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      2. 《化學(xué)平衡狀態(tài)》教案

        時(shí)間:2021-06-10 16:25:09 教案 我要投稿

        《化學(xué)平衡狀態(tài)》教案

          §3.2 化學(xué)平衡

        《化學(xué)平衡狀態(tài)》教案

          ( 2 化學(xué)平衡狀態(tài) )

          【歸納與整理】

          一、可逆反應(yīng)

          1.概念:在 條件下,既能向 方向進(jìn)行,同時(shí)又能向 方向進(jìn)行的反應(yīng)稱為可逆反應(yīng)。

          2.表示:采用“ ”表示,如:Cl2 + H2O H+ +Cl- + HClO

          3.特點(diǎn):可逆反應(yīng)在同一體系中同時(shí)進(jìn)行。可逆反應(yīng)進(jìn)行一段時(shí)間后,一定會(huì)達(dá)到 狀態(tài)

          二、化學(xué)平衡狀態(tài)

          在 下的 反應(yīng)里,正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)體系中所有參加反應(yīng)的物質(zhì)的 (溶液中表現(xiàn)為 )保持恒定的狀態(tài)。

          在平衡時(shí),反應(yīng)物和生成物均處于 中,反應(yīng)條件不變,反應(yīng)混合物的所有反應(yīng)物和生成物的 或 保持不變

          三、化學(xué)平衡的特征

          1.逆:研究對(duì)象必須是 反應(yīng)

          2.動(dòng):化學(xué)平衡是 平衡,即當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),正反應(yīng)和逆反應(yīng)仍都在進(jìn)行(可通過(guò)

          證明)

          3.等:正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率>0

          4.定:反應(yīng)混合物中,各組分的 或 保持一定

          5.變:化學(xué)平衡狀態(tài)是有條件的、相對(duì)的、暫時(shí)的,改變影響平衡的條件,平衡會(huì)被破壞,直至達(dá)到新的平衡。

          6.同:在恒溫恒容時(shí),根據(jù)化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量關(guān)系,采用極限思維的方法,換算成反應(yīng)物或生成物后,若對(duì)應(yīng)各物質(zhì)的物質(zhì)的量相同時(shí),達(dá)到平衡后平衡狀態(tài)相同。無(wú)論投料從反應(yīng)物開始、從生成物開始、還是從反應(yīng)物和生成物同時(shí)開始。

          四、化學(xué)平衡的標(biāo)志

          1.本質(zhì)標(biāo)志

          對(duì)給定的反應(yīng):mA + nB pC + qD(A、B、C、D均為氣體),當(dāng)v正 = v逆時(shí),有:

          即:

          2.等價(jià)標(biāo)志

          (1)可逆反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率不再隨時(shí)間發(fā)生變化。

          (2)體系中各組成的物質(zhì)的量濃度或體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)保持不變。

          (3)對(duì)同一物質(zhì),單位時(shí)間內(nèi)該物質(zhì)所代表的正反應(yīng)的轉(zhuǎn)化濃度和所代表的逆反應(yīng)的轉(zhuǎn)化濃度相等。

          (4)對(duì)同一反應(yīng)而言,一種物質(zhì)所代表的正反應(yīng)速率,和另一物質(zhì)所代表的逆反應(yīng)速率的比值等于它們的化學(xué)方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。

          3.特殊標(biāo)志

          “特殊標(biāo)志”是指在特定環(huán)境、特定反應(yīng)中,能間接衡量某一可逆反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志。離開上述界定,它們不能作為一般反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡的判斷依據(jù)。

          (1)壓強(qiáng)

          ① 對(duì)于反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)化學(xué)計(jì)量數(shù)有變化的可逆反應(yīng),當(dāng)體系總壓強(qiáng)不變時(shí),可逆反應(yīng) 處于化學(xué)平衡狀態(tài)。如:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)、2NO2(g) N2O4(g)、2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)、C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)等。

          ② 對(duì)于化學(xué)反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)沒(méi)有變化的可逆反應(yīng),當(dāng)體系總壓強(qiáng)不變時(shí),可逆反應(yīng) 處于化學(xué)平衡狀態(tài)。如:H2(g)+I2(g) 2HI(g)、CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)等。

          (2)氣體平均摩爾質(zhì)量

          數(shù)學(xué)表達(dá)式:

          ① 均為氣體參與的可逆反應(yīng):

          當(dāng)△n(g)≠0, 一定時(shí),可逆反應(yīng) 處于化學(xué)平衡. 如N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)、

          2NO2(g) N2O4(g)、2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)

          當(dāng)△n(g)=0, 為一定時(shí),可逆反應(yīng) 處于化學(xué)平衡。如:

          H2(g)+I2(g) 2HI(g)、CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)

          ② 有非氣體參與的可逆反應(yīng),需具體問(wèn)題具體分析:

          C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) 根據(jù)①進(jìn)行判斷

          CaO(s)+CO2(g) CaCO3(s) 根據(jù)①進(jìn)行判斷

          2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g)

          (3)氣體密度

          數(shù)學(xué)表達(dá)式:

          恒容: 總為恒值,不能作平衡標(biāo)志

          ①各組分均為氣體 △n(g)=0. 總為恒值,不能作平衡標(biāo)志

          △n(g)≠0. 為一定值時(shí),則可作為標(biāo)志

          恒容: 為一定值時(shí),一般可作標(biāo)志

          恒壓:△n(g)=0. 為一定值時(shí),一般可作標(biāo)志

          (4)體系中氣體的顏色

          有色氣體參加反應(yīng)的平衡體系的顏色觀察,往往與觀察的角度和具體的操作方法有關(guān)。

          〖例1如右圖所示,針筒中充有50mLNO2

          (2NO2 N2O4),并建立了相應(yīng)的平衡。

          ⑴當(dāng)迅速地將針筒里的氣體壓縮至25mL,

          此時(shí)從a方向觀察到的混合體系的顏色

          變化是 ;若從b方向觀察

          到的顏色變化是 。試通過(guò)

          分析,說(shuō)明從a、b不同角度觀察到的

          顏色變化表征了何種物理量在此加壓

          過(guò)程中的變化特點(diǎn):

          a方向 ,b方向 。

          ⑵若緩緩將針筒里的氣體壓縮至25mL,則從a方向觀察到的顏色變化是 。

          ⑶若在⑴操作條件下所得平衡體系的平均相對(duì)分子質(zhì)量為 1;⑵的操作條件下的平衡體系的平均相對(duì)分子質(zhì)量為 2,則 1和 2的關(guān)系是 1 2。

          〖例2在一定溫度下,在固定體積的密閉容器中進(jìn)行可逆反應(yīng):N2+3H2 2NH3。該反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是________________

          A.3v(H2,正)=2v(NH3,逆)

          B.單位時(shí)間生成m mol N2的同時(shí)生成3m mol H2

          C.N2、H2、NH3各物質(zhì)濃度不再隨時(shí)間而變化

          D.容器內(nèi)的總壓強(qiáng)不再隨時(shí)間而變化

          E.混合氣體的密度不再隨時(shí)間變化

          F.單位時(shí)間內(nèi)N-H鍵的形成和斷開的數(shù)目相等

          G.N2、H2、NH3的分子數(shù)之比為1∶3∶2

          H.2c(N2)=c(NH3)

          〖例3下列方法中可以證明2HI H2+I2(g)已達(dá)平衡的是________________

          A.單位時(shí)間內(nèi)生成nmolH2的同時(shí)生成nmolHI

          B.一個(gè)H-H鍵斷裂的同時(shí)有兩個(gè)H-I鍵斷裂

          C.分子組成HI%=I2%

          C.速率v(H2)=v(I2)=v(HI)/2

          E.c(HI)∶c(H2) ∶c(I2)=2 ∶1 ∶1

          F.溫度和體積一定時(shí),某一生成物濃度不再變化

          G.條件一定,混合氣體的平均分子質(zhì)量不再發(fā)生變化

          H.溫度和體積一定時(shí),混合氣體的顏色不再變化

          I.溫度和壓強(qiáng)一定時(shí),混合氣體的密度不再變化

          〖例4下列說(shuō)法中能說(shuō)明2NO2 N2O4已達(dá)到平衡狀態(tài)的是_________

          A.溫度和體積一定時(shí),容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化

          B.溫度和體積一定時(shí),某一生成物濃度不再變化

          C.條件一定,混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化

          D.溫度和體積一定時(shí),混合氣體的'顏色不再變化

          E.溫度和壓強(qiáng)一定時(shí),混合氣體的密度不再變化

          【基本練習(xí)】

          1.當(dāng)反應(yīng)2SO2 + O2 2SO3達(dá)到平衡后,向容器中加入一定量的18O2,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后18O存在于

          A.SO3中 B.剩余的O2中 C.剩余的SO2中 D.SO2、SO3、O2中都有

          2.(2000年春,20)在一定溫度下,反應(yīng)A2(g)十B2(g) 2AB(g)達(dá)到平衡的標(biāo)志是:( )

          A.單位時(shí)間生成n mol的A2同時(shí)生成n mol的AB

          B.容器內(nèi)的總壓強(qiáng)不隨時(shí)間變化

          C.單位時(shí)間生成2n mol的AB同時(shí)生成n mol的B2

          D.單位時(shí)間生成n mol的A2同時(shí)生成n mol的B2

          3.可逆反應(yīng):2NO2 2NO+O2 在密閉容器中反應(yīng),達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是

          ①單位時(shí)間內(nèi)生成n molO2的同時(shí)生成2n molNO2

          ②單位時(shí)間內(nèi)生成n molO2 的同時(shí),生成2n mol NO

          ③用NO2、NO、O2 的物質(zhì)的量濃度變化表示的反應(yīng)速率的比為2 : 2 : 1的狀態(tài)

          ④混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài)

          ⑤混合氣體的密度不再改變的狀態(tài)

          ⑥ 混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài)

          A. ①④⑥ B.②③⑤ C.①③④ D. ①②③④⑤⑥

          3.在等溫等容的條件下,能說(shuō)明A(s)+ 2B(g) C(g)+ D(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是

          A.體系的總壓 B.混合氣體的平均分子量

          C.反應(yīng)物B的濃度 D.混合氣體的總物質(zhì)的量

          4.可逆反應(yīng)2SO2 + O2 2SO3,正反應(yīng)速度分別用 、 、 [molL-1min-1]表示,逆反應(yīng)速度分別用 、 、 [molL-1min-1]表示。當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)正確的關(guān)系是

          A. = B. = C. = D. =2

          5.恒溫、恒壓下,n molA和1molB在一個(gè)容積可變的容器中發(fā)生如下反應(yīng):A(g) + 2B(g) 2C(g) 一段時(shí)間后達(dá)到平衡,生成amolC。則下列說(shuō)法中正確的是:

          A.物質(zhì)A、B的轉(zhuǎn)化率之比為1 : 2

          B.當(dāng)v正A.=2v逆(C) 時(shí),可斷定反應(yīng)達(dá)到平衡

          C.若起始時(shí)放入3nmolA和3molB,則達(dá)平衡時(shí)生成3amolC

          D.起始時(shí)刻和達(dá)平衡后容器中的壓強(qiáng)比為(1+n):(1+n- )

          6.有可逆反應(yīng)C(g) + H2O H2(g) + CO(g) 處于平衡狀態(tài),當(dāng)平衡向左移動(dòng)時(shí),混和氣體相對(duì)平均分子量變化正確的是下列選項(xiàng)中的

          A.增大 B.減小 C.不變 D.前三種均有可能

          7.反應(yīng):NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g)已達(dá)平衡。若增大壓強(qiáng),平衡移動(dòng),但混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變。下列說(shuō)法正確的是

          A.原混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量為30

          B.原混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量為28

          C.起始時(shí),NH3與CO2的體積比為13:14

          D.起始時(shí),NH3與CO2的體積比為14:15

          參考答案

          1【解析】C

          2【解析】A

          3【解析】BC

          4【解析】A

          5【解析】C,

          6【解析】D

          7【解析】A

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