高中化学23化学平衡教案新人教版选修4.docx
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高中化学23化学平衡教案新人教版选修4
化学平衡
课题
选修4第二章化学反应速率和化学平衡
第三节化学平衡
设计教师
授课教师
时间
课型
新授课
课时
4
教学
目标
1、理解可逆反应、化学平衡的定义
2、理解化学平衡的特征及其判断
3、掌握影响化学平衡移动的因素
4、了解等效平衡
重点
难点
1、化学平衡的判断
2、影响化学平衡的因素
3、根据化学平衡常数进行简单的计算
教法
探究，讲练结合
教具
教学案白板
教学过程设计
教材处理
师生活动
【第一课时】化学平衡状态
一、可逆反应和不可逆反应
1、可逆反应
在相同条件下，既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行的反应。
用≒表示
2、特征双向性——正、逆反应两个方向
双同性——在相同条件下，正、逆反应同时进行
共存性——反应物转化率小于100%，反应物与生成物共存
二、化学平衡状态
1、化学平衡的建立
以CO+H2O（g）CO2+H2反应为例:
在一定条件下，将0.01molCO和0.01molH2O（g）通入1L密闭容器中，开始反应：
反应刚开始时：
反应物的浓度，正反应速率，
生成物的浓度为，逆反应速率为；
反应进行中：
反应物的浓度，正反应速率，
生成物的浓度，逆反应速率。
肯定最终有一时刻，正反应速率与逆反应速率，此时，反应物的浓度，生成物的浓度也，即达到了化学平衡状态，如上图所示。
2、化学平衡状态定义：
在一定条件下的可逆反应里，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浓度或百分含量保持恒定的状态，叫做化学平衡状态，简称化学平衡。
3、化学平衡的特征：
逆——研究对象必须是可逆反应
等——正、逆反应速率相等
动——化学平衡是一个动态平衡
定——在平衡体系中，各组分的含量保持一定
变——改变影响平衡的条件，平衡会发生移动，达到新的平衡
4、达到平衡的标志：
以mA（g）+nB（g）pC（g）为例
直接标志：
①速率关系：
正反应速率与逆反应速率相等：
A消耗速率与A的生成速率相等，A的消耗速率与C的消耗速率之比等于m：
p，B生成速率与C的生成速率之比等于n：
p。
②各物质的百分含量保持不变。
间接标志：
①混合气体的总压强、总体积、总物质的量不随时间的改变而改变。
（注：
m+n≠p）
②各物质的浓度不随时间的改变而改变。
③各物质的物质的量不随时间的改变而改变。
④各气体的体积、各气体的分压不随时间的改变而改变。
【练习】.对于密闭容器中的可逆反应：
mA（g）+nB（g）pC（g）+qD（g），根据对化学平衡概念的理解，判断下列各情况下，是否达到平衡。
可能的情况举例
否能判断达平衡
混合物体
系中各成
分的含量
①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定
②各物质的质量或各物质的质量分数一定
③各气体的体积或体积分数一定
④总体积、总压强、总物质的量一定
正、逆
反应速率
的关系
①单位时间内消耗了mmolA，同时生成mmolA
②单位时间内消耗了nmolB，同时消耗了pmolC
③v（A）：
v（B）：
v（C）：
v（D）=m：
n：
p：
q
压强
①其他条件不变，m+n≠p+q时，总压强一定
②其他条件不变，m+n=p+q时，总压强一定
平均相对分
子质量M
①当m+n≠p+q时，M一定
②当m+n=p+q时，M一定
温度
其他条件一定时，体系温度一定
体系密度
其他条件一定时，密度一定
其他
组成成分有颜色时，体系颜色不再变化
巩固练习
1.可逆反应达到平衡的重要特征是（）
A.反应停止了B.正逆反应的速率均为零
C.正逆反应都还在继续进行D.正逆反应的速率相等
2.可逆反应2NO22NO+O2在密闭容器中反应，达到平衡状态的标志是（）
①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2
②单位时间内生成nmolO2的同时，生成2nmolNO
③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态
④混合气体的颜色不再改变的状态
⑤混合气体的密度不再改变的状态
⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
A．①④⑥B．②③⑤C．①③④D．①②③④⑤⑥
3.可以说明密闭容器中可逆反应P（g）+Q（g）R（g）+S（g）在恒温下已达平衡的是（）
A.容器内压强不随时间变化B.P和S生成速率相等
C.R和S的生成速率相等D.P、Q、R、S的物质的量相等
【第二课时】化学平衡的移动
一、化学平衡状态的移动
1、化学平衡的移动：
在一定条件下，可逆反应达到化学平衡状态，如果改变影响平衡的条件，如浓度、压强、温度等，化学平衡状态被破坏，即正、逆反应速率不等，直至正、逆反应速率再次相等，在新的条件下达到新的平衡。
当一个可逆反应达到化学平衡状态时，改变外界条件，使v正v逆，
平衡就会发生移动，最终v′正v′逆，达到新的化学平衡状态。
若改变外界条件，引起v正v逆，平衡向正反应方向移动；
若改变外界条件，引起v正v逆，平衡向逆反应方向移动；
如果改变外界条件v正、v逆也改变，但改变后v正v逆，则平衡不移动。
二、外界条件对化学平衡移动的影响
二、外界条件对化学平衡状态的影响
1.浓度对化学平衡的影响：
观察实验
[实验2—5]方程式：
Cr2O72－+H2O2CrO42－+2H+
（橙色）（黄色）
编号
1
2
步骤
滴加3-10滴浓硫酸
滴加10-20滴6mol·L—1NaOH
K2Cr2O7溶液
[实验2—6]方程式：
FeCl3+3KSCNFe（SCN）3+3KCl
（浅黄色）（无色）（血红色）（无色）
编号
1
2
步骤
（1）
滴加饱和FeCl3溶液
滴加1mol·L—13KSCN溶液
现象
步骤
（2）
滴加NaOH溶液
滴加NaOH溶液
现象
结论
（1）结论：
在其他条件不变的情况下
增大反应物浓度或减小生成物浓度，都可以使平衡向移动；
增大生成物浓度或减小反应物浓度，都可以使平衡向移动。
（2）用v-t图表示化学平衡的移动：
vv
例：
0t0t
①旧的化学平衡②增大反应物的浓度后新的化学平衡的移动
（3）应用：
在工业生产中适当增大廉价的反应物的浓度，使化学平衡向正反应方向移动，可以提高价格较高原料的转化率，以降低生产成本。
填空：
浓度的变化
V正V逆的变化
V正V逆变化的相对大小
平衡移动的方向
增大反应物浓度
减少反应物浓度
增大生成物浓度
减少生成物浓度
用v-t图表示下列平衡的移动：
①减少反应物的浓度②增大生成物的浓度③减少生成物的浓度
2.压强对化学平衡的影响：
如可逆反应aA（g）+bB（g）cC（g）
（1）推断：
若a+b﹥c即反应前气体体积大于反应后气体体积：
①增大体系的压强，V正和V逆都增大，但V正增大的倍数于V逆增大的倍数，则平衡向反应方向移动。
②减小体系的压强，V正和V逆都减小，但V正减小的倍数于V逆减小的倍数，则平衡向反应方向移动。
（2）v—t图：
如右图。
注意：
与浓度的影响v—t图有
何差别？
【练习】：
作出a+b﹤c和a+b=c时的v—t图
（3）规律：
①.对反应前后气体总体积发生变化的化学反应，在其他条件不变的情况下，增大压强，会使化学平衡向着体积＿＿＿＿的方向移动；减小压强，会使化学平衡向着体积＿＿＿＿＿＿的方向移动。
②.反应前后气态物质的总体积没有发生变化，增大或减小压强都使化学平衡移动。
③.如果平衡混合物都是固体或液体，改变压强使化学平衡移动。
④.加入惰性气体后平衡体系是否发生移动或如何移动，取决于平衡体系中V正和V逆是否变化或变化的相对大小。
3.温度对化学平衡的影响：
（1）总结规律：
以2NO2（g）N2O4（g）△H<0为例，观察实验2—7并填表：
温度改变
V正和V逆的变化
V正V逆的变化大小
平衡是否移动
平衡移动方向
升高温度
降低温度
（2）v—t图：
如下图。
4.催化剂对化学平衡有何影响？
通过对变化的分析可知：
催化剂可的增加正逆反应速率，平衡移动。
但催化剂能反应到达平衡所需的时间。
思考后作出v—t图：
P
5.勒夏特列原理：
如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强、温度）平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。
理解：
①只适用于判断“改变影响平衡的一个条件”时平衡移动的方向；
②.仅使用勒夏特列原理于已达平衡的反应体系，对不可逆过程或未达到平衡的过程的可逆反应均不能使用勒夏特列原理；
③.“减弱影响”不等于“消除影响”；
④.勒夏特列原理不仅适用于化学平衡，也适用于其他平衡体系，如溶解平衡、电离平衡、水解平衡等。
但它不能解决反应速率的快慢问题。
6.总结：
化学反应速率、化学平衡、平衡移动三者之间的关系，
以反应：
mA（g）+nB（g）pC（g）+qD（g）ΔH为例
反应
特征
改变条件
改变条件瞬间
达到平衡前
平衡移动方向
达到新平衡
V正
V逆
V正与V逆
的关系
A转
化率
B转化率
ΔH<0
升高温度
↑
↑
<
←
↓
↓
降低温度
ΔH＞0
升高温度
↑
↑
>
→
↑
↑
降低温度
m+n<
p+q
加入惰性气体
定温定容
—
—
=
—
—
—
定温定压
增大压强
减小压强
m+n=
p+q
加入惰性气体
定温定容
—
—
=
—
—
—
定温定压
增大压强
减小压强
m+n>
p+q
加入惰性气体
体积不变
—
—
=
—
—
—
体积变大
增大压强
减小压强
【第三课时】化学平衡常数
一、化学平衡常数
当一个可逆反应达到化学平衡状态时，反应物和生成物的浓度之间具有定量关系。
根据教材P28--29的内容以及浓度关系数据表，
分析并验算表中所给的数据，可以得到结论：
1、定义：
在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡状态时，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。
这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数）。
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平衡时，K==
3、平衡常数的意义：
（1）平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度（也叫反应的限度）。
K值越大，表示反应进行得，反应物转化率；
K值越小，表示反应进行得，反应物转化率。
一般的说，当K＞105时，该反应进行的就基本完全了。
（2）判断正在进行的可逆是否平衡及反应向何方向进行：
对于可逆反应：
mA（g）+nB（g）pC（g）+qD（g），在一定温度下的任意时刻，反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系：
Qc=Cp（C）·Cq（D）/Cm（A）·Cn（B），叫该反应的浓度商。
Qc＜K，反应向进行；
Qc＝K，反应处于平衡状态；
Qc＞K，反应向进行。
（3）利用Ｋ可判断反应的热效应
若升高温度，Ｋ值增大，则正反应为反应（填“吸热”或“放热”）；
若升高温度，Ｋ值减小，则正反应为反应（填“吸热”或“放热”）。
（4）用平衡常数可分析改变某一物质的浓度后平衡移动的方向。
4、使用平衡常数应注意的几个问题：
（1）、化学平衡常数只与有关，与反应物或生成物的浓度无关；
（2）、在平衡常数表达式中：
水（液态）的浓度、固体物质的浓度不写；
（3）、化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关；
①将化学计量数扩大或缩小，K值可能会相应改变。
②可逆反应的K（正）与K（逆）互为倒数。
③若干方程式相加（减），则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积（商）。
【练习】写出下列反应的平衡常数的表达式
①FeO（s）+CO（g）Fe（s）+CO2（g），K=
②2CO（g）+O2（g）2CO2（g），K=
③CaCO3（s）CaO（s）+CO2（g），K=
5、反应物的转化率
某个指定反应物的转化率=×100%
=×100%=×100%
转化率越大，反应越
6、有关化学平衡常数的计算：
阅读30页例1和例2。
【第四课时】等效平衡
一、等效平衡原理
在一定条件（定温、定压或定温、定容）下，对于同一可逆应，只要起始时加入物质的物质的量不同，而达到平衡时，同种物质的物质的量或物质的量分数（或体积分数）相同，这样的平衡称为等效平衡。
即对于一个确定的可逆反应，化学平衡状态只与条件（T、c、p）有关，而与建立平衡的途径无关。
如，常温常压下，可逆反应：
2SO2+O22SO3
①2mol1mol0mol
②0mol0mol2mol
③0.5mol0.25mol1.5mol
①从正反应开始，②从逆反应开始，③从正逆反应同时开始，由于①、②、③三种情况如果按方程式的计量关系折算成同一方向的反应物，对应各组分的物质的量均相等（如将②、③折算为①），因此三者为等效平衡
二、等效平衡规律
根据反应条件（定温、定压或定温、定容）以及可逆反应的特点（反应前后气体分子数是否相等），可将等效平衡问题分成三类：
1.在定温（T）定容（V）条件下，对于反应前后气体分子数改变的可逆反应只改变起始时加入物质的物质的量，如通过可逆反应的化学计量数比换算成同一半边的物质的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效。
即：
定容，量相同。
（此种情况下又称等同平衡，即两平衡完全相同，此法又称极限法）。
例1．在一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），达到平衡，c的浓度为wmol/L。
若维持容器体积和温度不变，下列四种配比作为起始物质，达平衡后，c的浓度仍为wmol/L的是
A.4molA+2molBB.1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molD
C.3molC+1molD+1molBD.3molC+1molD
解析：
根据方程式中各化学计量数进行转换可得：
A.4molA+2molB==2（2molA+1molB）
B.1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molD==2molA+1molB
C.3molC+1molD+1molB==（2molA+1molB）+1molB
D.3molC+1molD==（2molA+1molB）
答案：
BD
2.在定温（T）定容（V）条件下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，只要反应物（或生成物）的物质的量之比与原平衡相同，则两平衡等效。
注意：
此等效平衡不一定是等同平衡，即所得两平衡体系中各物质的量成比例。
例2．恒温恒容下，可逆反应2HI（气）H2（气）+I2（气）达平衡。
下列四种投料量均能达到同一平衡，请填写：
起始状态物质的量n/mol
平衡时HI的物质的量n/mol
H2
I2
HI
1
2
0
a
①
2
4
0
②
1
0.5a
③
m
g（g≥2m）
解析：
①∵题干n（H2）起始:
n（I2）起始:
n（HI）平衡=1:
2:
a<==>2:
4:
2a∴n（HI）平衡=2a
②根据反应：
2HIH2+I2（气），起始状态1molHI<==>0.5molH2+0.5molI2
根据题干n（H2）起始:
n（I2）起始:
n（HI）平衡=1:
2:
a
则n（H2）起始:
n（I2）起始:
n（HI）平衡=0.5:
1:
0.5a
则H2和I2原有物质的量应为0和1-0.5=0.5mol
③设起始HI为xmol∵xmolHI<==>0.5xmolH2+0.5xmolI2
∴n（H2）起始=（m+0.5x）moln（I2）起始=（g+0.5x）mol
又∵n（H2）起始:
n（I2）起始=（m+0.5x）:
（g+0.5x）=1:
2∴x=2（g-2m）
设n（HI）平衡为ymol，
则n（I2）起始:
n（HI）平衡=2:
a=（g+0.5x）:
y∴y=（g-m）a
解题规律：
此条件下，只要换算到同一半边时，反应物（或生成物）的物质的量的
比例与原平衡相等，则两平衡等效。
3.在定温（T）定压（P）条件，改变起始时加入物质的物质的量，只要按化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量之比与原平衡相同，则达平衡后与原平衡等效。
反之，等效平衡时，物质的量之比与原建立平衡时相同。
即等压，量相当。
例3．Ｉ．恒温、恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下反应：
Ａ（g）＋Ｂ（g）Ｃ（g）
（１）若开始时放入1molA和1molB，到达平衡后，生成amolC，这时Ａ的物质的量为__________mol。
（２）若开始时放入3molA和3molB，到达平衡后，生成Ｃ的物质的量为mol；
（３）若开始时放入xmolA、2molB和1molC，到达平衡后，A和C的物质的量分别是ymol和3amol，则x=___mol，y=___mol。
平衡时，B的物质的量___
A.大于2molB.等于2molC.小于2molD.可能大于、等于或小于2mol
（４）若在（３）的平衡混合物中再加入3molC，待再次到达平衡后，C的物质的量分数是____________。
II．若维持温度不变，在一个与（Ｉ）反应前起始体积相同、且容积固定的容器中发生上述反应
（５）开始时放入1molA和1molB到达平衡后生成bmolC。
将b与（１）小题中的a进行比较_________
A.abC.a=bD.不能比较a和b的大小
作出此判断的理由是__________________________________________。
答案：
（1）（1—a）mol；
（2）3a；（3）X=2mol，Y=（3—3a）mol。
D；
（4）a/（2—a）；（5）B增大压强，平衡右移。
解题规律：
此条件下，只要按化学计量数换算到同一半边后，各物质的量之比与原平衡相等，则两平衡等效。
4.总结：
等效平衡的条件:
mA（g）+nB（g）pC（g）+qD（g）
条件
反应前后气体体积变化
等效条件
结果
定温定容
不相等m+n≠p+q
（△n（g）≠0）
需保证极值换算后
的起始投料相同。
两次平衡时各组分百分
含量、n、c均相同
相等m+n＝p+q
（△n（g）＝0）
保证极值换算后，
起始投料比例相同
两次平衡时各组分百分含量相同，n、c同比例变化
定温定压
不相等m+n≠p+q
保证极值换算后的
起始投料比例相同
两次平衡时各组分百分含量、c相同，n同比例变化
相等m+n＝p+q
三、等效平衡原理的应用：
在判断两平衡体系的关系时，可改变其中一个体系的初始条件，使之与另一体系成等效平衡，再恢复到原来条件，判断平衡如何移动，即可得出两平衡体系的关系。
此法称为“虚拟法”。
巩固练习
1.下列关于平衡常数的说法中，正确的是（）
A.在平衡常数表达式中，反应物浓度用起始浓度，生成物浓度用平衡浓度
B.在任何条件下，化学平衡常数都是同一个常数
C.平衡常数的大小只与温度有关，而与浓度、压强、催化剂等无关
D.从平衡常数的大小可以推断出一个反应进行的程度
2.可逆反应C（s）+CO2（g）2CO（g）在一定温度下其平衡常数为K，下列条件的变化
中能使K值变化的是（）
A.使C（s）的表面积变大B.增大压强C.降低温度D.使用负催化剂
3.等物质的量的X与Y在密闭容器中进行可逆反应X（g）+Y（g）2Z（g）+W（s）ΔH＜0，
下列说法正确的是（）
A.在平衡常数K值越大，X的转化率越高
B.达到平衡时，反应速率V正（X）=2V逆（Z）
C.达到平衡后，降低压强正向反应速率减小的倍数小于逆向反应速率减小的倍数
D.达到平衡后，升高温度或增大压强都有利于该反应平衡向逆反应方向移动
4.某温度时，反应CO（g）+1/2O2（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（）
A1/KB（K）2C1/（K）2D1/（K）1/2
5.高温下，某反应达到平衡，平衡常数K=c（CO）·c（H2O）/c（CO2）·c（H2）。
恒容时，温度升高，H2浓度减小。
下列说法正确的是（）
A．该反应的焓变为正值B．恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小
C．升高温度，逆反应速率减小D．该反应的化学方程式为CO＋H2OCO2＋H2
6.对平衡CO2（g）CO2（aq）.△H=—19.75kJ·mol－1，为增大二氧化碳气体在水中的溶解度，应采用的方法是（）
A．升温增压B．降温减压C．升温减压D．降温增压
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