高中化学 第二章 第三节《化学平衡》学案 新人教版.docx

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高中化学第二章第三节《化学平衡》学案新人教版

第二章化学反应速率和化学平衡

第三节　化学平衡（第1课时）

【学习目标】　1.知道什么是可逆反应。

2.知道化学平衡状态的概念和特征。

3.会判断一个可逆反应是否处于化学平衡状态。

【重、难点】化学平衡状态及判定

基础落实：

一、可逆反应

1．概念：

在一定条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应。

2．特点：

（1）同一条件下，正反应和逆反应同时发生、同时存在。

（2）反应不能进行到底，反应物不能实现完全转化。

（3）反应体系中，与化学反应有关的各种物质同存于同一反应体系。

（4）反应达到限度时，反应仍在进行，没有停止。

二、化学平衡状态

1．含义：

在一定条件下，当正、逆两个方向的反应速率相等时，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度可以保持恒定。

2．特征：

①逆：

可逆反应　②等：

v正＝v逆　③定：

物质恒定④动：

动态平衡，反应没停止　⑤变：

条件变，平衡移动

三、化学平衡状态的判断

1．看v（正）与v（逆）是否相等。

2．看体系中的各物质是否保持恒定。

对点训练：

知识点一　可逆反应

1．在密闭容器中进行如下反应：

X2（g）＋Y2（g）

2Z（g），已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.2mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度有可能是（　A　）

A．Z为0.3mol·L－1B．X2为0.2mol·L－1

C．Y2为0.4mol·L－1D．c（X2）＋c（Y2）＋c（Z）＝0.55mol·L－1

解析　可逆反应中，反应体系中各物质一定共存，如果B、C选项中的数据存在，则Z的浓度为0，这是不可能的，A选项符合题意；又因为该反应是总体积不变的反应，达到平衡时，不论X2、Y2、Z怎么变化，总物质的量不会改变，总浓度也不会改变，即：

c（X2）＋c（Y2）＋c（Z）＝0.6mol·L－1。

知识点二　根据v正＝v逆判断平衡状态

2．在一定温度下，反应A2（g）＋B2（g）

2AB（g）达到平衡的标志是（　C　）

A．单位时间内生成nmol的A2，同时生成nmol的ABB．容器内的总压强不随时间的变化而变化

C．单位时间内生成2nmol的AB，同时生成nmol的B2D．单位时间内生成nmol的A2，同时生成nmol的B2

3．能够说明一个可逆反应H2（g）＋I2（g）

2HI（g）已达到平衡状态的是（　D　）

A．1molH—H键断裂的同时有1molH—I键形成B．1molH—H键断裂的同时有2molH—I键形成

C．1molI—I键断裂的同时有2molHI键形成D．1molH—H键断裂的同时有1molI—I键形成

知识点三　根据物质不再增减判断化学平衡状态

4．可逆反应2HI（g）

H2（g）＋I2（g）在密闭容器中进行，下列能说明该反应已达到平衡状态的是（　C　）

A．容器内压强不随时间变化而变化B．混合气体总分子数不随时间变化而变化

C．混合气体的颜色不再改变D．c（H2）与c（I2）保持相等

5．在一定条件下，反应：

2NO＋O2

NO2在定容容器中发生，对该反应达到平衡的标志的描述中，错误的是（　D　）

A．混合气体的总分子数不再变化B．混合气体的颜色不再变化

C．容器的总压强不再变化D．混合气体的总质量不再变化

【基础落实】1．在一定条件下，使NO和O2在一密闭容器中进行反应，下列说法中不正确的是（　B　）

A．反应开始时，正反应速率最大，逆反应速率为零B．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后为零

C．随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后不变D．随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后不变

2．在密闭容器中，充入SO2和18O原子组成的氧气，在一定条件下开始反应，在达到平衡后，18O存在于（　D　）

A．只存在于氧气中B．只存在于SO3中

C．只存在于SO2和SO3中D．SO2、SO3、O2中都存在

3．3molH2和1molN2放入密闭容器中，使用催化剂发生反应：

N2＋3H2

2NH3，从反应开始到平衡过程中，不可能出现的是（　A　）

A．2molNH3B．0.5molNH3C．0.9molN2D．H2和NH3物质的量相等

4．可逆反应aA（g）＋bB（g）

cC（g）的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。

下列各关系式中能说明反应已达到平衡状态的是（　B　）

A．av正（A）＝bv正（B）B．bv正（A）＝av逆（B）C．av正（C）＝cv正（A）D．av正（A）＝bv逆（B）

解析　化学平衡建立时，v正＝v逆，对于不同物质而言，要符合物质的反应速率之比等于化学计量数之比的要求。

同时必须要使反应方向不同，A、C选项方向都是正反应；B选项方向相反且符合v正（A）∶v逆（B）＝a∶b，符合题意，D选项错误。

5．在一定温度下的定容密闭容器中，当物质的下列物理量不再发生变化时，表明反应A（s）＋2B（g）

C（g）＋D（g）已达到平衡状态的是（　A　）

A．混合气体的密度B．混合气体的总物质的量C．混合气体的压强D．混合气体的总体积

【方法技巧】认识平衡等效性的基本分析方法

6．在一个体积恒定的密闭容器中，加入2molA和1molB发生反应：

2A（g）＋B（g）

3C（g）＋D（g），一定条件下达到平衡时，C的浓度为Wmol·L－1，若容器体积和温度保持不变，按下列四种配比作为起始物质，达到平衡后，C的浓度仍为Wmol·L－1的是（　B　）

A．4molA＋2molBB．3molC＋1molD

C．2molA＋1molB＋3molC＋1molDD．1molA＋0.5molB＋3molC＋1molD

解析　2molA和1molB如果完全反应，则一定能转化成3molC和1molD，或者说3molC和1molD与2molA和1molB对于建立该平衡来说是等同的，量多、量少均不符合此条件。

7．689K时，在1L密闭容器中进行的反应：

H2（g）＋I2（g）

2HI（g）达到平衡，图甲表示当起始物为1mol·L－1H2和1mol·L－1I2时，容器内各物质的浓度c的变化与时间t的关系示意图。

（1）请在图乙中画出当起始物为2mol·L－1HI时，容器中各物质的浓度变化与时间的关系示意图。

（2）由图中的事实说明化学平衡具有的特征是__①动态平衡；②v（正）＝v（逆）≠0；③平衡时各组分浓度保持不变；④一定条件下平衡的建立与途径无关_。

答案　

（1）如下图所示。

【综合拓展】8．在200℃时，将amolH2（g）和bmolI2（g）充入到体积为VL的密闭容器中，发生反

应：

I2（g）＋H2（g）

2HI（g）。

（1）反应刚开始时，由于c（H2）＝___

mol·L－1___，c（I2）＝__

mol·L－1__，而c（HI）＝_0_，所以化学反应速率__v正____大，而___v逆___小（为零）；

（2）随着反应的进行，反应混合物中各组分浓度的变化趋势为c（H2）_减小__，c（I2）_减小__，而c（HI）_增大_，从而化学反应速率v正__减小__，而v逆___增大___；

（3）当反应进行到v正与v逆___相等___时，此可逆反应就达到了平衡，若保持外界条件不变时，反应混合物中各组分的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数、反应物的转化率和生成物的产率及体系的总压强（或各组分的分压）都将___保持不变____。

9．有A、B、C三种气体，若起始时取1molA与2molB发生反应：

A＋2B

2C，达到平衡时，c（A）、c（B）、c（C）之比等于v（A）、v（B）、v（C）之比，则达到平衡时A的物质的量是____0.5mol____。

解析　根据反应的化学方程式知，v（A）∶v（B）∶v（C）＝1∶2∶2，则c（A）∶c（B）∶c（C）＝1∶2∶2，此时可判断c（B）＝c（C），因为此反应中B的消耗量等于C的生成量，又等于B的剩余量，则B消耗了原来的一半，即1mol，同时A消耗了0.5mol。

第三节　化学平衡（第2课时）　

【目标要求】1.知道浓度、温度、压强等条件改变时，化学平衡状态将会被打破。

2.掌握浓度、温度、压强等条件对化学平衡影响的结果以及有关的理论解释。

3.理解勒夏特列原理。

【重、难点】影响化学平衡的条件

基础落实：

一、浓度对化学平衡的影响

在其他条件不变时

（1）增大反应物浓度，化学平衡向正反应方向移动。

（2）减小生成物浓度，化学平衡向正反应方向移动。

（3）增大生成物浓度，化学平衡向逆反应方向移动。

（4）减小反应物浓度，化学平衡向逆反应方向移动。

二、压强对化学平衡的影响

在其它条件不变时增大压强，化学平衡向气体体积减小的方向移动，减小压强，化学平衡向气体体积增大的方向移动。

三、温度对化学平衡的影响

在其他条件不变时，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，降低温度会使化学平衡向放热反应方向移动。

四、催化剂与化学平衡

催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率，能改变达到化学平衡的时间，但不能使化学平衡发生移动。

五、勒夏特列原理

如果改变影响平衡的条件之一（如温度，压强，以及参加化学反应的化学物质的浓度），平衡将向着减弱这种改变的方向移动。

对点训练：

知识点一　影响化学平衡的因素

1．在新制的氯水中存在平衡：

Cl2＋H2O

H＋＋Cl－＋HClO，若向氯水中投入少量碳酸钙粉末，溶液中发生的变化是（　C　）

A．H＋浓度减小，HClO浓度减小B．H＋浓度增大，HClO浓度增大

C．H＋浓度减小，HClO浓度增大D．H＋浓度增大，HClO浓度减小

解析　碳酸的酸性弱于盐酸而强于次氯酸，向氯水中投入少量碳酸钙粉末后，它与盐酸反应，而不与次氯酸反应。

又由于H＋浓度减小，平衡Cl2＋H2O

H＋＋Cl－＋HClO向正反应方向移动，故HClO浓度增大。

2．关节炎是因为在关节滑液中形成了尿酸钠晶体，尤其是在寒冷季节易诱发关节疼痛，其化学机理如下：

①HUr＋H2O

Ur－＋H3O＋，②Ur－（aq）＋Na＋（aq）

NaUr（s）。

下列对反应②的叙述正确的是（　B　）

　尿酸　　　尿酸根离子

A．正反应为吸热反应B．正反应为放热反应

C．升高温度，平衡向正反应方向移动D．降低温度，平衡向逆反应方向移动

解析　题意中明确指出“尤其是在寒冷季节易诱发关节疼痛”，说明温度降低，反应②Ur－（aq）＋Na＋（aq）

NaUr（s）的平衡向正反应方向移动，可知其正反应为放热反应。

3．将H2（g）和Br2（g）充入恒容密闭容器中，恒温下发生反应H2（g）＋Br2（g）

2HBr（g）　ΔH<0，平衡时Br2（g）的转化率为a；若初始条件相同，绝热下进行上述反应，平衡时Br2（g）的转化率为b。

a与b的关系是（　A　）

A．a>bB．a＝bC．a

4．对于密闭容器中的可逆反应：

mX（g）＋nY（s）

pZ（g）　ΔH＜0，达到化学平衡后，改变条件，下列表述不正确的是（　C　）

A．增大压强，化学平衡不一定发生移动B．通入氦气，化学平衡不一定发生移动

C．增加X或Y的物质的量，化学平衡一定发生移动D．其它条件不变，升高温度，化学平衡一定发生移动

知识点二　勒夏特列原理

5．下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是（　B　）

A．在溴水中存在如下平衡：

Br2＋H2O

HBr＋HBrO，当加入NaOH溶液后颜色变浅

B．对2H2O2

2H2O＋O2的反应，使用MnO2可加快制O2的反应速率

C．反应CO＋NO2

CO2＋NO　ΔH<0，升高温度使平衡向逆反应方向移动

D．合成氨反应：

N2＋3H2

2NH3　ΔH<0，为使氨的产率提高，理论上应采取低温高压的措施

6．在密闭容器中，一定条件下，进行如下反应：

NO（g）＋CO（g

）1/2N2（g）＋CO2（g）ΔH＝－373.2kJ·mol－1，达到平衡后，为提高该反应的速率和NO的转化率，采取的正确措施是（　B　）

A．加催化剂同时升高温度B．加催化剂同时增大压强

C．升高温度同时充入N2D．降低温度同时增大压强

【基础落实】1．对已达到化学平衡的下列反应2X（g）＋Y（g）

2Z（g）减小压强时，对反应产生的影响是（　C　）

A．逆反应速率增大，正反应速率减小，平衡向逆反应方向移动

B．逆反应速率减小，正反应速率增大，平衡向正反应方向移动

C．正、逆反应速率都减小，平衡向逆反应方向移动

D．正、逆反应速率都增大，平衡向正反应方向移动

2．下列说法正确的是（　B　）

A．其他条件不变，增大某一反应物的浓度，反应物的转化率一定都增大

B．对于有气体参加的反应，其他条件不变，增大压强，体积缩小，体系中各气体的浓度一定增大

C．对于有气体参加的反应，改变压强使平衡向右移动，生成的气体的浓度一定增大

D．增大反应物的浓度，平衡向右移动，生成物的体积分数一定增大

解析　在平衡体系中，增大某一反应物的浓度，该反应物的转化率降低，对于有气体参加的反应，只要增大压强，各组分浓度同时增大，而减小压强，各组分浓度同时减小。

3．下图是恒温下某化学反应的反应速率随反应时间变化的示意图。

下列叙述与示意图不相符合的是（　C　）

A．反应达平衡时，正反应速率和逆反应速率相等

B．该反应达到平衡态Ⅰ后，增大反应物浓度，平衡发生移动，达到平衡态Ⅱ

C．该反应达到平衡态Ⅰ后，减小反应物浓度，平衡发生移动，达到平衡态Ⅱ

D．同一种反应物在平衡态Ⅰ和平衡态Ⅱ时浓度不相等

解析　C项达到平衡态Ⅰ后，减小反应物浓度，正反应速率减小，逆反应速率在那一瞬间不变，图象应为：

4．COCl2（g）

CO（g）＋Cl2（g）　ΔH>0。

当反应达到平衡时，下列措施：

①升温　②恒容通入惰性气体　③增加CO的浓度　④减压　⑤加催化剂　⑥恒压通入惰性气体，能提高COCl2转化率的是

（　B　）

A．①②④B．①④⑥C．②③⑤D．③⑤⑥

解析　要提高COCl2的转化率，平衡需正向移动。

已知可逆反应的正反应是一个气体化学计量数之和增大、吸热的反应。

故①升温符合。

②恒容通入惰性气体平衡不移动，不符合要求。

③增加CO的浓度，平衡逆向移动。

④减压平衡正向移动。

⑤催化剂不影响化学平衡。

⑥恒压下通入惰性气体相当于减压，平衡正移，故正确答案为B。

5．在一体积可变的密闭容器中，加入一定量的X、Y，发生反应mX（g）

nY（g）　ΔH＝QkJ·mol－1。

反应达到平衡时，Y的物质的量浓度与温度、气体体积的关系如下表所示：

下列说法正确的是（　B　）

A．m>nB．温度不变，压强增大，Y的质量分数减少

C．Q<0D．体积不变，温度升高，平衡向逆反应方向移动

解析　升温，c（Y）增大，平衡右移，所以，Q>0，B、D错误；气体体积增大，若平衡不动，c（Y）应减小为一半，现c（Y）比一半大，即减压平衡向右移动，m

6．已知汽车尾气无害化处理反应为2NO（g）＋2CO（g）

N2（g）＋2CO2（g）。

下列说法不正确的是（　A　）

A．升高温度可使该反应的逆反应速率降低B．使用高效催化剂可有效提高正反应速率

C．反应达到平衡后，NO的反应速率保持恒定D．单位时间内消耗CO和CO2的物质的量相等时，反应达到平衡

7．已知H2（g）＋I2（g）

2HI（g）　ΔH<0。

有相同容积的定容密闭容器甲和乙，甲中加入H2和I2各0.1mol，乙中加入HI0.2mol，相同温度下分别达到平衡浓度。

欲使甲中HI的平衡浓度大于乙中HI的平衡浓度，应采取的措施是（　C　）

A．甲、乙提高相同温度B．甲中加入0.1molHe，乙不变

C．甲降低温度，乙不变D．甲增加0.1molH2，乙增加0.1molI2

解析　在相同体积和温度的条件下，甲、乙两容器是等效体系，平衡时两容器中各组分的浓度相同；若提高相同的温度，甲、乙两体系平衡移动的情况相同；若向甲中加入一定量的He，平衡不移动；若向甲中加0.1molH2和向乙中加0.1molI2，甲、乙两体系平衡移动的效果相同；而降低甲的温度会使平衡向正向移动，c（HI）提高。

【方法技巧】巧解化学平衡计算型选择题

8．在一个固定体积的密闭容器中，放入3LX（气）和2LY（气），在一定条件下发生下列反应：

4X（气）＋3Y（气）

2Q（气）＋nR（气），达到平衡后，容器内温度不变，混合气体的压强比原来增加5%，X的浓度减小1/3，则该反应方程式中的n值是（　D　）

A．3B．4C．5D．6

解析　此题可采用一般规范解法或巧解法。

①常规解法：

因为反应开始和达到平衡状态时，温度和体积不变，所以气体物质的量浓度可当作它的物质的量或体积（升）来进行计算。

4X（气）＋3Y（气）

2Q（气）＋nR（气）

起始3200

变化3×1/33/41/2n/4

平衡21.250.50.25n

根据阿伏加德罗定律，压强增加为原来的1.05倍（即比原来增加5%），气体的物质的量也增加为原来的1.05倍。

则有：

2＋1.25＋0.5＋0.25n＝（3＋2）×1.05解得：

n＝6。

②巧解法：

依题意，反应开始和达到平衡时，容器的体积和温度不变，混合气体的压强增大了，这说明平衡状态时，混合气体的总物质的量较反应前增大了，因此在上述方程式中，各生成物系数之和应大于各反应物系数之和。

即（2＋n）>（4＋3），n>5，从题中选项看，只有D符合上述关系。

【综合拓展】9．现有反应：

mA（g）＋nB（g）

pC（g），达到平衡后，当升高温度时，B的转化率变大；当减小压强时，混合体系中C的质量分数减小，则：

（1）该反应的逆反应为____放____热反应，且m＋n___＞___p（填“＞”、“＝”或“＜”）。

（2）减压时，A的质量分数____增大____。

（填“增大”、“减小”或“不变”，下同）

（3）若容积不变加入B，则A的转化率____增大______，B的转化率____减小___。

（4）若升高温度，则平衡时B、C的浓度之比c（B）/c（C）将____减小___。

（5）若加入催化剂，平衡时气体混合物的总物质的量____不变______。

（6）若B是有色物质，A、C均无色，则加入C（体积不变）时混合物颜色____变深____；而维持容器内压强不变，充入氖气时，混合物颜色____变浅______。

（填“变深”、“变浅”或“不变”）

10．将固体NH4I置于密闭容器中，在某温度下发生下列反应：

NH4I（s）

NH3（g）＋HI（g）①2HI（g）

H2（g）＋I2（g）②

当反应达到平衡时，c（H2）＝0.5mol·L－1，c（HI）＝4mol·L－1。

试回答：

（1）计算平衡时NH3、I2的浓度：

c（NH3）＝__5mol·L－1___，c（I2）＝__0.5mol·L－1___。

（2）增大压强，容器内I2的物质的量n（I2）__减小__（填“增大”、“减小”或“不变”下同），NH4I的物质的量n（NH4I）____增大___。

解析　

（1）列式并设如下：

平衡时NH3的浓度为x，I2的浓度为y。

NH4I（s）

NH3（g）＋HI（g）2HI（g）

H2（g）＋I2（g）

x　　　x－2y2y　　　y　　　y　　　

则有：

y＝0.5mol·L－1＝c（H2）＝c（I2）x－2y＝c（HI）＝4mol·L－1得x＝5mol·L－1

（2）增大压强，平衡向化学计量数小的方向移动，反应①平衡向逆反应方向移动使得反应②平衡也向逆反应方向移动，故n（I2）减小，n（NH4I）增大。

第三节　化学平衡（第3课时）

【目标要求】1.知道化学平衡常数的含义。

2.能运用化学平衡常数对化学反应进行的程度做出判断。

3.能利用化学平衡常数计算反应物的转化率。

【重、难点】化学平衡常数与化学平衡计算

基础落实：

1．含义

在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数（简称平衡常数），用符号“K”表示。

2．表达式

对于一般的可逆反应：

mA（g）＋nB（g）

pC（g）＋qD（g），当在一定温度下达到化学平衡状态时，平衡常数的表达式为：

K＝

。

3．意义

（1）K值越大，说明正反应进行的程度越大，反应物的转化率越大；反之进行的程度就越小，转化率就越小。

（2）K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。

4．反应物的转化率

某指定反应物的转化率α＝

×100%＝

×100%。

【对点训练】：

知识点一　化学平衡常数的概念

对于3Fe＋4H2O（g）

Fe3O4＋4H2（g），反应的化学平衡常数的表达式为（　D　）

A．K＝

B．K＝

C．K＝

D．K＝

2．关于化学平衡常数的叙述，正确的是（　A　）

A．只与化学反应方程式本身和温度有关B．与化学反应本身和温度有关，并且会受到起始浓度的影响

C．只与反应的温度有关D．只与化学反应本身有关，与其他任何条件无关的一个不变的常数

知识点二　平衡常数的应用

3．1000K时反应C（s）＋2H2（g

）CH4（g）的K＝8.28×107，当各气体物质的量浓度分别为H20.7mol·L－1、CH40.2mol·L－1时，上述反应（　A　）

A．正向移动B．逆向移动C．达到平衡D．不一定

解析　Q＝

＝0.408Qv逆。

4．放热反应CO（g）＋H2O（g

）CO2（g）＋H2（g）在温度t1时达到平衡，c1（CO）＝c1（H2O）＝1.0mol·L－1，其平衡常数为K1。

其他条件不变，升高反应体系的温度至t2时，反应物的平衡浓度分别为c2（CO）和c2（H2O），平衡常数为K2，则（C）

A．若增大CO浓度，K2和K1都增大B．K2＞K1C．c2（CO）＝c2（H2O）D．c1（CO）＞c2（CO）

【基础落实】1．2000K时，反应CO（g）＋

O2（g）

CO2（g）的平衡常数为K，则相同温度下反应2CO2（g）

2CO（g）＋O2（g）的平衡常数K′为（　C　）

A.1/KB．K2C.1/K2D.1/K1/2

2．下列对化学平衡常数K的描述中，正确的是（　A　）

A．K越大，正反应进行的程度越大B．温度升高，K值增大

C．反应物的转化率增大时，K值一定增大D．平衡向逆反应方向移动时，K值减小

3．在密闭容器中发生如下反应mA（g）＋nB（g）

pC（g），达到平衡后，保持温度不变，将气体体积缩小到原来的1/2，当达到新平衡时，C的浓度为原来的1.9倍，下列说法正确的是（　B　）

A．m＋n>pB．平衡向逆反应方向移动

C．A的转化率提高D．C的体积分数增加（平衡向逆反应方向移动）

4．298K时，各反应的平衡常数如下：

①N2（g）＋O2（g）

2NO（g），K＝1×10－30；②2H2（