高二化学教案：《化学平衡学案》教学设计

　　本文题目：高二化学教案：化学平衡学案

　　第三节 化学平衡学案

　　学习目标：

　　①理解化学反应的可逆性;

　　②掌握化学平衡的涵义，理解化学平衡和化学反应速率之间的内在联系;

　　③理解勒夏特列原理的涵义，掌握浓度、压强、温度等条件对化学反应速率的影响;

　　④掌握化学平衡常数的含义及其简单计算;

　　⑤掌握化学平衡的有关计算，如平衡浓度转化率、反应前后气体压强变化，平衡混合气体的平均相对分子质量等。

　　学习重点：化学平衡的特征

　　浓度、压强和温度对化学平衡的影响

　　学习难点：化学平衡的建立

　　平衡移动原理的应用

　　学习过程：

　　一、 可逆反应与不可逆反应

　　结合初中你学过的溶解平衡问题，说一说日常生活中你遇到的平衡现象。

　　通过对以上平衡现象待分析，你能否为可逆反应下一定义：

　　可逆反应：

　　练习：在一密闭容器中通入2molSO2和1mol18O2(加入V2O5并加热)，若隔一段时间后做同位素示踪检测18O原子，在哪些物质中存在18O原子?经过足够长的时间，最终能否得到2mol SO3?

　　二、 化学平衡状态

　　讨论1：可逆反应CO+H2O(g) CO2+H2，在1L密闭容器中进行，已知起始时，CO和H2O(g)的物质的量均为0.05mol，请你画出反应物浓度和生成物浓度随时间变化的图形(c—t图)及反应速率(v正、v逆)随时间变化的图形(v—t图)并总结规律。

　　由以上分析，总结什么是化学平衡状态。

　　化学平衡状态是指：

　　化学平衡状态研究的对象是：

　　讨论2、(1)当一个可逆反应达到平衡时，各物质的浓度保持不变，这时反应是否停止了?(强调v正=v逆≠0;平衡是动态的，而不是静止的)

　　(2)为什么达到平衡状态时反应混合物中各物质的浓度保持不变?(强调动和静以及现象与本质的关系)

　　(3)化学平衡状态是不是永恒不变的?(强调化学平衡是有条件的、暂时的、相对的平衡，强调内因和外因的关系)

　　练习：在一定条件下，密闭容器中进行如下的可逆反应：N2+3H2 2NH3请判断下列情况是否说明该反应已经达到化学平衡状态：

　　(1) 反应物浓度等于生成物浓度;

　　(2) 容器中N2、H2、NH3的浓度之比为1：3：2;

　　(3) 单位时间内生成nmolN2同时生成3nmolH2;

　　(4) 反应物混合体系的压强不随时间段的变化而变化;

　　(5) H2的生成速率等于NH3的生成速率;

　　(6) 容器内混合其体的密度不再变化。

　　探究：外界条件对化学平衡的影响

　　1、 浓度对化学平衡的影响

　　仔细观察教材[实验2—5]和[实验2—6]可以得出什么结论?

　　结论：增大反应物浓度，正反应速率 ，平衡向 移动;

　　增大生成物浓度，逆反应速率 ，平衡向 移动;

　　减小反应物浓度，正反应速率 ，平衡向 移动;

　　减小生成物浓度，逆反应速率 ，平衡向 移动。

　　讨论：在v—t图中表示出增加FeCl3和增加NaOH溶液后，正、逆反应速率的变化情况。

　　练习：画出以下几种情况的速率—时间图

　　减小生成物浓度 减小反应物浓度 增大生成物浓度 增大反应物浓度

　　分组讨论：以上平衡移动的v—t图有何特点?

　　(讨论后每组选出一个代表回答)

　　a、 改变反应物浓度，只能使正反应速率瞬间增大或减小;改变生成物浓度，只能使逆反应速率瞬间增大或减小。

　　b、 只要正反应速率在上面，逆反应速率在下面，即v正>v逆化学平衡一定向正反应方向移动;反之向逆反应方向移动。

　　c、 只要是增大浓度，不论增大的是反应物浓度，还是生成物浓度，新平衡状态下的反应速率一定大于原平衡状态;减小浓度，新平衡条件下的速率一定小于原平衡状态。

　　练习：可逆反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)在一定条件下达到平衡状态，改变下列条件，能否引起平衡的移动?CO浓度有何变化?

　　①增大水蒸气浓度 ②加入更多的碳 ③增加氢气浓度

　　2、压强对化学平衡的影响

　　下表是450℃时，N2和H2反应生成NH3(N2+3 H2 2 NH3)的实验数据。

　　压强 /Mpa 1 5 10 30 60 100

　　NH3 /% 2.0 9.2 16.4 35.5 53.6 69.4

　　分析上述数据，你可以得出什么结论：

　　在其他条件不变的情况下，增大压强，平衡向 移动，减小压强，平衡向 移动。

　　讨论：1、对于H2(g)+I2(g) 2HI反应，若改变压强，平衡有何变化?为什么?

　　2、对于平衡混合物都是固体或液体的反应，改变压强，平衡怎样移动?

　　练习：下列反应达到化学平衡时，增大压强，平衡是否移动?向哪个方向移动?

　　①2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) ②H2O(g)+CO(g) CO2(g)+H2(g)

　　③ H2O(g)+C(s) CO(g)+H2(g) ④CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)

　　⑤H2S(g) H2(g)+S(s)

　　3、温度对化学平衡的影响

　　观察[实验2—7]

　　NO2为 色气体，N2O4为 色气体

　　对于反应2 NO2(g) N2O4(g) △H=—56.9KJ/mol，升高温度，混合气体的颜色 ，

　　降低温度，混合气体颜色 。

　　升高温度，化学平衡向 方向移动

　　降低温度，化学平衡向 方向移动

　　练习：对于可逆反应2SO2+O2 2SO3,正反应为放热反应。升高温度产生的影响是( )

　　A、v(正)增大，v(逆)减小 B、v(正)、v(逆)不同程度增大

　　C、v(正)减小，v(逆)增大 D、v(正)、v(逆)同等程度增大

　　4、催化剂对平衡无影响

　　讨论：催化剂对化学平衡有没有影响?工业生产往往采用催化剂，其目的是什么?

　　根据以上外界条件对化学平衡的影响可发现什么规律?

　　勒夏特列原理：如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强以及参加反应的化学物质的浓度)，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。

　　三、 化学平衡常数

　　阅读教材28—29页，分析29页表可以发现什么规律?

　　化学平衡常数是指：

　　对于一般的可逆反应：mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) K=

　　K值越大，说明平衡体系中 越大，它向正反应进行的 越大，即该反应进行的越完全， 越大。

　　讨论：K受什么因素影响?

　　阅读教材例1、例2完成练习。

　　【练习】高炉炼铁中发生的基本反应之一如下：FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)(正反应为吸热反应)，其平衡常数可表示为K=c(CO2)/c(CO)，已知1100℃时K=0.263。

　　(1)温度升高，化学平衡移动后达到新的平衡，高炉内CO2和CO的体积比值 ，平衡常数K值 。(均填增大、减小或不变)

　　(2)1100℃时测得高炉中c(CO2)=0.025mol/L c(CO)=0.1mol/L在这种情况下，该反应是否处于化学平衡状态 (填是或否)，此时化学反应速率是v正 v逆，其原因是：此时c(CO2)/c(CO)<0.263因温度不变，K值不变，为增大c(CO2)/c(CO)到比值需v正> v逆.

　　当堂达标：

　　1、对可逆反应4NH3(g)+5O2(g) 4NO(g)+6H2O(g)，下列叙述正确的是

　　A.达到化学平衡时，4υ正(O2)=5υ逆(NO )

　　B.若单位时间内生成x mol NO的同时，消耗x mol NH3 ，则反应达到平衡状态

　　C.达到化学平衡时，若增加容器体积，则正反应速率减少，逆反应速率增大

　　D.化学反应速率关系是：2υ正(NH3)=3υ正(H2O)

　　2、在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)，能判断该反应达到化学平衡状态的依据是

　　A.容器中压强不变 B.混合气体中 c(CO)不变

　　C.υ正(H2)=υ逆(H2O) D.c(CO2)=c(CO)

　　3、反应2A(g)+B(g) 2C(g);△H>0。下列的反应条件有利于生成C的是

　　A.低温、低压 B.低温、高压

　　C.高温、高压 D.高温、低压

　　4、已知反应mX(g)+nY(g) qZ(g)的△H<0，m+n>q，在恒容密闭容器中反应达到平衡时，下列说法正确的是

　　A.通入稀有气体使压强增大，平衡将正向移动

　　B.X的正反应速率是Y的逆反应速率的m/n倍

　　C.降低温度，混合气体的平均相对分子质量变小

　　D.增加X的物质的量，Y的转化率降低

　　5、某温度下，体积一定的密闭容器中进行如下可逆反应：

　　X(g)+Y(g) Z(g)+W(s);△H>0

　　下列叙述正确的是

　　A.加入少量W，逆反应速率增大 B.当容器中气体压强不变时，反应达到平衡

　　C.升高温度，平衡逆向移动 D.平衡后加入X，上述反应的△H增大

　　6、.在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)，其化学平衡常数 K 和温度 t的关系如下表：

　　t℃ 700 800 830 1000 1200

　　K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6

　　回答下列问题：

　　(1)该反应的化学平衡常数表达式为 K = 。

　　(2)该反应为 反应(选填吸热、放热)。

　　(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是 。

　　(a)容器中压强不变 (b)混合气体中 c(CO)不变

　　(c)v正(H2)= v逆(H2O) (d)c(CO2)= c(CO)

　　(4)某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO2)?c(H2)= c(CO)?c(H2O)，试判断此时的温度为 ℃ 。

　　答案：1、AD 2、C 3、C 4、B 5、B

　　6、(1)K =c(CO)?c(H2O)/c(CO2)?c(H2);(2)吸热;(3)b、c;(4)830

　　(1)根据化学平衡常数的表达式书写要求，即可写出 K 的表达式。

　　(2)从表中可知，K 的值随着温度的升高而逐渐增大，说明正反应是吸热反应

　　(3)化学平衡状态的特征是正、逆反应速率相等，各组分的浓度保持不变，以此作为依据可判断反应是否达到平衡状态。应注意的是不能用容器内的压强不变作为平衡与否的判断依据，因为有的反应若是气体体积不变的，则反应过程中容器的压强始终保持不变。

　　(4)根据 c(CO2)?c(H2)= c(CO)?c(H2O)，变形得 K =c(CO)?c(H2O)/c(CO2)?c(H2O)= 1.0，查表 K = 1.0时温度 830℃