《化學(xué)平衡狀態(tài)》教案

《化學(xué)平衡狀態(tài)》教案

§3.2 化學(xué)平衡

（ 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?？赡娣磻?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(kāi)始、從生成物開(kāi)始、還是從反應(yīng)物和生成物同時(shí)開(kāi)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(kāi)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(kāi)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