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§3.2化学平衡
(2化学平衡状态)
【归纳与整理】
一、可逆反应
1.概念:在条件下,既能向方向进行,同时又能向方向进行的反应称为可逆反应。
2.表示:采用“”表示,如:Cl2+H2OH++Cl-+HClO
3.特点:可逆反应在同一体系中同时进行。可逆反应进行一段时间后,一定会达到状态
二、化学平衡状态
在下的反应里,正反应速率和逆反应速率相等,反应体系中所有参加反应的物质的(溶液中表现为)保持恒定的状态。
在平衡时,反应物和生成物均处于中,反应条件不变,反应混合物的所有反应物和生成物的或保持不变
三、化学平衡的特征
1.逆:研究对象必须是反应
2.动:化学平衡是平衡,即当反应达到平衡时,正反应和逆反应仍都在进行(可通过
证明)
3.等:正反应速率等于逆反应速率0
4.定:反应混合物中,各组分的或保持一定
5.变:化学平衡状态是有条件的、相对的、暂时的,改变影响平衡的条件,平衡会被破坏,直至达到新的平衡。
6.同:在恒温恒容时,根据化学方程式的化学计量关系,采用极限思维的方法,换算成反应物或生成物后,若对应各物质的物质的量相同时,达到平衡后平衡状态相同。无论投料从反应物开始、从生成物开始、还是从反应物和生成物同时开始。
四、化学平衡的标志
1.本质标志
对给定的反应:mA+nBpC+qD(A、B、C、D均为气体),当v正=v逆时,有:
即:
2.等价标志
(1)可逆反应的正、逆反应速率不再随时间发生变化。
(2)体系中各组成的物质的量浓度或体积分数、物质的量分数保持不变。
(3)对同一物质,单位时间内该物质所代表的正反应的转化浓度和所代表的逆反应的转化浓度相等。
(4)对同一反应而言,一种物质所代表的正反应速率,和另一物质所代表的逆反应速率的比值等于它们的化学方程式中化学计量数之比。
3.特殊标志
“特殊标志”是指在特定环境、特定反应中,能间接衡量某一可逆反应是否达到化学平衡状态的标志。离开上述界定,它们不能作为一般反应是否达到化学平衡的判断依据。
(1)压强
①对于反应前后气态物质化学计量数有变化的可逆反应,当体系总压强不变时,可逆反应处于化学平衡状态。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对于化学反应前后气体的化学计量数没有变化的可逆反应,当体系总压强不变时,可逆反应处于化学平衡状态。如:H2(g)+I2(g)2HI(g)、CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)等。
(2)气体平均摩尔质量
数学表达式:
①均为气体参与的可逆反应:
当△n(g)≠0,一定时,可逆反应处于化学平衡.如N2(g)+3H2(g)2NH3(g)、
2NO2(g)N2O4(g)、2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)
当△n(g)=0,为一定时,可逆反应处于化学平衡。如:
H2(g)+I2(g)2HI(g)、CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
②有非气体参与的可逆反应,需具体问题具体分析:
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)根据①进行判断
CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s)根据①进行判断
2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)
(3)气体密度
数学表达式:
恒容:总为恒值,不能作平衡标志
①各组分均为气体△n(g)=0.总为恒值,不能作平衡标志
△n(g)≠0.为一定值时,则可作为标志
恒容:为一定值时,一般可作标志
恒压:△n(g)=0.为一定值时,一般可作标志
(4)体系中气体的颜色
有色气体参加反应的平衡体系的颜色观察,往往与观察的角度和具体的操作方法有关。
〖例1〗如右图所示,针筒中充有50mLNO2
(2NO2N2O4),并建立了相应的平衡。
⑴当迅速地将针筒里的气体压缩至25mL,
此时从a方向观察到的混合体系的颜色
变化是;若从b方向观察
到的颜色变化是。试通过
分析,说明从a、b不同角度观察到的
颜色变化表征了何种物理量在此加压
过程中的变化特点:
a方向,b方向。
⑵若缓缓将针筒里的气体压缩至25mL,则从a方向观察到的颜色变化是。
⑶若在⑴操作条件下所得平衡体系的平均相对分子质量为1;⑵的操作条件下的平衡体系的平均相对分子质量为2,则1和2的关系是12。
〖例2〗在一定温度下,在固定体积的密闭容器中进行可逆反应:N2+3H22NH3。该反应达到平衡的标志是________________
A.3v(H2,正)=2v(NH3,逆)
B.单位时间生成mmolN2的同时生成3mmolH2
C.N2、H2、NH3各物质浓度不再随时间而变化
D.容器内的总压强不再随时间而变化
E.混合气体的密度不再随时间变化
F.单位时间内N-H键的形成和断开的数目相等
G.N2、H2、NH3的分子数之比为1∶3∶2
H.2c(N2)=c(NH3)
〖例3〗下列方法中可以证明2HIH2+I2(g)已达平衡的是________________
A.单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolHI
B.一个H-H键断裂的同时有两个H-I键断裂
C.分子组成HI%=I2%
C.速率v(H2)=v(I2)=v(HI)/2
E.c(HI)∶c(H2)∶c(I2)=2∶1∶1
F.温度和体积一定时,某一生成物浓度不再变化
G.条件一定,混合气体的平均分子质量不再发生变化
H.温度和体积一定时,混合气体的颜色不再变化
I.温度和压强一定时,混合气体的密度不再变化
〖例4〗下列说法中能说明2NO2N2O4已达到平衡状态的是_________
A.温度和体积一定时,容器内压强不再变化
B.温度和体积一定时,某一生成物浓度不再变化
C.条件一定,混合气体的平均相对分子质量不再变化
D.温度和体积一定时,混合气体的颜色不再变化
E.温度和压强一定时,混合气体的密度不再变化
【基本练习】
1.当反应2SO2+O22SO3达到平衡后,向容器中加入一定量的18O2,经过一段时间后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)在一定温度下,反应A2(g)十B2(g)2AB(g)达到平衡的标志是:()
A.单位时间生成nmol的A2同时生成nmol的AB
B.容器内的总压强不随时间变化
C.单位时间生成2nmol的AB同时生成nmol的B2
D.单位时间生成nmol的A2同时生成nmol的B2
3.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.在等温等容的条件下,能说明A(s)+2B(g)C(g)+D(g)达到平衡状态的标志是
A.体系的总压B.混合气体的平均分子量
C.反应物B的浓度D.混合气体的总物质的量
4.可逆反应2SO2+O22SO3,正反应速度分别用、、[molL-1min-1]表示,逆反应速度分别用、、[molL-1min-1]表示。当达到平衡时正确的关系是
A.=B.=C.=D.=2
5.恒温、恒压下,nmolA和1molB在一个容积可变的容器中发生如下反应:A(g)+2B(g)2C(g)一段时间后达到平衡,生成amolC。则下列说法中正确的是:
A.物质A、B的转化率之比为1:2
B.当v正A.=2v逆(C)时,可断定反应达到平衡
C.若起始时放入3nmolA和3molB,则达平衡时生成3amolC
D.起始时刻和达平衡后容器中的压强比为(1+n):(1+n-)
6.有可逆反应C(g)+H2OH2(g)+CO(g)处于平衡状态,当平衡向左移动时,混和气体相对平均分子量变化正确的是下列选项中的
A.增大B.减小C.不变D.前三种均有可能
7.反应:NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)已达平衡。若增大压强,平衡移动,但混合气体的平均相对分子质量不变。下列说法正确的是
A.原混合气体的平均相对分子质量为30
B.原混合气体的平均相对分子质量为28
C.起始时,NH3与CO2的体积比为13:14
D.起始时,NH3与CO2的体积比为14:15
参考答案
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
作为优秀的教学工作者,在教学时能够胸有成竹,教师要准备好教案,这是教师的任务之一。教案可以让学生们充分体会到学习的快乐,减轻教师们在教学时的教学压力。教案的内容具体要怎样写呢?下面是由小编为大家整理的“化学平衡学案”,仅供参考,欢迎大家阅读。
《化学平衡》学案
一、高考目标
1.知识目标:
(1)了解化学平衡建立的过程。理解化学平衡常数的含义,能够利用化学平衡常数进行简单的计算。
(2)理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率和化学平衡的影响,认识其一般规律。
2.能力目标
(1)通过实验探究,培养学生设计实验方案,分析实验现象,获取有价值信息的能力;
(2)培养学生分析处理实验数据,从数据中获取信息、总结规律的能力;
3.情感、态度与价值观
(1)体验化学实验对化学理论发展的贡献;
(2)通过化学平衡的相对性认识事物的相对性。
二、重点、难点内容解析
重点:化学平衡过程的建立。
难点:(1)理解平衡移动原理的涵义;
(2)学会等效平衡一类问题的处理。
三、导学提纲
第一讲:化学反应进行的限度
一.化学平衡状态及特征
1.化学平衡状态是指。
2.化学平衡状态的特征
(1)“逆”:化学平衡研究的对象是,各物质的转化率必小于。
(2)“动”:即化学平衡是,正反应和逆反应仍在进行。类似的体系还有哪些?
(3)“等”:是指,必须用同一物质来表示,这是化学平衡状态的本质特征。
(4)“定”:由于,平衡混合物中各组分的浓度及体积(或质量分数)。
(5)“变”:外界条件改变导致,原化学平衡被破坏,从而发生平衡移动直至建立新平衡。
[典型例题].化学平衡的标志和判断先做《创新设计》P133典范1、跟踪1、2。总结本类型的做答规律
二.化学平衡常数
1、分别写出反应FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl、CH3COOH+NH3H2OCH3COONH4+H2O平衡常数表达式:、。
思考:2、平衡常数的意义3、平衡常数的影响因素
4、互为可逆的两个化学反应,平衡常数之积有何关系?总反应与各分步反应的平衡常数(K总、K1、K2、K3)有何关系?一定温度下,一个化学反应是否只有一个化学平衡常数?
三.影响化学平衡的条件与平衡移动原理
思考:影响化学平衡移动的条件有哪些?为什么是这些因素?它们是如何影响的?从理论上给出解释。
条件的变化V正、V逆变化平衡移动的方向理论解释
浓度增大反应物的浓度
减少生成物的浓度
减少反应物的浓度
增大生成物的浓度
压强2NO2(g)N2O4(g)
增大
减小
温度2NO2N2O4△H0
升高
降低
以N2+3H22NH3△H0画出增大反应物的浓度、减少反应物的浓度、加压、减压、升温、降温的平衡移动图像
四.平衡转化率
1、对于反应aA(气)+bB(气)cC(气)+dD(气),反应物A的平衡转化率的表达式;
2、在一个容积为2L的容器中,对于可逆反应2SO2(气)+O2(气)2SO3(气),SO2和O2起始时的物质的量分别为20mol和10mol,达到平衡时,SO2的转化率为80%,则该反应的平衡常数为。
3、对于反应aA(气)+bB(气)cC(气)+dD(气),
(1)、增加A物质,则B的转化率;A物质的转化率。
(2)、若起始时物质的量之比A:B=1:1,则A和B的转化率之比=;
若起始时物质的量之比A:B=a:b,则A和B的转化率之比=;
(3)、若a+bc+d,在反应达平衡的基础上,以起始时物质的量之比投入A和B,则A和B的转化率
若a+b=c+d,在反应达平衡的基础上,以起始时物质的量之比投入A和B,则A和B的转化率
若a+bc+d,在反应达平衡的基础上,以起始时物质的量之比投入A和B,则A和B的转化率
五.对于气体反应的平衡体系,有以下几种情况,以N2+3H22NH3为例分析:
a.恒容时,(1)充入N2或H2,平衡;(2)充入Ar,平衡;
b.恒压时,充入Ar,平衡。
六.平衡图象
解题思路点拨:先看面,即横坐标、纵坐标的含义;再看线,是恒温线还是恒压线或者其它意思;最后看点即拐点、交点等,还要做适当的辅助线。联系化学平衡移动及反应速率的有关来解决。
跟踪练习:《创新设计》P140典例示范2;跟踪演练4、5
七.等效平衡
(1)在一定条件下(定温、定容或定温、定压)对同一可逆反应,无论反应从何处开始均可达到平衡且任何同一个的组分的含量相同,这样的平衡互称为等效平衡。
(2)等效平衡的规律
“两类反应”即前后气体体积数相等和前后气体体积数不相等;“两种容器”即恒温恒容、恒温恒压。
解题思路:①对于反应前后气体物质的量不等的反应
A定温、定容时.,改变起始加入情况,只要按化学计量数换算成平衡方程式左右两边同一物质的物质的量与原平衡相等就可以建立等效平衡。
B.定温、定压时,改变起始加入情况,只要按化学计量数换算成平衡方程式左右两边同一物质的物质的量之比与原平衡相等就可以建立等效平衡。
②对于反应前后气体物质的量相等的反应
不论定温、定容时还是定温、定压时,改变起始加入情况,只要按化学计量数换算成平衡方程式左右两边同一物质的物质的量之比与原平衡相等就可以建立等效平衡。
(3)等效平衡的建立
一般通过建立假想平衡状态去比较分析新旧平衡,以下例来说明
在一密闭容器中充入1molNO2建立如下平衡:2NO2N2O4,测得NO2的转化率为a%。容积和温度不变的条件下再充入1molNO2,待新平衡建立时,又测得NO2的转化率为b%则a、b的大小关系为
解此类题一般建立如下思维模型:
由于压缩,平衡Ⅱ向右移动达到平衡Ⅲ时转化率增大,必有a1%b%,又由于相同条件下平衡Ⅰ与平衡Ⅱ等效,即转化率相等a1%=a%,所以a%b%,即ab
文章来源:http://m.jab88.com/j/19296.html
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