化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡(選修4)教案.doc

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______________________________________________________________________________________________________________ 2-1 化學(xué)反應(yīng)速率 【教學(xué)目標(biāo)】之知識(shí)與技能 1、了解化學(xué)反應(yīng)速率的含義、測(cè)量方法 2、探究對(duì)同一反應(yīng)，用不同物質(zhì)的濃度變化來(lái)表示的反應(yīng)速率，它們之間的關(guān)系 3、理解化學(xué)反應(yīng)速率的表達(dá)式及其簡(jiǎn)單計(jì)算 【教學(xué)目標(biāo)】之過(guò)程與方法 通過(guò)學(xué)習(xí)化學(xué)反應(yīng)速率的測(cè)量方法，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力 【教學(xué)目標(biāo)】之情感態(tài)度與價(jià)值觀 通過(guò)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的學(xué)習(xí)，感悟其在生產(chǎn)、生活中和科學(xué)研究中的作用，提高對(duì)化學(xué)科學(xué)的認(rèn)識(shí) 【教學(xué)重點(diǎn)】化學(xué)反應(yīng)速率的表達(dá)式及其簡(jiǎn)單計(jì)算 【教學(xué)難點(diǎn)】化學(xué)反應(yīng)速率的表達(dá)式及其簡(jiǎn)單計(jì)算 【教學(xué)方法】討論、實(shí)驗(yàn)探究、推理 【課時(shí)安排】2課時(shí) 【教學(xué)過(guò)程】 一、化學(xué)反應(yīng)速率 1、化學(xué)反應(yīng)速率 ⑴表示方法：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加來(lái)表示 ⑵表達(dá)式：v(B)＝＝ 【注意】 【思考】在反應(yīng)：C(s)＋H2OCO(g)＋H2(g)反應(yīng)中，加入一定量的C，反應(yīng)的速率將如何變化？為什么？ 【注意】③在一定溫度下，固態(tài)或純液體物質(zhì)，單位體積里的物質(zhì)的量保持不變，即物質(zhì)的量濃度看作常數(shù)，因此，一般不用固體或純液體表示化學(xué)反應(yīng)速率 【練習(xí)1】（見(jiàn)教材P17）在密閉容器中，合成氨的反應(yīng)N2＋3H22NH3，開(kāi)始時(shí)N2的濃度為8 mol/L，H2的濃度為20 mol/L，5 min后N2的濃度為6 mol/L，求參加反應(yīng)的各物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率 【思考】對(duì)同一反應(yīng)，用不同物質(zhì)的濃度變化所表示的反應(yīng)速率的數(shù)值是可能不同，請(qǐng)思考為什么不同？它們之間有什么關(guān)系？ 【講解】v(N2 )∶v(H2 )∶v(NH3)＝0.4∶1.2∶0.8＝1∶3∶2 ⑶規(guī)律：在同一反應(yīng)中： 【應(yīng)用1】判斷速率關(guān)系是否正確 【練習(xí)2】已知4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)，若反應(yīng)速率分別用v(NH3)、v(O2)、v( NO)、v( H2O)表示，則正確的關(guān)系是 A．4v(NH3)＝5v(O2) B．5v(O2)＝6v( H2O) C．2v(NH3)＝3v( H2O) D．4v(O2)＝5v( NO) 【講解】判斷速率關(guān)系是否正確時(shí)，將等式改為比例關(guān)系式進(jìn)行判斷，如A改寫為： ＝≠，因此A不正確 【應(yīng)用2】比較反應(yīng)速率的大小 【練習(xí)3】可逆反應(yīng)A(g)＋3B(g)2C(g)＋D(g)，在四種不同情況下的反應(yīng)速率如下，其中反應(yīng)進(jìn)行得最快的是 A．v(A)＝0.15 mol/(L·min) B．v(B)＝0.6 mol/(L·min) C．v(C)＝0.4 mol/(L·min) D．v(D)＝0.01 mol/(L·s) 【講解】在進(jìn)行有關(guān)反應(yīng)速率的比較時(shí)，根據(jù)“速率比等于系數(shù)比”將反應(yīng)中各物質(zhì)的速率轉(zhuǎn)化為同一個(gè)物質(zhì)的速率進(jìn)行比較 【應(yīng)用3】由各物質(zhì)的反應(yīng)速率比或變化量關(guān)系寫化學(xué)方程式 【練習(xí)4】⑴已知存在如右圖所示的變化，根據(jù)圖示請(qǐng)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：___________________________；⑵已知反應(yīng)N2＋3H22NH3，根據(jù)下圖判斷：A是______物質(zhì)的量濃度變化情況，C是______物質(zhì)的量濃度變化情況，2分鐘內(nèi)N2的平均速率是_______，（3A＋B2C H2 NH3 0.5 mol/(L·min)） 2、有關(guān)化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算——三段式 【練習(xí)5】在2 L的密閉容器中，發(fā)生下列反應(yīng)：3A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)。若最初加入的A 和B 都是4 mol，在前10 s A 的平均反應(yīng)速率為0.12 mol/(L·s)，則10 s時(shí)，容器中B的物質(zhì)的量為多少？ 【講解】由題有：△n(A)＝v(A)·△t·V＝0.12 mol/(L·s)×10 s×2 L＝2.4 mol 3A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g) n0 （mol） 4 4 0 0 △n （mol） 2.4 0.8 1.6 0.8 n10 s（mol） 1.6 3.2 1.6 0.8 【練習(xí)6】一定溫度下，向容積為2 L的真空容器中加入1 mol氮?dú)猓? mol氫氣，3 min后測(cè)得容器內(nèi)的壓強(qiáng)是起始時(shí)壓強(qiáng)的0.9倍，求此時(shí)間內(nèi)用氫氣的變化來(lái)表示反應(yīng)速率 二、化學(xué)反應(yīng)速率測(cè)定方法 1、直接觀察的某些性質(zhì)：氣泡快慢、固體質(zhì)量變化 2、依靠?jī)x器測(cè)量的性質(zhì)：溫度變化、反應(yīng)體系質(zhì)量變化、氣體體積變化 【思考】實(shí)驗(yàn)【2—1】中，還能根據(jù)反應(yīng)速率相關(guān)量的那些變化來(lái)測(cè)定該反應(yīng)的反應(yīng)速率？ 【講解】測(cè)量溶液中H＋、Zn2＋濃度的變化，測(cè)量H2的體積或質(zhì)量變化、體系的壓強(qiáng)變化、鋅粒質(zhì)量變化、反應(yīng)體系的熱量變化等 【小結(jié)】 【作業(yè)】 2-2 影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素 【教學(xué)目標(biāo)】之知識(shí)與技能 1、掌握并理解外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響實(shí)質(zhì)及影響結(jié)果 2、掌握控制化學(xué)反應(yīng)速率的方法。能夠綜合運(yùn)用外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響分析相關(guān)問(wèn)題 3、理解溫度和催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響 4、學(xué)會(huì)分析化學(xué)反應(yīng)速率的圖像 【教學(xué)目標(biāo)】之過(guò)程與方法 1、通過(guò)“濃度、壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響”的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，掌握探究問(wèn)題的方法 2、采用邊講邊實(shí)驗(yàn)的方式，增加學(xué)生動(dòng)手的機(jī)會(huì)，加深體驗(yàn)，有利于它們對(duì)溫度和催化劑等外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響的理解 【教學(xué)目標(biāo)】之情感態(tài)度與價(jià)值觀 1、通過(guò)對(duì)反應(yīng)速率控制方法的學(xué)習(xí)，感悟控制條件在生成、生活和科學(xué)研究中的作用，提高對(duì)化學(xué)科學(xué)意義的認(rèn)識(shí) 2、通過(guò)生活中的常見(jiàn)事實(shí)，讓學(xué)生在觀察、領(lǐng)悟的過(guò)程中感受化學(xué)，讓學(xué)生清楚化學(xué)與生活息息相關(guān) 【教學(xué)重點(diǎn)】濃度、壓強(qiáng)、溫度、催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響實(shí)質(zhì)及結(jié)果 【教學(xué)難點(diǎn)】濃度、壓強(qiáng)、溫度、催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響實(shí)質(zhì)及結(jié)果 【教學(xué)方法】討論、實(shí)驗(yàn)探究、推理 【課時(shí)安排】4課時(shí) 【教學(xué)過(guò)程】 【知識(shí)回顧】1、有效碰撞理論 2、化學(xué)反應(yīng)速率與活化能 【學(xué)與問(wèn)】通過(guò)必修Ⅱ的學(xué)習(xí)請(qǐng)大家想想：能夠改變反應(yīng)速率的外界條件主要有哪些？ 【講解】外界條件：①濃度、②壓強(qiáng)、③溫度、④催化劑、⑤其他：顆粒大小、溶劑等 一、濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響 【實(shí)驗(yàn)探究】演示實(shí)驗(yàn)2－2：探究不同濃度草酸與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)的速率快慢 2KMnO4＋5H2C2O4＋3H2SO4 K2SO4＋2MnSO4＋10CO2↑＋8H2O 【現(xiàn)象】加入0.2 mol/L H2C2O4溶液的試管褪色快 【結(jié)論】當(dāng)其它條件不變時(shí)： 【思考】為什么增大反應(yīng)物的濃度會(huì)增大反應(yīng)速率？ 【講解】＝×： 【學(xué)與問(wèn)】增加或減少反應(yīng)物的濃度會(huì)改變反應(yīng)速率，那么，增加固體反應(yīng)物或純液體反應(yīng)物，反應(yīng)速率是否也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變？為什么？ 【結(jié)論】對(duì)于固體物質(zhì)或純液體，一般認(rèn)為其“濃度”為常數(shù)，它們的量的改變不會(huì)影響化學(xué)反應(yīng)速率 【學(xué)與問(wèn)】我們?cè)邳c(diǎn)火的時(shí)候，是塊狀的煤炭容易燃燒，還是粉末狀的容易燃燒？為什么？ 【講解】固體反應(yīng)物顆粒的大小能影響化學(xué)反應(yīng)速率。固體顆粒小，其表面積增大，與其它反應(yīng)物接觸面積增大，有效碰撞次數(shù)增大，所以能加快化學(xué)反應(yīng)速率 【結(jié)論】一般來(lái)說(shuō)，固體反應(yīng)物表面積越大，反應(yīng)速率越大 【練習(xí)1】把下列四種X溶液，分別加進(jìn)四個(gè)盛有10mL、2mol·L－1的鹽酸的燒杯中，并且均加水稀釋至50mL，此時(shí)，X和鹽酸緩緩地進(jìn)行反應(yīng)，其中反應(yīng)速率最快的是 A．10 mL 2 mol/L B．20 mL 2 mol/L C．10 mL 4 mol/L D．20 mL 3 mol/L 【練習(xí)2】恒溫恒容的容器中進(jìn)行反應(yīng)N2O4(g)2NO2(g) △H＞0，若反應(yīng)物濃度由0.1 mol/L降到0.06 mol/L需20 s，那么，反應(yīng)物濃度由0.06 mol/L降到0.024 mol/L，需反應(yīng)的時(shí)間為（ ） A．等于18 s B．等于12 s C．大于18 s D．小于18 s 二、壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的影響 1、有氣體參加的反應(yīng)，在其他條件不變時(shí)： 【觀察】請(qǐng)仔細(xì)觀察P21圖2－2，思考?jí)簭?qiáng)的改變會(huì)引起反應(yīng)體系中哪些因素的變化 【思考】對(duì)于反應(yīng)：H2SO4＋2NaOHNa2SO4＋2H2O，增大體系的壓強(qiáng)，對(duì)反應(yīng)速率是否有影響？ 【講解】由于該反應(yīng)中沒(méi)有氣體物質(zhì)參加反應(yīng)，壓強(qiáng)的改變對(duì)反應(yīng)體系的體積幾乎沒(méi)有影響，因此不能引起參加反應(yīng)的物質(zhì)的濃度的變化，所以，不能改變反應(yīng)的速率 2、對(duì)于有氣體參加的可逆反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，反應(yīng)物、生成物的濃度都增大，正反應(yīng)速率、逆反應(yīng)速率都增大；反之亦然 【思考】在N2＋3H22NH3中，當(dāng)其他外界條件不變時(shí)： ①減小體系壓強(qiáng)，該反應(yīng)的速率怎么變？ ②在反應(yīng)中保持體系容積不變，充入N2，反應(yīng)的速率怎么變？ ③在反應(yīng)中保持體系容積不變，充入He，反應(yīng)的速率怎么變？ ④在反應(yīng)中保持體系壓強(qiáng)不變，充入He，反應(yīng)的速率怎么變？ 3、對(duì)于氣體反應(yīng)的幾種情況 ⑴恒溫時(shí)： ⑵恒容時(shí)： ① ② ⑶恒壓時(shí)： 【例題】反應(yīng)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)，在一容積可變的密閉容器中進(jìn)行。下列條件的改變對(duì)其反應(yīng)速率幾乎無(wú)影響的是 A．增加C的量 B．將容器的體積縮小一半 C．保持體積不變，充入N2使體系壓強(qiáng)增大 D．壓強(qiáng)不變，充入N2使容器體積增大 【小結(jié)】壓強(qiáng)的改變實(shí)質(zhì)是改變反應(yīng)物的濃度，即改變活化分子的濃度，但其活化分子數(shù)并不隨壓強(qiáng)的改變而改變。判斷時(shí)看反應(yīng)物的濃度是否發(fā)生改變，只有壓強(qiáng)變化引起了濃度的變化，反應(yīng)速率才改變，不能簡(jiǎn)單機(jī)械地記結(jié)論 【思考】在夏天的時(shí)候，食物變質(zhì)快，而冬天慢，為什么會(huì)有這樣的現(xiàn)象？這說(shuō)明食物的腐敗快慢與什么因素有關(guān)？ 三、溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響 【實(shí)驗(yàn)探究】不同溫度下同濃度的Na2S2O3溶液與0.1mol/L 10 mL H2SO4反應(yīng)的v Na2S2O3＋H2SO4Na2SO4＋SO2↑＋S↓＋H2O 編號(hào) 0.1 mol/L的Na2S2O3 0.1 mol/L的H2SO4 反應(yīng)溫度 （℃） 反應(yīng)中出現(xiàn)渾濁的時(shí)間 1 10ml 10ml 冷水 慢 2 10ml 10ml 熱水 快 【結(jié)論】加熱的一組首先出現(xiàn)渾濁 【回顧】Mg條分別與冷水和沸水的反應(yīng)情況對(duì)比：Mg與熱水反應(yīng)比跟冷水反應(yīng)快 【思考】?jī)山M的濃度都是相同的，為什么加熱的反應(yīng)快呢？ 【結(jié)論】在其他條件不變時(shí)： 【思考】對(duì)于可逆反應(yīng)，升高溫度或者降低溫度，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)將作何變化？ 【講解】升高溫度，無(wú)論是反應(yīng)物還是生成物，活化分子的百分?jǐn)?shù)都會(huì)增大，發(fā)生有效碰撞的幾率也相應(yīng)的增大，所以，對(duì)可逆反應(yīng)，升高溫度，正、逆反應(yīng)方向的速率都會(huì)增大，但吸熱反應(yīng)速率增加的程度更大；反之亦然 【結(jié)論】對(duì)于可逆反應(yīng)： 即：溫度變化對(duì)v(吸)影響更大 【講解】在其它條件不變的情況下，升高溫度，化學(xué)反應(yīng)要加快。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，溫度每升高10℃，反應(yīng)速率通常要增大到原來(lái)的2~4倍。 【講解】溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中有很多的實(shí)際應(yīng)用，比如： 四、催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響 【實(shí)驗(yàn)探究】演示實(shí)驗(yàn)2－4，觀察現(xiàn)象 【現(xiàn)象】加MnO2后迅速產(chǎn)生大量氣泡，余燼復(fù)燃 【回顧】初中學(xué)習(xí)了實(shí)驗(yàn)室制氧氣的原理知道：直接加熱KClO3直到熔化也只有少量的O2放出，但加了MnO2后稍微加熱即可放出大量的氧氣 1、其它條件不變時(shí)，選用適當(dāng)?shù)拇呋瘎┛梢愿淖兎磻?yīng)速率： 【講解】一般而言，我們平時(shí)說(shuō)的催化劑都是指正催化劑 【思考】催化劑是如何改變化學(xué)反應(yīng)速率的呢？ 即：催化劑通過(guò)改變反應(yīng)物的活化能而改變反應(yīng)速率 【學(xué)與問(wèn)】催化劑能改變化學(xué)反應(yīng)速率，對(duì)于可逆反應(yīng)，如N2＋3H22NH3，催化劑將如何改變正、逆反應(yīng)的速率？為什么？ 【講解】由P22的圖2－4可以看出，催化劑改變的是反應(yīng)體系中所有物質(zhì)的活化能，無(wú)論是反應(yīng)物還是生成物，都是同等程度地改變，所以，催化劑能同等程度地改變可逆反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速率 2、對(duì)可逆反應(yīng)而言，催化劑能同等程度地改變（加快或減慢）正、逆化學(xué)反應(yīng)的速率 【科學(xué)探究】完成P23的《科學(xué)探究》 【結(jié)論】催化劑不是對(duì)所有的反應(yīng)都具有催化作用，而是有選擇性的，不同的催化劑其催化效率是不一樣的 3、催化劑有選擇性 【講解】催化劑不僅具有選擇性，而且選擇性極高的酶的生物催化作用的效率是非常高的。但同時(shí)，如果在反應(yīng)體系中含有雜質(zhì)，如粉塵等物質(zhì)，就會(huì)使催化劑失去作用，這種現(xiàn)象叫作催化劑中毒 【學(xué)與問(wèn)】除了上面的幾種方法可以影響化學(xué)反應(yīng)速率外，還有很多其他的方法也可以改變化學(xué)反應(yīng)速率，如光照、放射線輻射、超聲波、電弧、強(qiáng)磁場(chǎng)等等，那么他們能夠改變反應(yīng)速率的原因是什么？ 【講解】無(wú)論是哪種方式引起的反應(yīng)速率的改變，其實(shí)質(zhì)都是向反應(yīng)體系中輸入能量，也就是說(shuō)，只要向反應(yīng)體系中輸入了能量，就能增加有效碰撞的幾率，就必然加快反應(yīng)速率 【結(jié)論】只要向反應(yīng)體系中輸入了能量，就必然加快反應(yīng)速率 【練習(xí)3】下列條件一定能加快反應(yīng)速率的是 A．增加反應(yīng)物的物質(zhì)的量 B．升高溫度 C．縮小反應(yīng)容器的體積 D．加入生成物 E．加入MnO2 【練習(xí)4】某溫度時(shí)，在2L的密閉容器中，x、y、z三種物質(zhì)隨時(shí)間的變化曲線如下圖所示，由圖中數(shù)據(jù)分析該反應(yīng)的化學(xué)方程式為： 3X＋2YZ ；反應(yīng)開(kāi)始至2 min，Z的平均速率為 0.25 mol/(L·min) n (mol) 4 3 x 2 y 1 z 0 1 2 t (min) 【小結(jié)】影響化學(xué)反應(yīng)速率的外因 影響 外因 單位體積內(nèi) 有效碰撞次數(shù) 化學(xué)反應(yīng)速率（v） 分子總數(shù) 活化分子數(shù) 活化分子百分?jǐn)?shù) c增大 增加 增加 不變 增加 增大 p增大 增加 增加 不變 增加 增大 T升高 不變 增加 增加 增加 增大 催化劑 不變 增加 增加 增加 增大 【練習(xí)5】將一定濃度的鹽酸倒入碳酸鈣中，若作如下改變的情況，其中能使最初的化學(xué)反應(yīng)速率增大的是 A．鹽酸的濃度不變，而使鹽酸的用量一倍 B．鹽酸的濃度增大一倍，而使鹽酸的用量減少到原來(lái)的一半 C．鹽酸的濃度和用量都不變，增加碳酸鈣的量 D．鹽酸和碳酸鈣不變，增大壓強(qiáng)一倍 E．加入CaCl2溶液 F．加入CaCl2固體 G．將CaCO3用CaCO3粉末代替 【練習(xí)6】(09寧夏)硫代硫酸鈉溶液與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na2S2O3＋H2SO4Na2SO4＋SO2＋S↓＋H2O，下列各組實(shí)驗(yàn)中最先出現(xiàn)渾濁的是（ ） 實(shí)驗(yàn) 反應(yīng)溫度(℃) Na2S2O3溶液 稀H2SO4 H2O V/mL c/(mol/L) V/mL c/(mol/L) V/mL A 25 5 0.1 10 0.1 5 B 25 5 0.2 5 0.2 10 C 35 5 0.1 10 0.1 5 D 35 5 0.2 5 0.2 10 【練習(xí)7】把除去氧化膜的鎂條投到稀鹽酸的試管中發(fā)現(xiàn)氫氣產(chǎn)生的速率變化情況如上圖所示。其中 t1~t2 速率增大的主要原因是 反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高使化學(xué)反應(yīng)速率提高 ，t2~t3 速率減小的主要原因是HCl物質(zhì)的量濃度變小使化學(xué)反應(yīng)速率降低 反思： 本節(jié)知識(shí)較難理解，概念少講，在練習(xí)過(guò)程中逐步融會(huì)貫通 2-3 化學(xué)平衡 【教學(xué)目標(biāo)】之知識(shí)與技能 1、了解可逆反應(yīng)和不可逆反應(yīng)的概念 2、描述化學(xué)平衡建立的過(guò)程，建立起化學(xué)平衡的概念 3、通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究溫度、濃度和壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響 4、掌握平衡移動(dòng)原理（勒夏特列原理）并能運(yùn)用其解決平衡問(wèn)題 【教學(xué)目標(biāo)】之過(guò)程與方法 1、從學(xué)生已有的關(guān)于飽和溶液的溶解平衡，導(dǎo)入化學(xué)平衡，通過(guò)對(duì)溶液節(jié)平衡的理解和遷移，讓學(xué)生建立起化學(xué)平衡是個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的概念 2、通過(guò)邊講邊實(shí)驗(yàn)的形式引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，啟發(fā)學(xué)生充分討論。師生共同歸納出平衡移動(dòng)原理，達(dá)到既激發(fā)學(xué)生興趣又啟發(fā)思維的目的 【教學(xué)目標(biāo)】之情感態(tài)度與價(jià)值觀 1、化學(xué)平衡是宇宙中各種平衡的一個(gè)小小分支，它和日常生活中的溶解、環(huán)境、生態(tài)等平衡問(wèn)題都與生活息息相關(guān)；27種“生命元素”在人體中維持著平衡，其含量由生命活動(dòng)需要而定，既不可多，也不可少，否則就會(huì)破壞平衡，影響人體健康－－化學(xué)與生命息息相關(guān) 2、在生產(chǎn)、科研中，李燕改變外界條件，使化學(xué)平衡向提高反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的方向移動(dòng)，以提高有限資源的利用，走可持續(xù)發(fā)展的道路 3、通過(guò)對(duì)不同條件下的等效平衡的分析，抓住本質(zhì)和規(guī)律，拓展思路，巧解妙算，提高解題能力和開(kāi)闊視野，最終達(dá)到提升思維品質(zhì)之目的 【教學(xué)重點(diǎn)】 【教學(xué)難點(diǎn)】 【教學(xué)方法】實(shí)驗(yàn)探究、推理、討論 【課時(shí)安排】10課時(shí) 【教學(xué)過(guò)程】 【知識(shí)回顧】什么是可逆反應(yīng)？可逆反應(yīng)有什么特點(diǎn)？ 一、可逆反應(yīng) 1、定義：在同一條件下，既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行，同時(shí)又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng) 2、表示方法：用“”表示。如：H2＋I(xiàn)22HI 【講解】可逆反應(yīng)中所謂的正反應(yīng)、逆反應(yīng)是相對(duì)的，一般把向右進(jìn)行的反應(yīng)叫做正反應(yīng)，向左進(jìn)行的反應(yīng)叫做逆反應(yīng)。 【學(xué)與問(wèn)】反應(yīng)2H2＋O22H2O 與2H2O2H2↑＋O2↑是否是可逆反應(yīng)？ 【講解】可逆反應(yīng)是在同一個(gè)條件下，同時(shí)向兩個(gè)方向發(fā)生的反應(yīng)才叫可逆反應(yīng)。這兩個(gè)反應(yīng)是在不同條件下進(jìn)行的反應(yīng)，因此不是可逆反應(yīng) 【講解】由于可逆反應(yīng)同時(shí)向兩個(gè)方向發(fā)生反應(yīng)，因此無(wú)論反應(yīng)多長(zhǎng)時(shí)間，都不能向任何一個(gè)方向進(jìn)行到底，如3H2＋2N22NH3，只能盡可能多地將N2和H2轉(zhuǎn)化為NH3，反應(yīng)最終能進(jìn)行到什么程度，這就是我們今天要研究的問(wèn)題－－化學(xué)平衡 3、特點(diǎn)：參加反應(yīng)的物質(zhì)不能完全轉(zhuǎn)化。即 4、速率關(guān)系 對(duì)于反應(yīng)N2＋3H22NH3始終存在如下關(guān)系： v(正)：v(N2耗)∶v( H2耗)∶v (NH3生)＝1∶3∶2 v(逆)：v(N2生)∶v( H2生)∶v (NH3耗)＝1∶3∶2 即： 【思考】某可逆反應(yīng)的△H=+100 kJ/mol，下列有關(guān)該反應(yīng)的敘述正確的是 A．正反應(yīng)活化能小于100 kJ/mol B．逆反應(yīng)活化能一定小于100 kJ/mol C．正反應(yīng)活化能不小于100 kJ/mol D．正反應(yīng)活化能比逆反應(yīng)活化能大100 kJ/mol （如圖：△H＝E1－E2） 二、化學(xué)平衡 1、化學(xué)平衡狀態(tài)的建立 ⑴溶解平衡的建立 【實(shí)驗(yàn)探究】將CuSO4粉末逐漸加入到20 mL水的燒杯中到燒杯底部有適量晶體出現(xiàn) 【講解】若不改變條件，v(溶)＝v(析)＞0將一直進(jìn)行下去，也即溶解平衡是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡。比如將晶形不完整的晶體放入到其飽和溶液中一段時(shí)間后，晶體會(huì)變得完整、有規(guī)則，但晶體的質(zhì)量并不發(fā)生變化 v v(溶) v(溶)＝v(析)＞0 v(析 0 t v v(正) v(正)＝v(逆)＞0 v(逆) 0 t 溶解平衡圖像 v-t圖像 c-t圖像 ⑵化學(xué)平衡的狀態(tài)建立 【講解】（結(jié)合v-t圖像講解）以可逆反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)為例，若反應(yīng)開(kāi)始時(shí)只有SO2和O2，沒(méi)有SO3，此時(shí)c(SO2)、c(O2)最大，因此v(正)最大，c(SO3)＝0 mol/L，因此v(逆)＝0。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物不斷減少，生成物逐漸增加，v(正)逐漸減小，v(逆)逐漸增大，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到某一時(shí)刻，v(正)＝v(逆)＞0，此時(shí)，反應(yīng)達(dá)到了其“限度”。 【思考】當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到限度的時(shí)候，反應(yīng)體系中各物質(zhì)的濃度有什么特點(diǎn)？ 【講解】（結(jié)合c-t圖像講解）當(dāng)v(正)＞v(逆)時(shí)，反應(yīng)物消耗的多，生成的少，反應(yīng)物濃度減少，此時(shí)生成物濃度增加；當(dāng)v(正)＝v(逆)時(shí)，如SO2來(lái)說(shuō)，消耗的SO2等于生成的SO2的量，因此SO2的濃度不再發(fā)生改變，即達(dá)到反應(yīng)“限度”的時(shí)候：反應(yīng)體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量、濃度等都不再發(fā)生變化，但反應(yīng)仍然在進(jìn)行著，只是v(正)＝v(逆)，我們把這樣的狀態(tài)叫作化學(xué)平衡狀態(tài)，簡(jiǎn)稱化學(xué)平衡 ⑶定義：在一定條件下的可逆反應(yīng)里，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)，就叫做化學(xué)平衡狀態(tài)，簡(jiǎn)稱化學(xué)平衡 【思考】根據(jù)前面的分析，請(qǐng)大家思考：化學(xué)平衡研究的對(duì)象是什么？ 2、化學(xué)平衡的特征 ⑴逆：化學(xué)平衡研究的對(duì)象是可逆反應(yīng) 【思考】當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，有什么特點(diǎn)？ ⑵等：化學(xué)反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，但都不等于零，即：同一物質(zhì)的v(正)＝v(逆)＞0 【思考】反應(yīng)是否還在進(jìn)行？為什么？ ⑶動(dòng)：化學(xué)平衡是動(dòng)態(tài)平衡，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)時(shí)，化學(xué)反應(yīng)仍在進(jìn)行，反應(yīng)并沒(méi)有停 【思考】平衡狀態(tài)下的反應(yīng)體系中各成分的量是否發(fā)生變化？ ⑷定：化學(xué)反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，反應(yīng)化合物中各組分的濃度保持一定，體積分?jǐn)?shù)保持一定（即不再發(fā)生改變） 【思考】平衡能否一直保持不變？ ⑸變：化學(xué)平衡是有條件的平衡狀態(tài)，當(dāng)外界條件變化，原有的化學(xué)平衡被破壞，直到建立新的化學(xué)平衡。 3、化學(xué)平衡的標(biāo)志 ⑴微觀標(biāo)志：v(A正)＝v(A逆)＞0 －－實(shí)質(zhì) 【講解】v(正)＝v(逆) 指的是同一物質(zhì)的正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等 ⑵宏觀標(biāo)志：反應(yīng)混合物中個(gè)組分的濃度和體積分?jǐn)?shù)保持不變 【練習(xí)1】在一定溫度下，反應(yīng)A2(g)＋B2(g)2AB(g)達(dá)到平衡的標(biāo)志是 A．單位時(shí)間內(nèi)生成n mol A2同時(shí)生成n mol AB B．容器內(nèi)總壓不隨時(shí)間變化 C．單位時(shí)間內(nèi)生成2n mol AB同時(shí)生成n mol B2 D．單位時(shí)間內(nèi)生成n mol A2同時(shí)生成n mol B2 4、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷 見(jiàn)【變式3】 ⑴基本依據(jù)： 【練習(xí)】下列方法可證明2HI(g)H2(g)＋I(xiàn)2(g)已達(dá)平衡狀態(tài)的是 ②⑥⑨ ； 【練習(xí)】在上述⑥～⑩的說(shuō)法中能證明2NO2N2O4達(dá)到平衡狀態(tài)的是 ⑥⑦⑧⑨⑩ 【歸納】判斷一個(gè)反應(yīng)是否達(dá)到平衡方法： ⑴微觀方面： ⑵宏觀方面：其物理量必須從“變”“不變”才能作為達(dá)到平衡的判斷依據(jù) 【練習(xí)】一定溫度下，可逆反應(yīng)2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)在體積固定的密閉容器中反應(yīng)，達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是______________。 ①單位時(shí)間內(nèi)消耗n mol O2，同時(shí)生成2n mol NO2 ②單位時(shí)間內(nèi)生成n mol NO，同時(shí)生成n mol NO2 ③用NO2、NO、O2濃度變化的表示的反應(yīng)速率的比為2∶2∶1 ④NO的體積分?jǐn)?shù)不隨時(shí)間變化 ⑤混合氣體的顏色不再改變 ⑥NO2的轉(zhuǎn)化率不隨時(shí)間變化 ⑦混合氣體的壓強(qiáng)不再改變 ⑧容器內(nèi)氣體密度不隨時(shí)間變化 ⑨混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變 5、有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算 【練習(xí)】將1體積N2和4體積H2放入密閉體積不變的容器中，測(cè)得壓強(qiáng)為3.03×105 Pa，達(dá)到平衡后測(cè)得含NH3為25％，試求： ⑴平衡時(shí)N2和H2占平衡混合氣體的體積百分比 ⑵達(dá)到平衡時(shí)的壓強(qiáng) ∴×100%＝25％ x＝0.5 ∴V(N2)%＝×100%＝12.5％ V(H2)%＝×100%＝62.5％ ＝＝ ∴p(平)＝×3.03×105 Pa＝2.424×105 Pa 【練習(xí)】2 L密閉容器中2 mol N2和3 mol H2在一定條件下合成氨氣，平衡時(shí)容器內(nèi)壓強(qiáng)與反應(yīng)前壓強(qiáng)之比為4∶5，試計(jì)算⑴N2的轉(zhuǎn)化率；⑵平衡時(shí)NH3的濃度 【講解】根據(jù)題意，設(shè)N2的變化量為x，則有 又∵P之比等于n之比 ∴有＝ x＝0.5 mol ∴α(N2)＝×100%＝25% c(NH3)＝＝0.5 mol/L 【問(wèn)題探究】當(dāng)外界條件改變時(shí)，已經(jīng)建立的化學(xué)平衡會(huì)不會(huì)發(fā)生什么變化？ 【講解】我們知道，化學(xué)平衡是有條件的平衡，在一定條件下才能保持平衡狀態(tài)，當(dāng)平衡的條件發(fā)生改變時(shí)，原平衡就會(huì)被破壞，反應(yīng)混合物里各組分的含量會(huì)隨之改變，然后在新的條件下重新建立平衡，我們把這樣的過(guò)程叫作化學(xué)平衡的移動(dòng) v v'(正) v'(正)＝v'(逆) v(正) v'(逆) v'(正)=v'(逆) v(正) 0 t 三、化學(xué)平衡的移動(dòng) 1、定義：可逆反應(yīng)中舊化學(xué)平衡的破壞、新化學(xué)平衡的建立過(guò)程 2、化學(xué)平衡移動(dòng)的原因 ⑴本質(zhì)： ⑵現(xiàn)象： 【學(xué)與問(wèn)】如果外界條件的改變使得v(正)、v(逆)同等程度地改變，平衡是否發(fā)生移動(dòng)？ 【講解】如果外界條件的改變使v(正)、v(逆)變化的倍數(shù)相同，也即v(正)＝v(逆)，那么對(duì)反應(yīng)中任何一種物質(zhì)而言：消耗了多少就會(huì)生成多少，因此體系中各物質(zhì)的濃度不發(fā)生改變，所以此時(shí)平衡不移動(dòng) ⑶結(jié)論：反應(yīng)混合物中各組分的體積分?jǐn)?shù)發(fā)生了改變，才能說(shuō)明化學(xué)平衡發(fā)生了移動(dòng) 【思考】當(dāng)外界條件發(fā)生改變時(shí)，我們?nèi)绾尾拍芘袛嗥胶庖苿?dòng)的方向？ 3、化學(xué)平衡移動(dòng)方向的判定 【講解】外界條件的改變，首先影響的是化學(xué)反應(yīng)速率，因此要判斷平衡的移動(dòng)方向，我們首先必須知道條件改變對(duì)v(正)、v(逆)的影響哪個(gè)大些 ⑴v(正)＞v(逆)：化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向（右）移動(dòng) v v(正) v'(正) v'(正)=v'(逆) v'(正)=v'(逆) v'(逆) v''(正) v''(正)=v''(逆) v(正) v''(逆) 0 t ⑵v(正)＜v(逆)：化學(xué)平衡向逆反應(yīng)方向（左）移動(dòng) v v(正) v'(逆) v'(正)=v'(逆) v'(正)=v'(逆) v'(正) v''(逆) v''(正)=v''(逆) v(正) v''(正) 0 t ⑶v(正)＝v(逆)：化學(xué)平衡不移動(dòng) v v(正) v'(正)=v'(逆) v'(正)=v'(逆) v''(正)=v''(逆) v(正) 0 t 【歸納】平衡移動(dòng)方向的判斷： 四、外界條件對(duì)化學(xué)平衡的影響 1、濃度 【實(shí)驗(yàn)探究】演示實(shí)驗(yàn)2－5：Cr2O72－(橙色)＋H2O2CrO42－(黃色)＋2H＋ 【現(xiàn)象】1號(hào)試管橙紅色變深，2號(hào)試管黃色變深 【結(jié)論】 【實(shí)驗(yàn)探究】演示實(shí)驗(yàn)2－6：FeCl3(黃色)＋3KSCNFe(SCN)3(紅色)＋3KCl 編號(hào) 1 2 步驟1 滴加飽和FeCl3 滴加1 mol/L KSCN溶液 現(xiàn)象 溶液變得更紅 溶液變得更紅 步驟2 滴加NaOH溶液 滴加NaOH溶液 現(xiàn)象 紅色變淺 紅色變淺 【結(jié)論】⑴ 【思考】為什么改變反應(yīng)物的濃度會(huì)引起化學(xué)平衡的移動(dòng)？ ①增大反應(yīng)物濃度： v v(正) v'(正) v'(正)＝v'(逆) v'(正)＝v'(逆) v'(逆) v(逆) 0 t v v(正) v'(正＝v'(逆) v'(正) v'(正)＝v'(逆) v(逆) v'(逆) 0 t ①增大反應(yīng)物濃度 ②減少生成物濃度 ②減少生成物濃度： v v(正) v'(逆) v'(正)＝v'(逆) v'(正)＝v'(逆) v'(正) v(逆) 0 t v v(正) v'(正)＝v'(逆) v'(逆) v'(正)＝v'(逆) v(逆) v'(正) 0 t ③增大生成物濃度 ④減少反應(yīng)物濃度 【思考】是否增加反應(yīng)物或減少生成物的量都能使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；增加生成物或減少反應(yīng)物的量都能使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)？ 【結(jié)論】否。增大固體或純液體的量，由于濃度不變，所以平衡不移動(dòng) 【思考】在密閉容器中，給CO和水蒸氣混合物加熱，800℃時(shí)達(dá)到下列平衡：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，若用2 mol CO和10 mol H2O互相混合加熱，達(dá)平衡時(shí)，CO2的物質(zhì)的量為1.66 mol，求CO的轉(zhuǎn)化率是多少？若用2 mol CO和20 mol H2O互相混合加熱，達(dá)平衡時(shí)，H2的物質(zhì)的量為1.818 mol，CO的轉(zhuǎn)化率是多少？ 【結(jié)論】對(duì)反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，若增大反應(yīng)物A的濃度，平衡將向正反應(yīng)方向移動(dòng)。反應(yīng)物B的轉(zhuǎn)化率將增大，而A則減小 【應(yīng)用】在化工生產(chǎn)上，往往采用增大容易取得或成本較低的反應(yīng)物的濃度的方法，使成本較高的原料得到充分的利用 ⑵速率－時(shí)間圖（見(jiàn)上，從圖像分析可得以下結(jié)論） ①改變反應(yīng)物的濃度，只能使正反應(yīng)的速率瞬間增大或減??；改變生成物的濃度，只能使逆反應(yīng)的速率瞬間增大或減小 ②只要v(正)在上面，v(逆)在下面，即v(正)＞v(逆)，化學(xué)平衡一定向正反應(yīng)方向移動(dòng)，反之亦然 ③新舊平衡v關(guān)系： 【練習(xí)】在某容器中，C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)，反應(yīng)達(dá)平衡，在溫度、容器體積不變的情況下，向容器中充入一定量的H2，當(dāng)建立新平衡時(shí)（ ） A．CO、H2的濃度都比原平衡時(shí)小 B．CO、H2的濃度都比原平衡時(shí)大 C．H2O(g)、H2的濃度都比原平衡時(shí)大 D．H2O(g)、CO的濃度都比原平衡時(shí)大 【練習(xí)】試用“濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響”來(lái)解釋“用排飽和食鹽水法收集Cl2可以抑制Cl2的溶解” 2、壓強(qiáng) 【思考】壓強(qiáng)的變化如何改變不同反應(yīng)的v(正)和v(逆)的倍數(shù)？ 【科學(xué)探究】N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，壓強(qiáng)變化和NH3含量的如表，請(qǐng)分析后歸納 壓強(qiáng)(MPa) 1 5 10 30 60 100 NH3 (%) 2.0 9.2 16.4 35.5 53.6 69.4 【結(jié)論】增大壓強(qiáng)，NH3 的百分含量增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng) 【思考】請(qǐng)分析合成氨的反應(yīng)，找出加壓后平衡右移和反應(yīng)方程式中系數(shù)的關(guān)系？ 【結(jié)論】在其他條件不變時(shí)： 【思考】對(duì)于反應(yīng)H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)，壓強(qiáng)改變將怎樣影響化學(xué)平衡？ 【講解】對(duì)于反應(yīng)：aA(g)＋bB(g)cC(g) ①a＋b＞c改變壓強(qiáng)的速率－時(shí)間圖像 ②a＋b＝c改變壓強(qiáng)的速率－時(shí)間圖像 v v'(正) v(正) v'(正)＝v'(逆) 增大P v'(逆) v'(逆) v(逆) v'(正)＝v'(逆) 減小P v'(正) 0 t v v(正) v'(正)＝v'(逆) 增大P v'(正)＝v'(逆) 減小P v(逆) 0 t ① ② ⑴在其它條件不變時(shí)： ⑵在其他條件不變時(shí)：若反應(yīng)前后氣體體積不變，則平衡不移動(dòng) 【思考】濃度變化和壓強(qiáng)變化的速率-時(shí)間圖像有何區(qū)別？ 【講解】 【學(xué)與問(wèn)】對(duì)于反應(yīng)aA(s)＋bB(l)cC(l)達(dá)到平衡后，改變壓強(qiáng)，平衡將怎樣移動(dòng)？ 【講解】對(duì)于無(wú)氣體參加的化學(xué)平衡，改變壓強(qiáng)不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng) 【學(xué)與問(wèn)】對(duì)反應(yīng)H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)在壓強(qiáng)為P1時(shí)，n(HI)%隨時(shí)間變化如圖所示。當(dāng)壓強(qiáng)增大為P2時(shí)，圖形將如何改變？ n(HI)% t p2 p1 【講解】對(duì)反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)總體積無(wú)變化的可逆反應(yīng)，壓強(qiáng)改變對(duì)正、逆反應(yīng)速率改變倍數(shù)相同，因此，平衡不發(fā)生移動(dòng)。但是加壓，達(dá)平衡快；減壓，達(dá)平衡慢。 【學(xué)與問(wèn)】一定條件下的密閉容器中，反應(yīng)N2＋3H22NH3達(dá)到平衡后，再充入一定量的氬氣，平衡將做怎樣的移動(dòng)？ 【講解】充入“無(wú)關(guān)氣體”，如He、Ne、Ar或不參加反應(yīng)的N2 等有以下兩種可能情況： ⑶充入“無(wú)關(guān)氣體”對(duì)平衡的影響 ①恒容時(shí) ②恒壓時(shí) 【結(jié)論】壓強(qiáng)的改變?nèi)绻麤](méi)有引起氣體體積的變化，則不能引起平衡的移動(dòng) 【練習(xí)】在一密閉恒容容器中充入1 mol NO2，建立如下平衡：2NO2N2O4，測(cè)得NO2的轉(zhuǎn)化率為a%。在該條件下，再充入1 mol NO2，待新平衡建立時(shí)，又測(cè)得NO2的轉(zhuǎn)化率為b%。 a、b的大小關(guān)系為_(kāi)______________。（a＜b） 【練習(xí)】在體積可變的密閉容器中，反應(yīng)mA(g)＋nB(s)pC(g)達(dá)到平衡后，壓縮容器的體積，發(fā)現(xiàn)A的轉(zhuǎn)化率隨之降低。下列說(shuō)法中，正確的是 （ ） A．（m＋n）必定小于p B．（m＋n）必定大于p C．m必定小于p D．n必定大于p 3、溫度 【學(xué)與問(wèn)】溫度的變化對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率有何影響？v(正)和v(逆)將如何變化？ 【講解】升高溫度，將增大化學(xué)反應(yīng)速率，v(正)和v(逆)都將增大；降低溫度，將減小化學(xué)反應(yīng)速率，v(正)和v(逆)都將減小 【學(xué)與問(wèn)】溫度的變化如何改變同一反應(yīng)的v(正)和v(逆)的倍數(shù)？ 【實(shí)驗(yàn)探究】演示實(shí)驗(yàn)2－7 【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】 【思考】如何解釋這樣的現(xiàn)象？ 【講解】對(duì)于反應(yīng)：aA(g)＋bB(g)cC(g) △H有 v v(逆) v(正) 升溫 v(正) v(正) v(逆) 降溫 v(逆) 0 t 放熱反應(yīng) v v(正) v(正) 升溫 v(逆) v(逆) v(逆) 降溫 v(正) 0 t 吸熱反應(yīng) ⑴在其他條件不變時(shí)： 【學(xué)與問(wèn)】升高溫度后，化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)，反應(yīng)速率在移動(dòng)后與移動(dòng)前有何關(guān)系？ 【講解】升高溫度，化學(xué)平衡移動(dòng)后，在新的平衡狀態(tài)下，化學(xué)反應(yīng)速率一定大于原平衡狀態(tài)的化學(xué)反應(yīng)速率，反之亦然 【學(xué)與問(wèn)】分析以上圖像，升溫和降溫對(duì)正、逆反應(yīng)的速率有何影響？ 【講解】在可逆反應(yīng)中，溫度改變對(duì)v(吸)方向的影響程度更大 【練習(xí)】反應(yīng)2A(g)2B(g)＋E(g) （正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)）達(dá)到平衡時(shí)，要使正反應(yīng)速率降低，A的濃度增大，應(yīng)采取的措施是 A．加壓 B．減壓 C．減少E的濃度 D．降溫 【學(xué)與問(wèn)】濃度、壓強(qiáng)、溫度的改變，已經(jīng)建立的平衡將如何移動(dòng)？ 【歸納】濃度： 壓強(qiáng)： 溫度： 五、勒夏特列原理 1、定義：如果改變影響平衡的一個(gè)條件（如溫度、壓強(qiáng)、濃度），平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動(dòng) 【學(xué)與問(wèn)】對(duì)于一個(gè)正在進(jìn)行的可逆反應(yīng)，改變其中一個(gè)條件（如溫度、壓強(qiáng)、濃度），平衡應(yīng)該怎樣移動(dòng)？ 【講解】勒夏特列原理不適用于未達(dá)到平衡的體系 【思考】如何理解“減弱這種改變”這句話？ 【結(jié)論】化學(xué)平衡只能削弱外界條件的改變，而不能完全抵消這種改變 2、要點(diǎn)： 3、原理的適用范圍：已達(dá)平衡的可逆反應(yīng) 適用條件：一個(gè)能影響平衡移動(dòng)的外界條件 六、催化劑對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響 【思考】催化劑能改變化學(xué)反應(yīng)速率，那么向一個(gè)已經(jīng)達(dá)到平衡的反應(yīng)體系中加入催化劑，平衡將如何移動(dòng)？ 【講解】由于催化劑能同等程度地改變正、逆反應(yīng)的速率，化學(xué)平衡不移動(dòng) v v'(正)＝v'(逆) 正催 v(正) v(逆) v'(正)＝v'(逆) 負(fù)催 0 t n(生)% t 加催化劑 【結(jié)論】催化劑的使用能以同等程度改變正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率，故對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)沒(méi)有影響，只是能改變反應(yīng)達(dá)平衡所需時(shí)間。 【練習(xí)】在密閉容器中有可逆反應(yīng)：nA(g)＋mB(g)pC(g)處于平衡狀態(tài)（已知n＋m＞p，正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)），則下列說(shuō)法正確的是（ ） ①升溫，的比值變小 ②降溫時(shí)體系內(nèi)混合氣體平均分子量變小 ③加入B，A的轉(zhuǎn)化率減小 ④加入催化劑，氣體總的物質(zhì)的量不變 ⑤加壓使容器體積減小，A或B的濃度一定增大 ⑥若A的反應(yīng)速率為v(A)，則B的反應(yīng)速率v(B)＝v(A) A．①②④⑤ B．①②③⑤ C．①②③⑥ D．③④⑤⑥ 【練習(xí)】（12全國(guó)）合成氨所需的氫氣可用煤和水作原料經(jīng)多步反應(yīng)制得，其中的一步反應(yīng)為CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) △H ＜0反應(yīng)達(dá)到平衡后，為提高CO的轉(zhuǎn)化率，下列措施中正確的是 A．增加壓強(qiáng) B．降低溫度 C．增大CO 的濃度 D．更換催化劑 【練習(xí)】(12重慶）在一個(gè)不導(dǎo)熱的密閉反應(yīng)器中只發(fā)生兩個(gè)反應(yīng)：a(g)＋b(g)2c(g) △H1＜0；x(g)＋3y(g)2z(g) △H2＞0進(jìn)行相關(guān)操作且達(dá)到平衡后（忽略體積改變所做的功），下列敘述錯(cuò)誤的是 A．等壓時(shí)，通入z氣體，反應(yīng)器中溫度升高 B．等容時(shí)，通入z氣體，y的物質(zhì)的量濃度增大 C．等容時(shí)，通入惰性氣體，各反應(yīng)速率不變 D．等壓時(shí)，通入惰性氣體，c的物質(zhì)的量不變 【講解】A、等壓時(shí)，通入z氣體，第二反應(yīng)平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，溫度升高，導(dǎo)致第一個(gè)反應(yīng)向逆反應(yīng)移動(dòng)，但移動(dòng)結(jié)果不會(huì)恢復(fù)到原溫度，故平衡時(shí)溫度升高，故A正確；B、等容時(shí)，通入z氣體，第二反應(yīng)平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，y的物質(zhì)的量濃度增大，故B正確；C、等容時(shí)，通入惰性氣體，各反應(yīng)混合物的濃度不變，各反應(yīng)速率不變，故C正確；D、等壓時(shí)，通入惰性氣體，體積增大，對(duì)第二個(gè)反應(yīng)平衡向逆反應(yīng)移動(dòng)，溫度升高，導(dǎo)致第一個(gè)反應(yīng)向逆反應(yīng)移動(dòng)，c的物質(zhì)的量減小，故D錯(cuò)誤； 【科學(xué)探究】在425℃時(shí)，在1 L密閉容器中進(jìn)行的反應(yīng)H2＋I(xiàn)22HI達(dá)到平衡，分別說(shuō)明下列示意圖所表示的涵義，由圖中的事實(shí)可以說(shuō)明化學(xué)平衡具有哪些特征。 2.00 1.58 1.00 0.21 0 t1 t(s) HI H2或I2 2.00 1.58 1.00 0.21 0 t1 t(s) HI H 2或I2 ⑴ ⑵ 【歸納】化學(xué)平衡的建立，與化學(xué)反應(yīng)的途徑無(wú)關(guān)。到達(dá)某種條件下的同一平衡狀態(tài)有多種實(shí)現(xiàn)方式 七、等效平衡 1、定義：在相同的條件下，對(duì)同一可逆反應(yīng)，只要起始時(shí)加入物質(zhì)的物質(zhì)的量不同，而達(dá)到平衡時(shí)，同種物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同，這樣的平衡稱為等效平衡 ⑴相同條件：恒溫、恒容或恒溫、恒壓 ⑵不同途徑： ⑶兩平衡等效的標(biāo)志：達(dá)到平衡時(shí)，各組分的含量（物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)等）均對(duì)應(yīng)相等 2、等效平衡的分類：以mA(g)＋n B(g)pC(g)＋qD(g)為例 ⑴恒溫恒容時(shí)（溫容等） ①當(dāng)m＋n≠p＋q時(shí)，在恒溫恒容的條件下，改變起始加入情況，只要通過(guò)可逆反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比換算成反應(yīng)左右兩邊同一物質(zhì)的量與原平衡相同，則兩平衡等效 mA(g) ＋ n B(g) pC(g) ＋ qD(g) 第一次加入n0 a b 0 0 ∴若二者為等效平衡，則有： 【例題】在一定溫度下，將2 molN2和6 molH2充入固定容積的密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)： N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，達(dá)到平衡后，若保持溫度不變，令a、b、c分別為初始加入的N2、H2、NH3的物質(zhì)的量，重新建立平衡，混合物中各物質(zhì)的量仍和上述相同。請(qǐng)?zhí)羁眨孩湃鬭＝0，b＝0，則c＝________；⑵若a＝1，c＝2，則b＝____；⑶a、b、c取值必須滿足的一般條件是（用兩個(gè)式子表示：其中一個(gè)只含a和c，另一個(gè)只含b和c）_____ 【分析】對(duì)與平衡狀態(tài)的建立，只與條件有關(guān)，即與溫度壓強(qiáng)（或容積）、反應(yīng)物與生成物的相對(duì)關(guān)系有關(guān)，而與反應(yīng)進(jìn)行的方向無(wú)關(guān)。因此對(duì)于該條件下的反應(yīng)，初始狀態(tài)是2 mol N2和6 mol H2的混合物，依據(jù)反應(yīng)方程式可知2 mol N2和6 mol H2與4 mol NH3是等價(jià)的，最終達(dá)到的平衡狀態(tài)完全相同。若N2、H2、NH3的起始量分別為a、b、c，依據(jù)反應(yīng)： N2 ＋ 3H2 2NH3 原始物質(zhì)的量n 1（mol） 2 6 0 起始物質(zhì)的量n 2（mol） a b c NH3完全轉(zhuǎn)化△n'（mol） c c c 起始物質(zhì)的量n2'（mol） a＋c b＋c 0 則要達(dá)到等效平衡應(yīng)滿足的關(guān)系為：即： ∴ ②當(dāng)m＋n＝p＋q即反應(yīng)前后氣體體積不變的可逆反應(yīng)，在恒溫恒容時(shí)，只要反應(yīng)物（或生成物）的物質(zhì)的量之比與原平衡相同，則兩平衡等效。 【例題】在密閉容器中加入以下四種情況：屬于等效平衡的是 ⑵恒溫恒壓下的等效平衡（溫壓比） 在恒溫恒壓條件下，改變起始加入情況，只要按化學(xué)計(jì)量數(shù)換算成反應(yīng)式左右兩邊同一物質(zhì)的量之比與原平衡相同，則達(dá)平衡后與原平衡相同即等效。 【例題】在一個(gè)盛有催化劑，容積可變的密閉容器中，保持一定溫度和壓強(qiáng)，進(jìn)行以下反應(yīng)：N2＋3H22NH3。已知加入1 mol N2 和4 mol H2時(shí)，達(dá)到平衡后生成a mol NH3（見(jiàn)下表已知項(xiàng)）。在相同溫度、壓強(qiáng)下，保持平衡時(shí)各組分的體積分?jǐn)?shù)不變。對(duì)下列編號(hào)①～③的狀態(tài)，填寫表中的空白。 已知 編號(hào) 起始狀態(tài)物質(zhì)的量n（mol） 平衡時(shí)NH3的物質(zhì)的量n（mol） N2 H2 NH3 1 4 0 a ① 1.5 6 0 ② 1 0.5a ③ m n(n≥4m) 【分析】① ② ③ 【練習(xí)】t℃時(shí)，向某密閉容器中加入1 mol N2 和3 mol H2合成NH3，達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得NH3的體積分?jǐn)?shù)為m%；若起始加入N2、 H2、NH3的物質(zhì)的量分別為x、y、z，使上述反應(yīng)達(dá)到平衡后，NH3的體積分?jǐn)?shù)仍為m%。則x、y、z分別滿足： ⑴恒溫恒容： ⑵： 【練習(xí)】在恒溫恒容的容器中存在反應(yīng)：N2＋3H22NH3，起始時(shí)分別加入1 mol N2、3 mol H2，達(dá)到平衡后，再向容器中加入1 mol N2、3 mol H2，重新達(dá)到平衡后，與原平衡比較：N2、H2的轉(zhuǎn)化率如何變化？ 平衡狀態(tài)1 假想狀態(tài) 平衡狀態(tài)2 【講解】對(duì)平衡2來(lái)說(shuō)，可以看著是“假想狀態(tài)”下的加壓，平衡向體積減小的方向移動(dòng)，對(duì)于N2＋3H22NH3向右移動(dòng)，所以N2、H2的轉(zhuǎn)化率增大 【結(jié)論】恒容條件下，在可逆反應(yīng)中若氣態(tài)反應(yīng)物的濃度均按比例改變，視為加壓或減壓 八、化學(xué)平衡圖像 1、有關(guān)化學(xué)平衡圖像的分析思路 ⑴看懂圖像： ⑵聯(lián)想規(guī)律：外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響規(guī)律 ⑶作出判斷下結(jié)論：反應(yīng)物的聚集狀態(tài)，反應(yīng)的熱效應(yīng)，氣體體積的增大或減小等 v v'(逆) v(正) v'(正) v(逆) 0 t 【練習(xí)1】