平衡教案.docx

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平衡教案

【例2】已知4NH3＋5O2==4NO＋6H2O若反应速率分别用v（NH3）、v（O2）、v（NO）、v（H2O）[mol/（L·min）]表示，则正确的是（）

A．

B．

C．

D．

【解析】巩固化学反应速率的定义表示式，掌握其基本计算，并通过实例进一步理解：

同一个化学反应用不同物质表示，其数值可能不同，但意义相同，其数值之比等于化学方程式中的计量系数之比。

从化学计量数看，在相同条件下，v（H2O）>v（O2）>v（NH3）=v（NO），所以只有D选项是正确的。

【答案】D

【例3】可逆反应A（g）+4B（g）

C（g）+D（g），在四种不同情况下的反应速率如下，其中反应进行得最快的是（）

A.vA==0.15mol/（L·min）B.vB==0.6mol/（L·min）

C.vC==0.4mol/（L·min）D.vD==0.01mol/（L·s）

【解析】用化学反应速率来比较不同反应进行得快慢或同一反应在不同条件下反应的快慢时，应选择同一物质来比较。

解决此题应注意将四种情况下的反应速率换算成同一种物质并统一单位来比较。

答案选D。

【答案】D

［例4］某温度时，在2L容器中X、Y、Z三种物质的量随时间的变化曲线如图所示。

由图中数据分析，该反应的化学方程式为_________。

反应开始至2min，Z的平均反应速率为。

【点拨】写反应的化学方程式，关键是确定X、Y、Z之间谁是反应物、谁是生成物以及方程式中X、Y、Z三种物质的化学计量数。

【分析】由图示可知X、Y、Z三种物质物质的量的变化量分别为：

Δn（X）=1.0mol－0.7mol=0.3mol

Δn（Y）=1.0mol－0.9mol=0.1mol

Δn（Z）=0.2mol－0mol=0.2mol

故化学方程式中X、Y、Z三种物质的化学计量数之比为：

0.3mol∶0.1mol∶0.2mol=3∶1∶2

因此，反应的化学方程式为3X+Y

2Z。

Z物质在2min内的平均反应速率，可通过先求出Z物质的物质的量浓度的变化量，再根据反应速率的计算式（Δc/Δt）求解。

综合列式为：

（Z）=

=0.05mol·L－1·min－1。

【答案】3X+Y

2Z0.05mol·L－1·min－1

（一）典型例题

【例1】反应C（s）+H2O（g）

CO（g）+H2（g）在可变容积的密闭容器中进行，下列的改变，对化学反应速率的影响如何？

A、增加碳的量____________________________________________

B、容器的体积缩小一半________________________________________

C、保持体积不变，充入N2，使体系的压强增大一倍_____________________________________

D、保持压强不变充入N2________________________________________

【知识点拨】其它条件不变时，增大有气体参与的反应体系的压强，可以加快反应速率，反之，减小反应体系的压强则可以减慢反应速率。

这里需注意：

①压强改变针对气体而言，固体或液体，压强对其没有影响。

②针对可逆反应，压强对v正、v逆影响相同，但影响程度不一定相同。

③压强的改变，本质上是改变气体的浓度，因此，压强改变，关键看气体浓度有没有改变，v才可能改变。

【分析解答】增加碳的量，不影响反应速率，因为固体浓度是一定值。

容器体积缩小一半（即增大压强），气体浓度变大v加快。

当充入N2，由于容器体积不变，尽管压强增大，但气体的浓度并未改变。

因此v不变。

而充入N2，保持压强不变。

容器的体积一定要扩大，此时气体浓度一定减小，v一定要减小。

【例2】设C+CO2

2CO（正反应吸热），反应速率为v1；N2+3H2

2NH3（正反应放热），反应速率为v2。

对于上述反应，当温度升高时，v1和v2的变化情况为（）

A.同时增大B.同时减小C.v1增加，v2减小D.v1减小，v2增大

【知识点拨】其它条件相同时，反应所处的温度越高，反应的速率越快。

这里需注意：

一般认为温度的改变对化学反应速率的影响较大。

实验测得，温度每升高10℃，反应速率通常增大到原来的2~4倍。

温度对反应速率的影响与反应物状态无多大关系。

某反应为可逆反应，正逆反应速度受温度改变而引起的变化倾向相同，但程度不同。

【分析解答】本题考查温度对化学反应速率的影响。

对可逆反应而言，当温度升高时，无论正反应是吸热还是放热，化学反应速率都将增大，只不过增大的程度不一致。

【答案】A

【例3】下列关于催化剂的说法，正确的是（）

A.催化剂能使不起反应的物质发生反应

B.催化剂在化学反应前后，化学性质和质量都不变

C.催化剂能改变化学反应速率

D.任何化学反应，都需要催化剂

E.电解水时，往水中加少量NaOH，可使电解速率明显加快，所以NaOH是这个反应的催化剂

【知识点拨】使用催化剂可以改变反应速率。

但需注意：

这里的“改变”包括加快或减慢。

通常把能加快反应速率的催化剂称为正催化剂，减慢反应速率的催化剂称为负催化剂。

催化剂具有选择性，即不同的反应一般有不同的催化剂。

催化剂不能改变化学反应。

如果反应是可逆反应，则催化剂可同等程度地改变正逆反应的速率。

【分析解答】催化剂能改变化学反应速率的原因是它能改变反应机理，在化学反应过程中，催化剂参与反应，经过一系列变化之后，催化剂又恢复到原来的状态，尽管催化剂能改变化学反应速率，但对于不能起反应的物质，是不能使其反应的。

在电解水中，加入少量NaOH，可增大水中离子浓度，加快电荷移动速率，NaOH并没有改变反应机理，故不是催化剂。

另外，有些反应是不需要催化剂的，如燃烧、中和反应等。

本题答案：

BC。

【例4】把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器里，产生H2的速率可由右图表示。

在下列因素中：

①盐酸的浓度；②镁条的表面积；③溶液的温度；④Cl-的浓度。

影响反应速率的因素是（）。

A.①④B.③④C.①②③D.②③

【知识点拨】影响化学反应速率的因素：

影响因素

对化学反应速率的影响

说明或举例

主要

因素

反应物本身的性质

不同化学反应有不同的反应速率

把Mg粉和Fe粉分别投入等浓度的盐酸中，Mg与盐酸的反应较剧烈，产生H2的速率较快

外

界

条

件

浓度

其他条件不变时，增大（减小）反应物（或生成物）的浓度，反应速率加快（减慢）

固体的浓度可认为是常数，因此反应速率的大小只与其接触面的大小有关，而与固体量的多少无关，改变固体的量不影响反应速率

压强

温度一定时，对于有气体参加的反应，增大（减小）压强，反应速率加快（减慢）

①改变压强，实际上是改变气体的体积，使气体的浓度改变，从而使反应速率改变；

②改变压强，不影响液体或固体之间的反应速率

温度

升高（或降低）反应温度，反应速率加快（或减慢）

通常每升高10℃，反应速率增大到原来的2~4倍

催化剂

加快化学反应速率

催化剂参加化学反应，但反应前后物质的质量、组成保持不变，如向H2O2溶液中加入少量MnO2，产生O2的速率加快

光照、反应物颗粒的大小等

光照或将块状固体粉碎等能使反应速率加快

AgBr、HClO、HNO3等见光分解速率加快；大理石粉与盐酸反应比大理石块更剧烈

【分析解答】镁条和盐酸反应产生H2，其反应的实质是：

Mg+2H+==Mg2++H2，是镁与H+间的置换，与Cl-无关。

在镁条的表面有一层氧化膜，当将镁条投入盐酸中时，随着氧化膜的不断溶解，镁与盐酸接触面积不断增大，产生H2的速率会加快；溶液的温度对该反应也有影响，反应放出热量，使温度升高，反应速率也会加快；随着反应的进行，H+浓度不断减小，反应速率会逐渐减慢。

答案为C。

【例5】已知氯酸钾和亚硫酸氢钠发生氧化还原反应时，生成-1价的氯和+6价的硫的化合物，反应速率v和反应时间t的关系如图所示。

已知这个反应的反应速率随溶液中氢离子浓度增大而加快，试解释：

（1）反应开始后，反应速率加快的原因是________________________________________。

（2）反应后期，反应速率下降的原因是__________________________________________。

【知识点拨】其它条件不变时，增大反应物浓度可以加快反应速率，反之，减小反应物浓度则可以减慢反应速率。

这里需注意：

浓度的一般讨论对象为气体或溶液，对于纯液体或固体一般情况下其浓度是定值。

若反应为可逆反应，浓度改变的物质既可以是反应物也可以是生成物，甚至可以两者同时改变，此时正逆反应速率均符合“浓快稀慢”的规律。

【分析解答】

（1）该反应的化学方程式是：

2KClO3+6NaHSO3==3Na2SO4+2KCl+3H2SO4

开始时，随着反应的进行，不断有强酸H2SO4生成，c（H+）不断增大，反应速率也随之增大。

（2）随着时间的延长，KClO3和NaHSO3被消耗而愈来愈少，浓度愈来愈小，因此反应速率下降。

（一）典型例题

【例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、0.3mol/L、0.2mol/L，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.Z为0.3mol/LB.Y2为0.35mol/L

C.X2为0.2mol/LD.Z为0.4mol/L

【分析】理解“可逆反应”的定义：

在同一条件下，反应既能向生成物方向移动，又能向反应物方向移动。

任何可逆反应，反应物都不可能百分之百地转化为生成物。

若反应向右进行，则X2、Y2、Z三种物质的浓度范围依次是：

0~0.1mol/L、0.2mol/L~0.3mol/L、0.2mol/L~0.4mol/L；若反应向左进行，则X2、Y2、Z三种物质的浓度范围依次是：

0.1~0.2mol/L、0.3mol/L~0.4mol/L、0mol/L~0.2mol/L。

【答案】A、B。

【例2】在一定温度下，反应A2（g）＋B2（g）

2AB（g）达到平衡的标志是（）

A．单位时间内生成nmolA2，同时生成nmolAB

B．容器内总压强不随时间改变

C．单位时间内生成2nmolAB同时生成nmolB2

D．任何时间内A2、B2的物质的量之比为定值

【知识点拨】一定条件下可逆反应中正反应与逆反应的速率相等，反应混和物中各组分的浓度保持不变的状态叫化学平衡状态。

化学反应达到平衡后，反应混和物的百分组成一定可引伸为物质的物质的量浓度、质量分数、体积（物质的量）分数一定、反应物的转化率（利用率）一定。

化学平衡的特征：

化学平衡是一种动态平衡，即v正=v逆≠0。

（动）

外界条件（如浓度、温度和压强等）不改变时，化学平衡状态不变。

（定）

说明：

化学平衡状态与反应从正反应开始还是从逆反应无关。

当外界条件发生改变时，化学平衡发生移动，直至达到新的化学平衡。

（变）

【分析】因为左边化学计量数之和为2，右边也为2，所以无论从左边反应开始，还是从右边加入生成物开始，总过程，气体压强始终不变，所以B是错误的。

根据化学计量数关系，如果正反应速率看作单位时间AB生成为2mol的话，逆反应生成B2或A2各1mol，是平衡状态，即正反应速率等于逆反应速率了。

（C）是正确的，任何时间内A2和B2反应的化学计量数之比都是1:

1，但初始加的A2和B2如果不同，那么它们在反应混合物中物量的量之比不可能为定值。

【答案】C

【例3】某温度下H2（g）+I2（g）

2HI（g）的平衡常数是50，在这个温度下使H2与I2（g）发生反应，反应开始时，碘蒸气的浓度是1mol/L，当达到平衡时c（HI）=0.9mol/L，求H2的转化率。

【知识点拨】可逆反应：

mA（g）+nB（g）

pC（g）+qD（g），化学平衡常数：

式中A、B、C、D的浓度均为平衡浓度。

化学平衡常数K的意义：

①K越大，反应进行的程度越大，转化率越大。

②K的大小只与起始浓度无关，只随温度变化而变化，K值越大（一定温度下）说明反应进行程度越大，反应物转化率也越大。

【分析】H2的转化率=

根据题给条件可知，H2的转化浓度应该是HI平衡浓度的一半为0.45mol/L。

因此要求出H2的转化率必然应求出H2的起始浓度。

而H2的起始浓度为H2的转化浓度和H2平衡浓度之和。

解：

设c（H2）的起始浓度为xmol/L。

c（H2）的平衡浓度为ymol/L。

H2+I2（g）

2HI

起始浓度（mol/L）x10

转化浓度（mol/L）

0.9

平衡浓度（mol/L）y0.550.9

∴

y=0.0295mol/L

x=0.0295+0.45=0.4795mol/L

∴H2转化率=

100%=93.8%

【答案】93.8%

【例4】在一个固定体积的密闭容器中，加入2molA和1molB，发生反应：

2A（g）＋B（g）

3C（g）＋D（g）达平衡时，c（C）＝wmol/L。

若维持容器内体积和温度不变，按下列四种配比作起始物质，达平衡后，C浓度仍为wmol/L的是（）

A.1molA＋0.5molB＋1.5molC＋0.5D

B.2molA＋1molB＋3molC＋1molD

C.3molC＋1molD＋1molB

D.3molC＋1molD

【知识点拨】等价转化是一种数学思想，借用到化学平衡中，可以简化分析过程。

它指的是：

化学平衡状态的建立与反应途径无关，即不论可逆反应是从正方向开始，还是从逆方向开始，抑或从中间状态开始，只要起始所投入的物质的物质的量相当，则可达到等效平衡状态。

这里所说的“相当”即是“等价转化”的意思。

【分析】根据反应：

2A（g）＋B（g）

3C（g）＋D（g）

A1mol0.5mol1.5mol0.5mol

可看作1.5molC和0.5molD是A、B投料后反应的生成物，即它们相当于A和B分别投料1mol和0.5mol，则原始A、B各投料2mol和1mol。

D中是从逆反应开始，但起始浓度与正反应起始浓度相当，所以A、D是正确选项。

而B相当于正反应起始浓度4molA和2molB，则平衡时c（C）>wmol/L，而C相当于正反应起始浓度为2molA和2molB，则平衡时A的转化率提高，c（C）>wmol/L。

【答案】AD

例1.可逆反应mA（固）+nB（气）

eC（气）+fD（气）反应过程中，当其他条件不变时，C的体积分数（C）在不同温度（T）和不同压强（P）的条件下随时间（t）的变化关系如图所示。

下列叙述正确的是（）

A．达到平衡后，若使用催化剂，C的体积分数将增大

B．当平衡后，若温度升高，化学平衡向逆反应方向移动

C．化学方程式中，n＞e+f

D．达到平衡后，增加A的质量有利于化学平衡向正反应方向移动

[解析]从

（1）图中应先判断出T1与T2温度的大小关系。

在其他条件不变时，温度升高，反应速率变大，达到平衡时间越短。

由此可知，T2＞T1。

从图

（1）分析可知温度较高时（C）变小，说明升高温度时，平衡向逆反应方向移动，所以该正反应是放热反应。

B选项是正确的。

从

（2）图中，应先判断出P1与P2大小关系。

在其他条件不变情况下，压强越大，达到平衡的时间就越短，由此可知P2＞P1。

从图中可知，压强增大时（C）变小，说明增大压强平衡向逆反应方向移动，逆反应方向是气体体积减小方向，即n＜e+f，C项错误。

由于使用催化剂，并不影响化学平衡的移动，A项错误。

在化学平衡中，增大或减小固体物质的质量不影响化学平衡的移动。

因此D项错误。

[答案]B

[点评]解答这类图象题时，必须要抓住纵坐标（变量）即C的体积分数与外界条件变化的关系，分析得出相应正确的结论。

例2.已知某可逆反应mA（g）＋nB（g）

pC（g）在密闭容器中进行，右图表示在不同反应时间t时，温度T和压强P与反应物B在混合气体中的体积分数B%的关系曲线，由曲线分析，下列判断正确的是（）

A．T1＜T2P1＞P2m＋n＞PΔH<0

B．T1＞T2P1＜P2m＋n＞PΔH>0

C．T1＜T2P1＞P2m＋n＜PΔH<0

D．T1＞T2P1＜P2m＋n＜PΔH>0

[解析]本题考查根据温度、压强变化对化学平衡移动的影响来判断化学方程式的特点。

分析图象，可以分两个层次考虑:

（如图将三条曲线分别标为①、②、③）。

从①、②曲线可知，当压强相同（为P2）时，②先达平衡，说明T1＞T2；又因为T2低，B%大，即降低温度，平衡逆向移动，说明逆向放热，正向吸热。

从②、③曲线可知，当温度相同（为T1）时，②先达平衡，说明P2＞P1；又因为P2大，B%大，即增大压强，平衡逆向移动，说明逆方向为气体体积减小的方向，m＋n＜P。

综合以上分析结果：

T1＞T2，P1＜P2，m＋n＜P，正反应为吸热反应。

[答案]D

[点评]识别此题的图像，要从两点入手，其一，斜线的斜率大小与反应速率大小关联，由此可判断温度、压强的高低；其二，水平线的高低与B%大小相关联，由此可分析出平衡向那个方向移动。

例3.在一定温度下，容器内某一反应中M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图，下列表述中正确的是（）

A．反应的化学方程式为：

2M

NB．t2时，正逆反应速率相等，达到平衡

C．t3时，正反应速率大于逆反应速率D．t1时，N的浓度是M浓度的2倍

[解析]本题以化学反应速率与化学平衡为素材，考核观察图象及其信息加工的能力。

从图象可知，t1时，N的物质的量是6mol，M的物质的量是3mol，故N的浓度是M浓度的2倍是正确的；同时也可得出反应的化学方程式为：

2N

M；t2时，正逆反应速率虽然相等，但尚未达到平衡，因为此时M、N的物质的量还在增大与减少，t3时M、N的物质的量保持不变，说明已达平衡状态，则正反应速率等于逆反应速率。

[答案]D

[点评]主要考查化学反应速率、化学平衡等知识，已经抽象到没有具体的元素符号，并且以看图设置情境设问，因此对观察能力作了重点考查，思维能力要求也较高。

图的横坐标是时间，绘出了t1、t2、t33个时刻。

纵坐标既不是速率，也不是浓度，而是物质的量。

仔细审视各时间段中物质的量的变化。

例4.反应2X（气）＋Y（气）

2Z（气）+热量，在不同温度（T1和T2）及压强（p1和p2）下，产物Z的物质的量（n2）与反应时间（t）的关系如右图所示。

下述判正确的是（）

A、T1＞T2，p1＜p2B、T1＜T2，P1＞p2

C、T1＞T2，P1＞p2D、T1＜T2，p1＜p2

[解析]首先分析反应：

这是一个气体的总物质的量减小（体积减小）、放热的可逆反应，低温、高压对反应有利，达平衡时产物Z的物质的量n2大，平衡点高，即图示曲线T2、p1。

再对比图示曲线T2、p2，温度相同，压强不同，平衡时n2不同（pl时的n2＞P2时的n2），由此分析p1＞p2，再从反应速率验证，T2、P1的曲线达平衡前斜率大（曲线陡）先到达平衡，也说明压强是p1＞p2（增大反应压强可以增大反应速率）。

然后比较曲线T2、p2与T1、p2，此时压强相同，温度不同，温度低的达平衡时n2大，平衡点高（曲线T2、p2），由此判断温度T1＞T2；再由这两条曲线达平衡前的斜率比较，也是T1、p2的斜率大于T2、p2，T1、p2先到达平衡，反应速率大，也证明T1＞T2。

由此分析得出正确的判断是T1＞T2，p1＞p2，选项C的结论正确。

[答案]C

[方法点拨]

化学平衡图象问题的识别分析方法

化学平衡图象问题的识别无外乎是看坐标、找变量、想方程、识图象四个方面，即准确认识横、纵坐标的含义，根据图象中的点（起点、终点、转折点）、线（所在位置的上下、左右、升降、弯曲）特征，结合题目中给定的化学方程式和数据，应用概念、规律进行推理判断．但识图是关键，笔者认为应以横坐标的不同含义把图象分为两大类：

①时间（t）类，②压强（p）或温度（T）类．这两类的特征分别如下．

（一）、时间（t）类

1．图象中总有一个转折点，这个点所对应的时间为达到平衡所需时间，时间的长短可确定化学反应速率的大小，结合浓度、温度、压强对化学反应速率的影响规律，可确定浓度的大小，温度的高低和压强的大小．

2．图象中总有一段或几段平行于横轴的直线，直线上的点表示可逆反应处于平衡状态．

3．这几段直线的相对位置可确定化学平衡移动的方向．固定其它条件不变，若因温度升降引起的平衡移动，就可确定可逆反应中是Q＞0还是Q＜0；若因压强增减引起的平衡移动，就可确定气态物质在可逆反应中，反应物的系数和与生成物的系数和之间的相对大小．

（二）、压强（p）或温度（T）类

1．图象均为曲线．

2．曲线上的点表示可逆反应在相应压强或温度下处于平衡状态；而不在曲线上的点表示可逆反应在相应压强或温度下未达到平衡状态，但能自发进行至平衡状态．

3．曲线的相对位置、变化趋势决定了化学平衡移动的方向．固定其它条件不变，若温度变化引起的平衡移动，即可确定可逆反应中是Q＞0还是Q＜0；若因压强改变引起的平衡移动，即可确定气态物质在可逆反应中反应物的系数和与生成物的系数和之间的相对大小

等效平衡的探讨

1、定温、定容条件下的等效平衡　

例5：

在一个固定容积的密闭容器中加入2molA和1molB，发生反应2A（g）+B（g）≒3C（g）+D（g），达到平衡时，C的浓度为wmol/L。

若维持容器的容积和温度不变，按下列情况配比为开始浓度，达到平衡后C的浓度仍为wmol/L的是（　　）　

A、4molA+2molB　

B、2molA+1molB+3molC+1molD

C、3molC+1molD+1molB　

D、3molC+1molD　

E、1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molD

［解析］

这是一道关于等效平衡的题，常用极端假设法分析。

将“3molC+1molD”转化为“2molA+1molB”将.5molC+0.5molD”转化为“1molA+0.5molB”。

则B组起始状态相当于4molA+2molB”，C组起始状态相当于“2molA+2molB”，E组起始状态相当于“2molA+1molB”。

显然，A、B、C组的起始量与“2molA+1molB”　的起始量不同，均不能达到与其相同的平衡状态，而D、E组的起始量与“2molA+1molB”　的起始量相同，能达到与其相同的平衡状态。

故正确答案为D、E。

答案：

DE　

例6．在一定温度下，把2molSO2和1molO2通入一个一定容积的密闭容器里，发生反应2SO2+O2

2SO3，当此反应进行到一定程度时，就处于化学平衡状态。

若该容器中维持温度不变，令a、b、c分别代表初始时SO2、O2和SO3的物质的量。

如果a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的体积分数仍跟上述平衡时完全相同。

请填写下列空白：

（1）若a=0，b=0，则c=____。

（2）若a=0.5mol，则b=____，c=____。

（3）a、b、c取值必须满足的一般条件是（请用两个方程式