高中化学总复习《化学平衡》教学案 苏教版.docx

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高中化学总复习《化学平衡》教学案苏教版

第二章化学平衡

【高考新要求】

1、了解化学反应速率的概念及表示方法，理解外界条件（浓度、压强、温度和催化剂等）对化学反应速率的影响。

2、了解化学反应的可逆性。

3、理解化学平衡的特征，了解化学平衡与化学反应速率之间的内在联系。

4、理解勒夏特列原理的含义。

掌握浓度、压强和温度等条件对化学平衡的影响。

5、学会应用建立等效平衡的思维方式解决化学平衡中的常见问题。

第一节化学反应速率

一、化学反应速率

1、定义：

是用来衡量化学反应进行快慢程度的，通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。

（固体和纯液体的浓度视为常数）

公式：

v=△c/△t=△n/（V·△t）或v=△n/△t单位：

mol/（L·min）或mol/（L·s）

2、注意：

①化学反应速率必需指明是用哪种物质表示的。

②同一化学反应用不同的物质表示速率时其数值可以不同，但都表示同一反应的化学反应速率，故意义相同，其数值之比等于方程式中有关物质的化学计量数之比。

aA（g）+bB（g）

cC（g）+dD（g），v（A）:

v（B）:

v（C）:

v（D）=a:

b:

c:

d

③化学反应速率是某单位时间内的平均反应速率，不是即时速率。

在具体反应中各时刻的反应速率是不相等的。

④无论以反应物还是生成物表示化学反应速率都不取负值。

⑤研究对象是：

所有反应。

例1：

在2L密闭容器发生3A（g）＋B（g）

2C（g）的反应，若最初加入的A和B的物质的量都是4mol，A的平均反应速率是0.12mol/（L·s），则10s后，容器中的B的物质的量是mol。

例2：

甲、乙两容器在1min内反应物A各减少了4mol、2mol，问哪个容器中反应速率大？

例3：

判断Fe+2HCl=FeCl2+H2↑反应中v（Fe）:

v（HCl）=1:

2是否正确？

二、影响化学反应速率的因素

1、内因（本质原因）——反应物本身的性质

化学反应速率是由物质的分子结构或原子结构决定的。

（1）反应类型不同，原理不同，速率不同。

如离子反应通常比有机反应快得多。

（2）反应类型相同时，不同反应物会因结构的差异而造成反应速率不同。

（如Na、Al在空气中都会被氧化，但速率不同。

）

2、外因

改变外界条件的意义：

①使原来很慢的化学反应加快②使原来很快的化学反应减慢。

（如：

炼钢、合成树脂、生产橡胶、消除汽车尾气、实验室制氧气、合成氨、塑料的降解等。

）

（如：

钢铁生锈、塑料和橡胶的老化等。

）

（1）浓度对化学反应速率的影响

结论：

当其他条件不变时，增加反应物的浓度可以增大化学反应速率；反之反应速率减慢。

注意：

①仅适用于溶液和气体，固体和纯液体浓度视为常数。

②要改变实际参加反应的粒子的浓度

（如：

Fe3++3SCN—

Fe（SCN）3，加入氯化钾固体，对正、逆反应速率都没有影响。

）

③可逆反应增大反应物的浓度，正反应速率增大，逆反应速率随之增大；增大生成物浓度，逆反应速率增大，正反应速率随之增大。

④如果浓度增大，改变了反应物的性质，要具体分析反应速率的变化。

（如：

稀硫酸和铁的反应，增大硫酸浓度会使铁钝化。

）

有效碰撞理论

化学反应的过程就是反应物分子中的原子重新组合成生成物分子的过程。

它的实质就是旧键的断裂和新键的生成。

而这两个过程的完成必需通过反应物分子（或离子）的相互接触和碰撞来实现。

反应物分子（或离子）的碰撞┳活化分子┳有效碰撞→化学反应

（先决条件）（足够的能量）（一定的取向）

（反应物分子的碰撞不一定都能发生化学反应，对于能够发生化学反应的碰撞还必需有能量的要求。

能量高于分子平均能量的叫活化分子。

由于活化分子的能量较普通分子高，在碰撞时能克服分子间的相互作用而使旧键断裂。

但活化分子的碰撞还必需在有合适的取向时的碰撞才能使旧键断裂。

）（例：

打篮球和HI分子的分解）

只有活化分子的有效碰撞才能使旧键断裂，发生化学反应，这种碰撞叫做有效碰撞。

在其他条件不变时，对某一反应来说活化分子的活化百分数是一定的，即活化分子的活化百分数与浓度无关，仅与T、催化剂有关。

n活=N·x%=C·V·x%

原因：

其他条件不变时，增加反应物的浓度，就是增多活化分子数，活化分子百分数不变，所以有效碰撞次数也增多，因此化学反应速率就增大。

（2）压强对化学反应速率的影响

结论：

在温度一定时，一定量气体，压强越大（有气体参加的反应），化学反应速率越大。

注意：

①适用于气体（压强对固体和液体影响很小，看成无影响）

②必须引起反应物浓度变化的压强才对化学反应速率有影响

③压强没有改变活化分子百分数

④对于可逆反应，正、逆反应影响一致，只是程度有别

原因：

温度一定时，一定量的气体，压强增大，就是增大反应物的浓度，化学反应速率增大。

（3）温度对化学反应速率的影响

结论：

浓度一定时，温度越高，化学反应速率越快。

原因：

（主要原因）浓度一定时，升高温度，反应物分子的能量增加，活化分子数增多，有效碰撞次数增多，因而化学反应速率增大。

（次要原因）同时，温度升高，分子运动加快，单位时间里反应物分子间的碰撞次数也增加，化学反应速率也加快。

注意：

①温度与物质状态无关，适用于所有反应

②可逆反应与吸放热无关，只是受温度影响程度有别。

规律：

温度每升高10℃，化学反应速率增大到原来的2~4倍。

公式：

v=v0·n△T/10

（4）催化剂对化学反应速率的影响

结论：

催化剂能改变化学反应速率（加快——正催化剂，减慢——负催化剂）

原因：

催化剂能够降低反应所需要的能量，使更多的分子成为活化分子，大大增加单位体积反应物分子中活化分子所占的百分数，从而成千万倍地增大化学反应速率。

注意：

（1）催化剂同等程度改变正、逆反应速率

（2）不能使不可能发生的反应变为可能发生的反应，不需加催化剂的不加

（3）专一性、参与性、时效性（中毒）

（4）催化剂在反应前后质量和化学性质不变

3、其它因素对化学反应速率的影响

此外，光、电磁波、反应物颗粒的大小，溶剂的性质等也会对化学反应速率产生影响。

注意：

稀有气体对反应速率的影响：

稀有气体或其它非反应气体，充入反应容器中，分以下两种情况讨论：

①若容器恒温、恒容，则充入的稀有气体或其它不反应气体虽然改变了容器内气体压强，但并没有改变反应物的浓度，不影响化学反应速率。

②若容器恒温、恒压，则充入的稀有气体或其它不反应气体，就会使容器容积扩大，虽未减少容器内气体压强，但是降低了反应物的浓度，故能使反应速率降低。

小结：

改变条件

单位体积内分子总数·活化分子分数=活化分子数

有效碰撞次数

化学反应速率

增大浓度

增多

不变

增多

增多

加快

增大压强

增多

不变

增多

增多

加快

升高温度

不变

增大

增多

增多

加快

使用催化剂

不变

增大

增多

增多

加快

其中催化剂对化学反应速率的影响较大，其次是温度。

第二节化学平衡

一、研究对象：

可逆反应

可逆反应：

①“二同”——正反应、逆反应在同一条件下。

（如合成氨）

——正反应、逆反应同时进行。

（如撞车）

②不能进行到底，进行程度不同。

二、化学平衡的建立

在1L密闭容器中：

CO（g）+H2O（g）

CO2（g）+H2（g）（分离水煤气中的H2）

起始0.01mol0.01mol00

v（正）max≠v（逆）min

平衡v（正）＝v（逆）≠0

图像

说明：

①v（正）、v（逆）指的是同一物质的正、逆反应速率。

②v（正）、v（逆）的斜率减小，△v减小。

③最终v（正）=v（逆），此时各物质的浓度不再变化。

三、化学平衡

1、化学平衡状态：

是指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应速率相等，反应混合物中各组份的浓度保持不变的状态。

2、化学平衡状态的特点

等：

同一物质v（正）＝v（逆）——平衡的标志，也是不能反应进行到底的原因

动：

达到平衡时，反应仍在继续，v（正）＝v（逆）≠0

定：

平衡状态时，各组份的浓度不变（包括x％、n%、P、M、η、颜色等）

变：

一定条件下的平衡，条件改变，平衡就被破坏

3、化学平衡的标志——判断反应达到平衡的方法

见《新坐标》P189表格

4、化学平衡常数（了解）

对于可逆反应：

mA（g）+nB（g）

pC（g）+qD（g）达到平衡状态时，平衡常数的表达式为：

意义：

（1）化学平衡常数只随温度的变化而变化，反应物或生成物的浓度的改变对平衡常数无影响。

（2）表示可逆反应进行的程度。

K值越大，正反应进行的程度越大，反应物的转化率越大。

注意：

（1）各物质的浓度必须是平衡浓度，固体及纯液体不列入平衡常数的表达式。

（2）平衡常数指的是某一具体的反应的平衡常数。

反应方向的改变或化学计量系数的增大或减小，平衡常数均发生改变。

5、等效平衡

等效性：

在相同的条件下（定温、定容或定温、定压），对于一可逆反应体系，无论从正反应开始，还是从逆反应开始或同时进行，只要按反应方程式中的化学计量数之比投入反应物或生成物，建立起的平衡状态都是相同的。

“等效平衡”的常见几种情况：

（1）定温、定容条件下的等效平衡

Ⅰ类：

对于反应前后气体分子数之和改变的可逆反应，改变起始加入物质的物质的量，只要按可逆反应的化学计量数之比换算成方程式同一半边各物质的物质的量与原平衡相同，则该平衡与原平衡是等效的。

（数值同）

Ⅱ类：

对于反应前后气体分子数之和不变的可逆反应，只要反应物（或）生成物的物质的量的比值与原平衡相同，

则该平衡与原平衡是等效的。

（比值同）

（2）定温、定压条件下的等效平衡

改变起始加入物质的物质的量，只要按可逆反应化学计量数之比换算成方程式同一半边的各物质的物质的量之比与原平衡相同，

则该平衡与原平衡是等效的。

（比值同）

第三节影响化学平衡的条件

一、化学平衡的移动

平衡移动

改变条件

可逆反应中旧化学平衡的破坏，新化学平衡的建立的过程叫化学平衡的移动。

旧化学平衡（v正＝v逆）同一物质v正≠v逆新的化学平衡（v′正＝v′逆）

新旧平衡的本质区别：

平衡各组分的含量不等。

平衡移动的本质：

v正≠v逆

二、影响化学平衡的条件

1、浓度对化学平衡的影响——图象的连续性或不连续（同时改变正、逆反应速率）

结论：

在其他条件不变时，增大反应物的浓度（或减小生成物的浓度）平衡向正方向移动，反之减小反应物的浓度（或增大生成物的浓度）平衡向逆方向移动。

原因：

a、运用浓度对化学反应速率的影响解释

b：

运用化学平衡常数解释

K=c[Fe（SCN）3]/{c（Fe3+）·[c（SCN—）]3}

当K＇＜K时，平衡向正方向移动；当K′＞K时，平衡向逆方向移动。

注意：

①浓度仅指改变溶液和气体的浓度。

即增大固体或纯液体的物质的量无影响。

②浓度的改变指实际参加反应的物质的浓度的改变。

③在其他条件不变时，增大一种反应物的浓度，可提高其它反应物的转化率，而这种反应物自身的转化率下降。

2、压强对化学平衡的影响——图象可能连续也可能不连续

结论：

在其他条件不变时，对反应前后气体总体积发生变化的化学反应，增大压强，会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动；减小压强，会使化学平衡向着气体体积增大的方向移动。

（逆而行之）

注意：

①对于反应前后气态物质的总体积没有变化的可逆反应，压强对化学平衡无影响。

②对于反应混合物中无气体的可逆反应，压强对化学平衡也无影响。

③压强的变化必须导致气体浓度的变化，从而导致v正≠v逆，才能使平衡移动。

原因：

用平衡常数解释

设体积减小到原来的一半，即各物质的浓度增大到原来的2倍，

则K′=K·2（生成物系数和反应物系数和）

若（生成物系数和－反应物系数和）<0，则K′

3、温度对化学平衡的影响——图象的不连续性

结论：

在其他条件不变的条件下，温度升高，会使化学平衡向吸热的方向移动；

温度降低，会使化学平衡向放热的方向移动。

4、催化剂——平衡不移动

三、勒夏特列原理（法）——（平衡移动原理）

如果改变影响平衡的一个条件如：

c、P、T等，平衡就向能减弱这种改变的方向移动。

注意：

①不适用未达到平衡的体系。

②影响平衡的条件c、P、T，不包括V、催化剂等。

③“减弱”并未彻底改变。

（逆其道而行之）

④适用性：

所有动态平衡（溶解平衡、化学平衡、电离平衡、水解平衡）

⑤局限性：

只能判断平衡移动的方向，不能判断建立新平衡所需要的时间及平衡建立过程中各物质间的数量关系等。

四、化学平衡问题的解题规律和技巧

见《新坐标》P170

第四节合成氨条件的选择

一、合成氨条件的选择

1、目的：

尽可能地加快化学反应速率和提高原料的利用率。

2、依据：

外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的规律。

3、原则：

①要注意外界条件对两者影响的一致性，又要注意两者的矛盾性。

②要注意温度、催化剂对速率影响的一致性，又要注意催化剂的活性对温度的限制。

③要注意理论生产，又要注意实际生产的可能性。

压强

温度

催化剂

浓度

增大合成氨的反应速率（v正）

增大

升高

加入

增加氮和氢的浓度

提高平衡混合物中氨的含量

增大

降低

无影响

减小平衡混合物中氨的浓度

实际生产、动力、

设备制造、材料强度

20Mpa－50Mpa

500℃

催化剂活性大

铁触媒

使气态的氨液化并及时从平衡

混合物中分离而补充N2、H2

二、合成氨工业的简述

1、原料：

空气、燃料、水

2、N2、H2的

（1）N2的①空气液化法②用碳除氧法

（2）H2的H2O和燃料

（3）除去杂质后将N2和H2的混合气体用压缩机压缩后在合成塔内反应

N2+3H2

2NH3；△H<0

（4）氨的分离：

通过冷凝器将氨液化，然后将氨分离，分离出的混合气体循环使用。

（5）流程：

原料气的制取→净化→压缩→合成→分离→液氨

课后作业：

《新坐标》第一节《品一品》例3《测一测》4、5、10、15

第二节《品一品》例1《练一练》8、9《测一测》12、16、18

第三节《练一练》8《测一测》4、6、13

本章知识总结1、2、3、4、5、6

《精品题库》专题20、21、22、23、24

第二章《化学平衡》习题精选

一、选择题。

（每小题有1~2个选项是正确的）

1、（05年广州市一模，13）在一定条件下，向密闭容器中充入30mLCO和20mL水蒸气使其反应，当CO+H2O（g）

CO2+H2达到平衡时，CO的体积分数为40%，则下列叙述错误的是（）

A、平衡后水蒸气的体积分数与H2相等B、平衡后水的转化率为50%

C、平衡后CO体积与CO2相等D、平衡后CO2的体积分数为20%

2、（05年江苏盐城市三模，16）在一固定体积的密闭容器中，充入2molA和1molB，发生如下反应：

2A（g）+B（g）

xC（g），平衡后，C的体积分数为w%，若维持容器容积和温度不变，0.6molA、0.3molB和1.4molC为起始物质，达到平衡后，C的体积分数也为w%。

平衡后若缩小容器体积，C的浓度c（C）、C的体积分数C%、混合气体平均相对分子质量（M）和正反应速率v（正），随压强（P）的变化，一定符合的是（）

ABCD

3、在密闭容器中，下列反应达到平衡时，缩小容器容积（温度不变），混合气体的平均相对分子质量一定不增大的是（）

A、N2（g）+3H2（g）

2NH3（g）B、4NH3（g）+5O2（g）

4NO（g）+6H2O（g）

C、2C4H10（g）+5O2（g）

4CH3COOH（g）+2H2O（g）

D、I2（g）+H2（g）

2HI（g）

4、（05年南京市二模，18）向容积为2L的密闭容器中充人2molA气体和1molB气体，在一定条件下发生如下反应：

2A（g）＋B（g）

3C（g）；经2s后达到平衡，测得C气体的浓度为0.6mol·L－1。

下列说法中正确的是（）

①用物质A表示该反应的平均反应速率为0.2mol·L－1·s－1

②用物质B表示该反应的平均反应速率为0.2mol·L－1·s－1

③平衡时物质A与B的转化率相等

④平衡时物质B的浓度为0.2mol·L－1

⑤其它条件不变，向容器中再加入1molC气体，达到新平衡时，C的体积分数不变

A、①②③　　　B、①③⑤　　　　C、②④⑤　　　　D、①③④

5、（05年南京市三模，17）某温度下，密闭容器中，发生如下可逆反应：

2E（g）

F（g）＋xG（g）；ΔH<0。

若起始时E浓度为amol/L，F、G浓度均为0，达平衡时E浓度为0.5amol/L；若E的起始浓度改为2amol/L，F、G浓度仍为0。

当达到新的平衡时，下列说法正确的是（）

A、升高温度时，正反应速率加快，逆反应速率减慢

B、若x＝l，容器体积保持不变，新平衡下E的体积分数为50％

C、若x＝2，容器体积保持不变，新平衡下F的平衡浓度为0.5amol·L－1

D、若x＝2，容器压强保持不变，新平衡下E的物质的量为amol

6、（05年连云港市期末调研，7）一定温度下，在容积恒定的密闭容器中，进行如下可逆反应：

A（s）+2B（g）

C（g）+D（g），当下列物理量不发生变化时，能表明该反应已达到平衡状态的是①混合气体的密度②容器内气体的压强③混合气体的总物质的量④B物质的量浓度（）

A、①④B、②③C、②③④D、只有④

7、（05年苏州市二模，14）某温度下，在一容积可变的容器中，发生如下反应：

2A（g）+B（g）

2C（g）达到平衡时，A、B和C的物质的量分别为4mol、2mol和4mol，在保持温度不变的条件时下列操作可使平衡右移的是（）

A、压强不变时，A、B和C均增加lmolB、压强不变时，充入少量不参与反应的氖气

C、容积不变时，A、B和C均增加1molD、容积不变时，充入一定量不参与反应的氖气

8、（05年连云港市二模，3）向2L密闭容器里充人2molM和一定量的N，发生如下反应：

M（g）+N（g）

E（g），当反应进行到4min时，测知M的浓度为0.2mol/L；反应进行到2min时，密闭容器中M的物质的量浓度为（）

A、等于0.6mol/LB、小于0.6mol/LC、等于0.8mol/LD、大于0.8mol/L

9、下列事实不能用勒夏特列原理解释的是（）

A、钢铁在潮湿的空气中容易生锈B、用排饱和食盐水的方法收集氯气

C、合成氨工厂通常采用20MPa~50MPa压强，以提高原料的利用率

　D、将氯化铝溶液加热蒸干最终得到三氧化二铝固体

10、（05年扬州市二模，17）如右图，Ⅰ是恒压密闭容器，Ⅱ是恒容密闭容器。

其它条件相同时，在Ⅰ、Ⅱ中分别加入2molX和2molY，起始时容器体积均为VL，发生如下反应并达到平衡（X、Y状态未知）：

2X（?

）＋Y（?

）

aZ（g）。

此时Ⅰ中X、Y、Z的物质的量之比为1:

3:

2，则下列说法一定正确的是（）

A、若X、Y均为气态，则平衡时气体平均摩尔质量：

Ⅰ＞Ⅱ

B、若X、Y不均为气态，则平衡时气体平均摩尔质量：

Ⅰ＞Ⅱ

C、若X为固态，Y为气态，则Ⅰ、Ⅱ中从起始到平衡所需时间相同

D、平衡时Ⅰ容器的体积小于VL

11、（05年徐州市二模，15）将2molA和1molB充人某密闭容器中发生反应：

2A（g）+B（g）

xC（g），达到化学平衡后，C的体积分数为a。

假设该反应的条件分别和下列各选项的条件相同，下列判断正确的是（）

A、若在恒温恒压下，当x=1时，按1.5molA、1molC作为起始物质，达到平衡后，C的体积分数仍为a

B、若在恒温恒容下，当x=2时，将2molC作起始物质，达到平衡后，C的体积分数仍为a

C、若在恒温恒压下，当x=3时，1molA、1molB、6molC作起始物质，达到平衡后，C的体积分数仍为a

D、若在恒温恒容下，按0.6molA、0.3molB、1.4molC作起始物质，达到平衡后，C的体积分数仍为a，则x为2或3

12、（05年北京市东城区期考，14）一定条件下，可逆反应X（g）+3Y（g）

2Z（g），若X、Y、Z起始浓度分别为c1、c2、c3（均不为0，单位mol/L），当达平衡时X、Y、Z的浓度分别为0.1mol/L，0.3mol/L，0.08mol/L，则下列判断不合理的是（）

A、c1：

c2=1：

3B、平衡时，Y和Z的生成速率之比为3：

2

C、X、Y的转化率不相等D、c1的取值范围为0

13、（05年湖南省十所示范性高中高三第一次联考，12）某温度下，在固定容积的密闭容器中，可逆反应A（g）+3B（g）

2C（g）达到平衡，测得平衡时A、B、C物质的量之比为：

n（A）：

n（B）：

n（C）=1：

1：

2，若保持温度不变，以1：

1：

2的物质的量之比再充入A、B和C，下列判断中正确的是（）

A、平衡不移动B、平衡向逆反应方向移动

C、新平衡时各物质的浓度都比原平衡时增大D、C的质量分数减小

14、（05年江苏镇江市二模，17）对于平衡体系：

mA（g）+nB（g）

pC（g）+qD（g）；ΔH<0。

则下列判断正确的是（）

A、若温度不变，将容器的体积增大1倍，此时A的浓度变为原来的0.58倍，则m+n

B、若反应从正反应开始，达平衡时，A、B的转化率相等，说明反应开始时，A、B的物质的量之比为m:

n

C、若平衡体系中共有气体amol，再向其中加入bmolB，当重新达到平衡时，气体的物质的量等于（a+b）mol，则m+n=p+q

D、若m+n=p+q，则当容器内温度升高时，平衡逆向移动，但容器中气体的压强不变。

15、（05年江苏四市二模，18）T℃时，A气体与B气体反应生成C气体。

反应过程中A、B、C浓度变化如图（Ⅰ）所示，若保持其他条件不变，温度分别为T1和T2时，B的体积分数与时间的关系如图（Ⅱ）所示，则下列结论正确的是（）

A、在（t1+10）min时，保持其他条件不变，增大压强，平衡向逆反应方向移动

B、t1+10）min时，保持容器总压强不变，通入稀有气体，平衡向逆反应方向移动

C、T℃时，在相同容器中，若由0.3mol·L—1A、0.1mol·L—1B和0.4mol·L—1C反应，达到平衡后，C的浓度仍为0.4mol·L—1

D、其他条件不变，升高温度，正、逆反应速率均增大，且A的转化率增大

16、（05年淮安市四模，14）氯酸钾和亚硫酸氢钾能发生氧化还原反应：

ClO3—+HSO3—→SO42—+Cl—+H+（未配平）。

已知该反应的速率随c（H+）的增大而加快。

下列为用ClO3—在单位时间内物质的量浓度变化表示的该反应v—t图。

下列说法中不正确的是（）

A、反应开始时速率增大可能是c（H+）所致

B、纵座标为v