2019-2020年高二化學教案等效平衡原理及規(guī)律 人教版 [教學目標] 1.知識目標：建立等效平衡的觀點，理解等效平衡的特征。 2.能力目標：培養(yǎng)學生分析、歸納與綜合計算能力。 3.情感目標：結(jié)合平衡是相對的、有條件的、動態(tài)的等特點對學生進行辯證唯物主義教育，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)膶W習態(tài)度和思維習慣。 [重點和難點] 等效平衡的建立和特征 [教學過程] 一、等效平衡原理及規(guī)律 相同條件下，同一可逆反應體系，不管從正反應開始，還是從逆反應開始，只要按反應方程式中的化學計量之比投入反應物或生成物，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。 由于化學平衡狀態(tài)與條件有關(guān)，而建立平衡的途徑無關(guān)。因而，同一可逆反應，從不同的狀態(tài)開始，只要達到平衡時條件（溫度、濃度、壓強）完全相同，則可形成等效平衡。如：常溫常壓下，可逆反應； 2SO2 + O2 ≒ 2SO3 ① 2mol 1mol 0mol ② 0mol 0mol 2mol ③ 0.5mol 0.25mol 1.5mol ①從正反應開始，②從逆反應開始，③從正逆反應同時開始，由于①、②、③、三種情況如果按方程式的計量關(guān)系折算成同一方向的反應物，對應各組分的物質(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，對于反應前后氣體分子數(shù)改變的可逆反應只改變起始時加入物質(zhì)的物質(zhì)的量，如通過可逆反應的化學計量數(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，對于反應前后氣體分子數(shù)的改變的可逆反應，只要反應物（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、改變起始時加入物質(zhì)的量，只要按化學計量數(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通入一個一定容積的密閉容器中里發(fā)生如下反應：2SO2 +O2 ≒ 2SO3 當此應進行到一定程度時，反應混合物就處于化學平衡狀態(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，它們必須滿足一定的相互關(guān)系，才能保證達到平衡時反應混合物中三種氣體的體積分數(shù)仍跟上述平衡完全相同，請?zhí)顚懴铝锌瞻祝? ①若a=0,b=0時，則c= ②若a=0.5，則 b= 和c= ③a、 b、 c必須滿足的一般條件（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）： 。 例2、在一個固定體積的密閉容器中，保持一定溫度進行以下反應：H2(g)+Br2(g)≒2HBr(g)已知加入1mo H2和2mol Br2 時，達到平衡后生成amolHBr（見下表已知項）在相同的條件下，且保持平衡時各組分體積分數(shù)不變，對下列編號①~③的狀態(tài)，填寫表中空白: 已知 編號 起始狀態(tài)/mol 平衡時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、在一個盛有催化劑容積可變的密閉容器中保持一定溫度和壓強，進行以下反應N3+3H2 ≒2NH3,已知加入1molN2和4mol H2達到平衡后生成amolNH3。在相同溫度、壓強下，保持平衡時各組分的體積分數(shù)不變。對下列①~③的狀態(tài)填號表中的空白。 已知 編號 起始狀態(tài)/mol 平衡時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。人們做了大量實驗（如教科書上的實驗）。大量實驗證明，在一定溫度下，某個可逆反應達到平衡時產(chǎn)物濃度的化學計量數(shù)次方的乘積與反應物濃度化學計量數(shù)次方的乘積之比是個常數(shù)。這個常數(shù)就是化學平衡常數(shù)（用K來表示）。對任一個可逆反應nA+nB≒pC+qD其中m、n、p、q分別表示化學方程式中各反應物和生成物的化學計量數(shù)，在一定溫度下達化學平衡，這個反應的平衡的常數(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、 通過平衡常數(shù)可以推斷反應進行的程度。因為K值越大，生成物濃度就越大，反應物濃度就越小，該反應進行的程度就越大。一般來說K值有個人為規(guī)定的大致界限（10+7或10-7）。如果K>10+7，正反應程度就越大，通常認為反應是向正反應方向進行的不可逆反應；如K<10-7，正反應程度小，逆反應程度大，通常認為反應是向逆反應進行的不可逆反應；而10-7<10+7的反應，是典型的可逆反應。 Ⅱ、化學平衡常數(shù) 1、 如果在反應中有固體和純液體參加，它們的濃度不應寫在平衡關(guān)系式中，因為它們的濃度是常數(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：水煤氣的反應中H2O是氣態(tài) 2、 稀溶液中進行的反應，如有水參加，水的濃度也不必寫在平衡關(guān)系式中。例如： Cl2+H2O≒HCl+HClO c(HCl)c(HClO) K = c(Cl2) 3、同一可逆反應，可以用不同的化學的方程式表示。每個化學方程式都有自己的平衡關(guān)系式及相應的平衡常數(shù)。例如：100℃時，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，當反應2 SO2(g)+O2(g)≒2 SO3(g)達平衡后，測得容器內(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N2+ H2≒2NH3當反應達平衡時，恢復到原溫、原壓測得的體積分數(shù)為40%。求平衡混合氣中N2的體積分數(shù)。 例3、 在一個定容的密閉容器中進行如下反應2 SO2(g)+O2(g)≒2 SO3(g)。已知反應過程中的某一時間SO2\ SO3和O2的 濃度分別為0.1mol/L,0.3mol/L和0.05mol/L。當反應達到平衡時可能存在的數(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A2(g)+B2(g)≒2AB(g)達到平衡的標志是（ ） A、 單位時間生成n mol A2,，同時生成n mol AB B、 容器的壓強不隨時間的改變而改變 C、 單位時間生成2n mol AB，同時生成n mol A2,， D、 單位時間生成n mol A2, 同時生成n mol B2 [課堂反饋] 1、450℃時，反應H2+I2≒2HI的化學平衡常數(shù)為50。由此推知450℃時，反應2HI≒H2+I2的化學平衡常數(shù)為（ ） A、50 B、0。02 C、100 D、無法確定 2、X、Y和Z是三種氣體，把amolX和bmolY充入一密閉容器中，發(fā)生反應X+2Y≒2Z。經(jīng)過一段時間，反應達到平衡，若它們的物質(zhì)的量滿足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A（g）+3B（g）≒2C（g）達到平衡的標志是（ ） 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、 單位時間內(nèi)生成nmolA，同時生成3nmolB D、 A、B、C、的分子個數(shù)比等于1:3:2 4、一定條件下，可逆反應X（g）+2Y（g）≒2Z（g）達到平衡時，X的轉(zhuǎn)化率與Y的轉(zhuǎn)化率之比為1:2，則反應起充入容器中的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、對體系加壓 C、升高溫度計 D、使用催化劑 6、已知：2 SO2(g)+O2(g)≒2 SO3(g)+396。28KJ。測知4mo SO2l參加反應放熱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，生成NO2，收集到的氣體干燥后，測知某密度為2．5mol/L，則其體積為 L，簡述得到這一數(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，使它們在一定條件下發(fā)生反應3A+B≒XC+2D，經(jīng)過5min反應達到平衡，測得生成1molD，生成C的速率為 0．1mol/Lmin ，由此可得A的轉(zhuǎn)化率為__________。X的值為__________。 反應平衡時混合氣的平均相對分子量為M。則平衡混合氣起始時混合氣的密度之比為 。