关,即与温度、压强(或容器的容积)
、 反应物或生
成物的起始量的相对关系有关,
而与反应进行的方向无关。因此,
对于该条 件下的反应,初
始态是
2 mol SO
2
和
1 mol O
2
的混合物,或是
2 mol
纯净的
SO
3
,两 者是等价的,最终达到
的平衡状态完全相同。因此(
1
)中答案应为
c
=2
。而(
2
)中初始态包含了三种气态物质,
此时需要进行思维转换,将 初始物质的加入量转换为相当于
a
=2
,
b
=1
,就可以达 到题设的
平衡状态。现在
a
=0.5
,则
b
=
0< br>.
5
=0.25
,此时与题干所设初始态的差是Δ
a
=2-0 .5=1.5
,Δ
2
b
=1-0.25=0.75
,由此
S O
3
的初始入加量
c
必须转化为等效于
a
=1.5
和
b
=0.75
的量,根据该反
应方程式系数比推断知
c
= 1.5
。
(
3
)中要求将具体问题抽象为普通规律,此时必须把握“把
所有初始物都转换为反应物,则必须相当于
2 mol SO
2
和
1 mol O
2
的混合物,把所有的初始
物转换为生成物,
则必须相当于
2 m ol
纯净的
SO
3
。
才能得出正确结论:
必须同时满足:< br>a
+
c
=2
和
2
b
+
c
= 2
两个关系式。
答案:
(
1
)
c
=2
(
2
)
b
=0.25
,
c
=1.5
(
3
)
a
+
c
=2
,
2
b
+
c
=2
拓展:化学平衡的建立与途径无关,只要可逆反应在 相同状况下,无论从正反应或从
逆反应开始,
都可以建立相同的平衡状态,
平衡时各物 质的浓度也不因反应从哪边开始而变
化。此类题也要注意两类方程式和两种条件。
(
I
)
H
2
+I
2
(g)
(Ⅱ)
2 SO
2
+O
2
条件一:等温等容
条件二:等温等压
例如在一个容积固定的密闭容器中,加入
2 mol A
和
1 mol B
,发生反应
2A(g)+B(g)
3 C(g)+D(g)
,反应达到平衡时,若生成物
C
的浓度为
a mol·
L
1
,则在
—
2HI
(△
v
=0< br>)
2SO
3
(△
v
≠
0
)
容积和温度不变时,加入
3 mol C
和
1 mol D
或加入
1 mol A
、
0.5 mol B
、
1.5 mol C
、
0.5 mol
D
,达到平衡后,生成
C
的浓度仍为
a mol
·
L
1
,但若温度不变,而容积为原情况的
2
倍,
加入
4 mol A
和
2 mol B
达到平衡时,
C
的浓度仍为
a mol
·
L
1
。
—
—
素能培养
A
组
1
、下列 哪种说法可以证明反应:
N
2
+3H
2
A
、
1个
N
B
、
1
个
N
C
、
1个
N
D
、
1
个
N
答案:
A C 2
、在一定温度下,可逆反应
A(g)+3B
A
、
C
生 成的速率与
C
分解的速率相等
B
、
A
、
B
、
C
的浓度不再变化
2C(g)
达到平衡状态的标志是
2NH
3
已达到平衡状态
N
键断裂的同时,有
3
个
H
—
H
键形成
N
键断裂的同时,有< br>3
个
H
—
H
键断裂
N
键断裂的同 时,有
6
个
N
—
H
键断裂
N
键 断裂的同时,有
6
个
N
—
H
键形成
C
、单位时间内,生成
n mol A
,同时生成
3n mol B
D
、
A
、
B
、
C
的分子数之比为
1
:
3
:
2
分析:在一定温度下,判断某可逆反应达到平衡的标志 是:
(1)
V
正
=
V
逆
(2)
各物质的物质的量不变;
(3)
每一种物质的浓度不变等。
答案:
A B
3
、可逆反应达到平衡的重要特征是
A
、反应停止了
B
、正逆反应的速率均为零
C
、正逆反应都还在继续进行
D
、正逆反应的速率相等
答案:
D
4
、
把
HI
气体充入密闭容器中,在一定条件下发生反应:
2HI(g)
在反应趋向平衡状态的过程中,下列说法正确的是< br>
A
、
HI
的生成速率等于其分解速率
B
、
HI
的生成速率小于其分解速率
C
、
HI
的生成速率大于其分解速率
D
、无法判断
HI
的生成速率和分解速率的相对大小
分析 :反应物是
HI
,在反应趋向平衡状态的过程中,
V
正
>
V
逆
,
HI
的分解速率应大于
其生成速率。
答案:
B
5
、在一定条件下,反应
A
2
(g)+ B
2
(g)
2AB(g)
达到平衡状态的标志是
H
2
(g)+I
2
(g)
△
H>0
,
A
、单位时间内生成
n
mol A
2
的同时,生成
2n
mol
的
AB
B
、容器内的总压强不随时间而变化
C
、单位时间内生成
2n
mol AB
的同时,生成
n
mol
的
B
2
D
、单位时间内,生成
n
mol A
2
的同时,生成
n
mol
的
B
2
答案:
B
6
、在一个固定容积的密闭容器中,加入
2
mol
A
和
1
mol
B
,发生如下反应:< br>2A(g)+B(g)
3C(g)+D(g)
,达到平衡时,
C
的浓度 为
w
mol
·
L
1
。若维持容器容积和温度—
1
—
不变,按下列四种方法改变起始物质的用量,达到平衡后,
C的浓度仍为
w
mol
·
L
A
、
4 mol A+2 mol B
B
、
1 mol A+0.5 mol B+1.5 mol C+0.5 mol D
C
、
3 mol C+1 mol D+1 mol B
D
、
3 mol C+1 mol D
答案:
B D
的是
7
、五氧化二氮是白色固体,熔点为
30
℃,升温时 易液化和汽化,并发生以下两个相互
联系的反应:
①
N
2
O
5
(g)
N
2
O
3
(g)+O
2
(g)
②
N
2
O
3
(g)
N
2
O(g)+O
2
(g)
在
0.5L
密闭容器中,将
2.5 mol N
2
O
5
加热气化,并按上述①②两式分解,在某温度下
达到平衡,测得
O
2的平衡浓度为
4.4
mol
·
L
1
,
N2
O
3
的平衡浓度为
1.6
mol
·
L
1
,则下列
各项判断正确的是
A
、
N
2
O
5
的平衡浓度为
3.0 mol
·
L
1
B
、
N
2
O
5
的转化率为
80%
C
、
N
2
O
的平衡浓度为
4.4 mol
·
L
1
D
、
N
2
O
的平衡浓度为
1.4 mol
·
L
1
答案:
D
8
、已知常温 常压下,
N
2
(g)
和
H
2
(g)
生成< br>2 mol NH
3
(g)
放出
92.4 kJ
热量。在同温同压下
向密闭容器中通入
1 mol N
2
和
3 mol H
2
,达到平衡时放出热量为
Q
1
kJ
,向另一体积相同的
密闭容器中通入
0.5
mol
N
2
、
1.5
mol
H
2
和
1
mol
NH
3
,相同条件下达到平衡时放出热量为
Q
2
kJ
,则下列关系式正确的是
A
、
2Q
2
=Q
1
=92.4
B
、
Q
2
1
<2.4
C
、
Q
12
<92.4
D
、
Q
1
=Q
2
<92.4
分析:N
2
(g)+3H
2
(g)
2NH
3
(g)
放出热量
92.4 kJ
—
—
—
—
—
由于此反应是可逆反应,所以
Q
1
<92.4kJ
在另一容器中充入
0.5 mol N
2
、
1.5 mol H
2
、
1 mol NH
3
,在合成
NH
3
的过程中放出的热
量
Q
2
必小于
Q
1
答案:
B
9
、如图所示,是在其他条件一定时,反应
2A+B系曲线,下列叙述正确的是
A
、
X
或
Y
两点 相应,
V
(正)
=
V
(逆)
B
、
Z
、
N
两点表示未达平衡状态,
且都是
V
(正)
>
V
(逆)
C
、
W
点表示非平衡状态,
V
(正)
>
V
(逆)
D
、相应反应速率大小的点:
W>Y>N
分析:从图象上可看出,< br>x
、
y
两点在平衡线上,
V
(
正
)
=
V
(
逆
)
,
Z
、
N
、
W
三点都未达到平衡,
Z
、
N
两点在相同条件下,
都在向正 反应方向移动,
所以
V
(
正
)
>
V
(逆
)
,而
W
点在向逆反应方向移动,所以
V
(
逆
)
>
V
(
正
)
,相应速率大小与温度有关,N
点所处的温度最高,速率应最快。
答案:
AB
10
、可逆反应:
2NO
2
△
2C+Q
,
A
的最大转 化率与温度关
a(A)
W
X
Y
Z
N
T
0< br>2NO+O
2
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 mol O
2
的同时,生成
2n mol NO
2
;
②单位时间内生成
n mol O
2
的同时,生成
2n mol NO
;
③用
N O
2
、
NO
、
O
2
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发生改变的状态;
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
A
、①④⑥
B
、②③⑤
C
、①③④
D
、①②③④⑤⑥
答案:
A
11
、
在密闭容器中,
进行下列反应:
X(g)+3Y(g)
2Z(g)
,
达到平衡后,
其他条件不变,
只 增加
X
的量,试填下空(填“增大”
“减小”或“不变”
)
(
1
)正反应速率
__________
;
(
2
)逆反应速率
__________
;
(
3
)
X
的转化率
__________
;
(
4
)
Y
的转化率
__________
;
(
5
)容器中
Z
的物质的量
___________
。
答案:
(1)
增大
(2)
增大
(3)
减小
(4)
增大
(5)
增大
12
、一定温度下,某定容密闭容器中发生反应:CO
2
+H
2
H
2
O(
气
)+CO< br>,开始时若分
别按下列三种方法充入气体:
(
1
)加入的
CO
2
、
H
2
的浓度均为
a mol/L
,
(
2
)加入的
CO
2
、
H
2
的浓度分别为< br>a mol/L
、
2a mol/L
,
(
3
)加入的
CO
2
、
H
2
、
CO
的浓度均为
a mol/L
。
(
1
)
、
(
2
)
、
(
3
)分别达到平衡,
CO
浓度由大到小的顺序为
__ _______________
。
答案:
(
3
)
>
(
2
)
>
(
1
)
13
、在
2 L
的密闭容器中盛有
41.7 g PCl
5
,某温度时:
PCl
5
(g)
PCl< br>3
(g)+Cl
2
(g)
达到平衡,测得容器中含有
0.1 mol Cl
2
,求
PCl
5
的分解百分率。
分 析:
n
(
PCl
5
)
?
41
.
7
g
?
0
.
2
mol
?
1
208
.
5
g
?
mol
设
PCl
5的分解率为
x
PCl
5
(g)
PCl
3
(g )+Cl
2
(g)
起始
0.2 mol
转化
0.2 mol
·
x
0.2 mol
·
x
因为
n(Cl
2
)=0.1 mol
,所以
0.2 mol
·
x=0.1 mol
x=50%
答:
PCl
5
的分解率为
50%
。
B
组
1
、在一定温度下,将
2mol SO
2
和
1mol O< br>2
充入一定容积的密闭容器中,在催化剂作用
—
下发生如下反应:
2S O
2
(g)+O
2
(g)
2SO
3
(g)
,△
H=-197kJ
·
mol
1
。当达到化学平衡时,下
列说法中正确的是
A
、生成
SO
3
2mol
B
、放出
197kJ
热量
C
、
SO
2
和
SO
3
共
2mol
D
、含氧元素
8mol
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