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2019-2020年高中化學 第二章 化學反應速率和化學平衡 第三節(jié) 化學平衡教案（1） 新人教版選修4 [導課]我們已經(jīng)學過許多化學反應，有的能進行到底，有的不能進行到底。請同學們思考并舉例說明。 [回答]學生舉例化學反應存在的限度。 [講述] 化學反應速率討論的是化學反應快慢的問題，但是在化學研究和化工生產(chǎn)中，只考慮化學反應進行的快慢是不夠的，因為我們既希望反應物盡可能快地轉(zhuǎn)化為生成物，同時又希望反應物盡可能多地轉(zhuǎn)化為生成物。例如在合成氨工業(yè)中，除了需要考慮如何使N2和H2盡快地轉(zhuǎn)變成NH3外，還需要考慮怎樣才能使更多的N2和H2轉(zhuǎn)變?yōu)镹H3，后者所說的就是化學反應進行的程度問題——化學平衡。 ［板書］第三節(jié) 化學平衡 ［講述］如果對于一個能順利進行的、徹底的化學反應來說，由于反應物已全部轉(zhuǎn)化為生成物，如酸與堿的中和反應就不存在什么反應限度的問題了，所以，化學平衡主要研究的是可逆反應的規(guī)律。 [板書]一、可逆反應與不可逆反應 [思考］大家來考慮這樣一個問題，我現(xiàn)在在一個盛水的水杯中加蔗糖，當加入一定量之后，憑大家的經(jīng)驗，你們覺得會怎么樣呢？ ［回答］開始加進去的很快就溶解了，加到一定量之后就不溶了。 ［追問］不溶了是否就意味著停止溶解了呢？ ［回答］回憶所學過的溶解原理，閱讀教材自學思考后回答：沒有停止。因為當蔗糖溶于水時，一方面蔗糖分子不斷地離開蔗糖表面，擴散到水里去；另一方面溶解在水中的蔗糖分子不斷地在未溶解的蔗糖表面聚集成為晶體，當這兩個相反的過程的速率相等時，蔗糖的溶解達到了最大限度，形成蔗糖的飽和溶液。 ［講述］所以說剛才回答說不溶了是不恰當?shù)?，只能說從宏觀上看到蔗糖的量不變了，溶解并沒有停止。我這里把這一過程做成了三維動畫效果，以幫助大家理解溶解過程。 ［動畫］演示一定量蔗糖分子在水中的溶解過程。 ［講解］這時候我們就說，蔗糖的溶解達到了平衡狀態(tài)，此時溶解速率等于結晶速率，是一個動態(tài)平衡。 ［板書］溶解平衡的建立 開始時v（溶解）＞v(結晶) 平衡時v（溶解）=v（結晶） 結論：溶解平衡是一種動態(tài)平衡 [探討]我們學過那些可逆反應？可逆反應有什么特點？ [板書]二、化學平衡狀態(tài) 1. 定義：是指在一定條件下的可逆反應里，正反應和逆反應的速率相等，反應體系中所有參加反應的物質(zhì)的質(zhì)量 （溶液中表現(xiàn)為濃度）可以保持恒定的狀態(tài)。 ［啟發(fā)］大家能否從化學平衡狀態(tài)的定義中，找出化學平衡有哪些基本特征？ ［回答］分析定義，歸納總結，化學平衡的特征：（1）化學平衡研究的對象是可逆反應；（2）達到平衡時正反應速率等于逆反應速率；（3）達到平衡時反應混合物中各組分的濃度保持不變；（4）由于化學平衡狀態(tài)時反應仍在進行，故其是一種動態(tài)平衡。 [板書] 2、化學平衡的特征：（1）反應物和所有產(chǎn)物均處于同一反應體系中，反應條件（溫度、壓強）保持不變。（2）達到平衡時反應混合物中各組分的濃度保持不變；由于化學平衡狀態(tài)時反應仍在進行，故其是一種動態(tài)平衡。達到平衡時正反應速率等于逆反應速率。 ［講述］評價學生總結結果。大家還應注意化學平衡狀態(tài)是維持在一定條件下的，一旦條件發(fā)生變化，平衡狀態(tài)就將遭到破壞。動態(tài)平衡也體現(xiàn)了辯證唯物主義的基本觀點，即運動是絕對的，而靜止是相對的。 [思考]若對飽和溶液升溫或降溫，會有什么現(xiàn)象發(fā)生？試從化學平衡觀點解釋。 [回答]學生解釋：升溫或降溫，溶解速率與結晶速率不在相等，繼續(xù)溶解或析出，直到溶解速率與結晶速率再次相等，t1時達到新的溶解平衡狀態(tài)。 [追問]對于化學平衡，條件發(fā)生變化，平衡狀態(tài)怎樣發(fā)生變化呢？ [實驗2-5]兩試管中各加入5ml0.1mol/L K2Cr2O7溶液,按要求操作,觀察顏色的變化。 [記錄實驗卡片] 滴加3～10滴濃硫酸 滴加10～20滴6 mol/LNaOH K2Cr2O7溶液 橙色 黃色 [板書]3、（1）濃度對化學平衡的影響： Cr2O72－+H2O 2 CrO42－+2H+ 橙色 黃色 [實驗2—6]通過學生對實驗歸納可知：增大反應物的濃度可促使化學平衡向正反應方向移動。 方程式：FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl [思考與交流]1、你使如何判斷上述化學平衡發(fā)生變化的？ 2、你能否推知影響化學平衡的其它因素？ [板書]在其它條件不變的情況下，增大反應物濃度，正反應速率加快，平衡向正反應方向移動，增大生成物濃度，逆反應速率加快，平衡向逆反應方向移動。 [練習]填空： 濃度的變化 v正 v逆的變化 結果 平衡移動 平衡移動結果 增大反應物濃度 減少反應物濃度 增大生成物濃度 減少生成物濃度 [講解] （2）壓強對化學平衡的影響 1.固態(tài)、液態(tài)物質(zhì)的體積受壓強影響很小，壓強不使平衡移動。 2.反應中有氣體參加：壓強減小→濃度減小→平衡向體積減小的方向移動，反之亦然。 [板書]（2） 壓強對化學平衡的影響：①其他條件不變時，增大壓強平衡向氣體體積縮小的方向移動，減小壓強；平衡向氣體體積增大的方向移動。 ②如反應前后氣體體積沒有變化的反應，改變壓強不會使平衡移動。 [板書]（3）溫度對化學平衡的影響： [投影]以2NO2 N2O4；△H<0為例說明。 [板書]在其它條件不變的情況下，溫度升高，會使化學平衡商著吸熱反應的方向移動；溫度降低，會使化學平衡向著放熱反應的方向移動。 [練習]填空： 溫度改變 v正 v逆的變化 結果 平衡移動 平衡移動結果 升高溫度 降低溫度 [講解]化學平衡只有在一定的條件下才能保持，當一個可逆反應達到化學平衡狀態(tài)后，如果改變濃度、壓強、溫度等反應條件，達到平衡的反應混合物里各組分的濃度也會隨著改變，從而達到新的平衡狀態(tài)。由此引出化學平衡的移動。 [閱讀]P28相關內(nèi)容 P [板書]（4）可逆反應中舊化學平衡的破壞、新化學平衡的建立過程叫化學平衡的移動。 勒沙特列原理：如果改變影響平衡的一個條件（如濃度、壓強、溫度）平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動。 [思考]催化劑對化學平衡有何影響？ [回答]閱讀教材后回答：催化劑同等程度增加正逆反應速率，平衡不移動。 [小結]什么是化學平衡？濃度、溫度、壓強、催化劑如何影響化學平衡移動？ [課堂練習] 1.(xx年春季高考題)反應：A（g）＋3B（g）2C（g），ΔH＜0達平衡后，將氣體混合物的溫度降低，下列敘述中正確的是 （ ） A.正反應速率加大，逆反應速率變小，平衡向正反應方向移動 B.正反應速率變小，逆反應速率加大，平衡向逆反應方向移動 C.正反應速率和逆反應速率都變小，平衡向正反應方向移動 D.正反應速率和逆反應速率都變小，平衡向逆反應方向移動 2.（xx年全國理綜題）在一定溫度下，容器內(nèi)某一反應中M、N的物質(zhì)的量隨反應時間變化的曲線如下圖，下列表述中正確的是 A.反應的化學方程式為：2MN B.t2時，正逆反應速率相等，達到平衡 C.t3時，正反應速率大于逆反應速率 D.t1時，N的濃度是M濃度的2倍 3.在一定溫度下的定容密閉容器中，當下列物理量不再改變時，表明反應： A(s)＋2B(g) C(g)＋D(g)已達平衡的是 （ ） A.混合氣體的壓強 B.混合氣體的密度 C.B的物質(zhì)的量濃度 D.氣體的總物質(zhì)的量 4.在一個容積為V L的密閉容器中放入2　L　A（g）和1　L　B（g），在一定條件下發(fā)生下列反應： 3A(g)＋B(g) nC(g)＋2D(g),達到平衡后，A物質(zhì)的量濃度減少，混合氣體的平均摩爾質(zhì)量增大，則該反應的化學方程式中n的值是 （ ） A.1 B.2 C.3 D.4 5.在一個密閉容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，在850℃時，氣體混合物達到下式所示平衡：CO2＋H2CO＋H2O。已知達到平衡時生成0.75 mol CO，那么當H2改為9 mol，在上述條件下平衡時生成CO與水蒸氣的物質(zhì)的量之和可能為 （ ） A.1.2 mol B.1.5 mol C.1.8 mol D.2.5 mol 6.在一個固定容積的密閉容器中，放入3 L X(g)和2 L Y(g)，在一定條件下發(fā)生下列反應：4X(g)＋3Y(g) 2Q(g)＋nR(g)。達到平衡后，容器內(nèi)溫度不變，混合氣體的壓強比原來增加5%，X的濃度減少1／3，則該反應方程式中的n值是 （ ） A.4 B.5 C.6 D.7 7.有一處于平衡狀態(tài)的反應：X(s)＋3Y(g) 2Z(g)，ΔH＜0。為了使平衡向生成Z的方向移動，應選擇的條件是 （ ） ①高溫 ②低溫 ③高壓 ④低壓 ⑤加催化劑 ⑥分離出Z A.①③⑤ B.②③⑤ C.②③⑥ D.②④⑥ 參考答案：1.C 2.D 3.BC 4.A 5.C 6.C 7.C ［過渡］化學平衡狀態(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，這就是今天咱們學習和討論的主題——化學平衡常數(shù)。 ［板書］三、化學平衡常數(shù) ［引導］請同學們閱讀教材P28標題三下面的內(nèi)容以及濃度關系數(shù)據(jù)表，分析并驗算表中所給的數(shù)據(jù)，最后可以得到什么結論？ [探究活動］閱讀教材和P29表2—1，對表中數(shù)據(jù)進行觀察并歸納。 [總結]一定溫度下： ［小結］在一定溫度下，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，又無論反應物起始濃度為多少，最后都能達到化學平衡。這時生成物的濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比是一個常數(shù)，這個常數(shù)叫做該反應的化學平衡常數(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，可逆反應達到平衡時，生成物的濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比是一個常數(shù)，這個常數(shù)叫做該反應的化學平衡常數(shù)，簡稱平衡常數(shù)，用符號K表示。 [練習]計算平衡常數(shù)： 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 結論：達到平衡時 =1.0（常數(shù)） ［啟發(fā)］剛才得出的平衡常數(shù)K是由一個特殊的反應引出的，其，但如果對于任意一個可逆化學反應：mA+nB pC+qD其平衡常數(shù)K又該如何表示呢？ ［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計量數(shù)次方的乘積除以反應物濃度的化學計量數(shù)次方的乘積。即 K= ［板書］2. 表達式對于任意反應 mA+nB pC+qD K= ［提問］化學平衡常數(shù)實際上是化學平衡的又一特征，那么化學平衡常數(shù)K的大小有什么意義呢？ ［回答］了解K的意義并回答：可以從平衡常數(shù)K的大小推斷反應進行的程度，K只受溫度影響，K越大，表示化學反應達到平衡時生成物濃度對反應物濃度的比越大，也就是反應進行的程度越大，反應的轉(zhuǎn)化率也越大；反之K越小，表示反應進行的程度越小，反應物的轉(zhuǎn)化率也越小。 [板書]3. 化學平衡常數(shù)的意義：K只受溫度影響，K越大，反應進行的程度越大，反應的轉(zhuǎn)化率也越大；反之K越小，表示反應進行的程度越小，反應物的轉(zhuǎn)化率也越小。 ［提問］什么叫反應物的轉(zhuǎn)化率？ ［回答］某指定反應物的轉(zhuǎn)化率=100% ［講解］根據(jù)平衡常數(shù)K的定義和表達式可知，即使是同一反應，若反應方程式書寫不同則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。 ［練習］寫出下列反應的平衡常數(shù)的表達式 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= [例1]： [講解] [例2]： [講解] [小結]略 [課堂練習] 1.已知t℃，p kPa時，在容積為V L密閉容器內(nèi)充有1 mol A和1 mol B。保持恒溫恒壓，使反應A(g)＋B(g) C(g)達到平衡時，C的體積分數(shù)為40%。試回答有關問題： (1)欲使溫度和壓強在上述條件下恒定不變，在密閉容器內(nèi)充入2 mol A和2 mol B，則反應達到平衡時，容器的容積為 ，C的體積分數(shù)為 。 (2)若另選一容積固定不變的密閉容器，仍控制溫度為t℃，使1 mol A和1 mol B反應達到平衡狀態(tài)時，C的體積分數(shù)仍為40%，則該密閉容器的容積為 。 2. 對可逆反應aA（g）＋bB（g）cC(g)＋dＤ（g）達到平衡時，各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度滿足以下關系：=K(為一常數(shù))，K稱為化學平衡常數(shù)，其反應的K值只與溫度有關。現(xiàn)有反應：CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）＋Q。在850℃時，K＝1。 (1)若升高溫度到950℃時，達到平衡時K 1(填“大于”“小于”或“等于”)。 (2) 850℃時，若向一容積可變的密閉容器中同時充入1.0 mol CO,3.0 mol H2O，1.0 mol CO2和x mol H2，則： ①當x＝5．0時，上述平衡向 (填“正反應”或“逆反應”)方向移動。②若要使上述反應開始時向正反應方向進行，則x應滿足的條件是 。 (3)在850℃時，若設x＝5.0和x＝6．0，其他物質(zhì)的投料不變，當上述反應達到平衡后，測得H2的體積分數(shù)分別為a％、b％，則a b(填“大于”“小于”或“等于”)。 3.（xx年上海高考題）在一定體積的密閉容器中，進行如下化學反應： CO2（g）＋H2（g）===CO（g）＋H2O（g）。其化學平衡常數(shù)K和溫度t的關系如下表： t℃ 700 800 830 1000 1200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 回答下列問題： （1）該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K= 。 （2）該反應為 反應（選填吸熱、放熱）。 （3）能判斷該反應是否達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是 。 a.容器中壓強不變 b.混合氣體中c(CO)不變 c.v正（H2）=v逆（H2O） d.c(CO2)=c(CO) （4）某溫度下，平衡濃度符合下式：c(CO2)c(H2)=c(CO)c(H2O)。試判斷此時的溫度。 參考答案: 1.(1)V Ｌ 40％ （2）V Ｌ 2.(1)小于 (2)①逆反應 ②x＜3．0 (3)小于 3.（1）K= (2)吸熱 （3）bc (4)830 [作業(yè)]P32 5、6、7、8 [板書計劃] 第三節(jié) 化學平衡 一、可逆反應與不可逆反應 二、化學平衡狀態(tài) 1.定義： 2.化學平衡的特征： 3.（1）濃度對化學平衡的影響： （2） 壓強對化學平衡的影響： （3）溫度對化學平衡的影響： （4）勒沙特列原理： 三、化學平衡常數(shù) 1. 定義：在一定溫度下，可逆反應達到平衡時，生成物的濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比是一個常數(shù)，這個常數(shù)叫做該反應的化學平衡常數(shù)，簡稱平衡常數(shù)，用符號K表示。 2. 表達式對于任意反應 mA+nB pC+qD K= 3. 化學平衡常數(shù)的意義：K只受溫度影響，K越大，反應進行的程度越大，反應的轉(zhuǎn)化率也越大；反之K越小，表示反應進行的程度越小，反應物的轉(zhuǎn)化率也越小。 [例1]： [講解] [例2]： [講解]