第2章 第3节 第1课时 化学平衡状态
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自我小测第1课时化学平衡状态夯基达标1.在密闭容器中反应一段时间后,达到平衡状态。
则下列说法中正确的是()A.N2、H2不再化合B.N2、H2、NH3浓度不再变化C.N2、H2、NH3的质量相等D.改变条件,N2、H2、NH3的浓度也不再变化2.某温度下,体积一定的密闭容器中进行如下可逆反应,ΔH>0下列叙述正确的是()A.加入少量W,逆反应速率增大B.当容器中气体压强不变时,反应达到平衡C.升高温度,平衡逆向移动D.平衡后加入X,上述反应的ΔH增大3.在密闭容器中进行如下反应:,X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.2mol·L-1、0.6mol·L-1、0.4mol·L-1,当平衡时,下列数据肯定不正确的是()A.X2为0.4mol·L-1,Y2为1.2mol·L-1B.Y2为1.0mol·L-1C.X2为0.3mol·L-1,Z为0.2mol·L-1D.Z为1.0mol·L-14.在恒温恒容下,当反应容器内总压强不随时间变化时,下列可逆反应一定达到平衡的是()5.已知反应,下列说法正确的是()A.升高温度,正反应速率增加,逆反应速率减小B.升高温度有利于反应速率的增加,从而缩短达到平衡所需的时间C.达到平衡后,升高温度或增大压强都有利于该反应平衡正向移动D.达到平衡后,降低温度或减小压强都有利于该反应平衡正向移动6.已知反应的ΔH<0,m+n>q,在恒容密闭容器中反应达到平衡时,下列说法正确的是()A.通入稀有气体使压强增大,平衡将正向移动B.X的正反应速率是Y的逆反应速率的m/n倍C.降低温度,混合气体的平均相对分子质量变小D.增加X的物质的量,Y的转化率降低7.已知:ΔH=-1025kJ·mol-1,该反应是一个可逆反应。
若反应物起始物质的量相同,下列关于该反应的示意图不正确...的是()8.在密闭容器中,一定条件下,进行如下反应:ΔH=-373.2kJ·mol-1,达到平衡后,为提高该反应的速率和NO的转化率,采取的正确措施是()A.加催化剂同时升高温度B.加催化剂同时增大压强C.升高温度同时充入N2D.降低温度同时增大压强9.下图中α为反应物的平衡转化率,T为温度,将符合下列反应的图像编号填入括号内。
必修 4 第二章化学反应速率和化学平衡固原一中柯占中一、教材分析《化学平衡》是贯穿于整个中学化学学科的重要理论之一,内容抽象,具有很强的逻辑性,对思维能力的要求很高,具有一定的难度,是中学化学中所涉及的溶解平衡、电离平衡、水解平衡等知识的核心,对思维能力的培养,辨证唯物主义思想的形成以及对其他很多相关或不相关知识的学习,都起着重要的指导作用。
二、化学新课程标准1、外界条件(浓度、温度、压强等)对化学平衡的影响,化学平衡图像2、化学平衡相关计算(化学平衡常数、转化率、平衡浓度、某物质的平衡百分含量、混合气体的平均相对分子质量等),化学平衡状态的判断。
三、学生情况分析教学对象是高二学生,经过初三一年和高一一年的化学学习,他们已经储备了一定的相关知识:物质的溶解、溶解度、饱和溶液、溶解平衡、化学反应速率等,积累了一些化学方程式,掌握了基本的实验技能,基本上都养成了良好的思考、讨论、探究的习惯,新的理念和学生的学习经历决定着该部分内容的教学目标不是在知识的深度和广度上,而是要注重培养学生的科学精神,科学的探究方法,学以致用。
初中对化学反应的正逆反应概念没有叙述,也就是认为化学反应能够完全进行到底,不存在逆反应,高一对化学反应的认识更进一步,了解化学反应存在反应限度,而高二格外强调化学反应的实质,了解正逆反应相互伴生,对立统一。
这样,在化学反应的学习过程中,从初中到高中,对化学反应的认识层层推进,从直观到本质,明确可逆反应,进而建立化学平衡的概念。
四、教学目标1.知识与技能⑴了解可逆反应和不可逆反应的概念。
⑵描述化学平衡建立的过程,建立起化学平衡的概念。
2.过程与方法从学生已有的关于饱和溶液的溶解平衡,导入化学平衡,通过对溶解平衡的理解和迁移,让学生建立起化学平衡是个动态平衡的概念。
3.情感态度与价值观化学平衡是宇宙中各种平衡中的一个小小分支,它和日常生活中的溶解、环境、生态等平衡问题都与生活息息相关。
五、教学重难点描述化学平衡建立的过程,建立起化学平衡的概念。
第三节化学平衡第1课时化学平衡状态1.了解化学反应的可逆性,了解可逆反应的概念、特点。
2.了解化学平衡的建立过程。
3.理解化学平衡的特征。
(重点)教材整理1.可逆反应2.不可逆反应有些反应的逆反应进行程度太小因而可忽略,把这类反应称作不可逆反应,用“===”号表示。
例如:Ba2++SO2-4===BaSO4↓。
[探究·升华][思考探究](1)可逆反应是指同一条件下能同时向正、逆两个方向进行的反应。
【提示】正确(2)Cl2与水的反应是不可逆反应还是可逆反应。
【提示】可逆反应(3)NH3和HCl生成NH4Cl与NH4Cl分解生成NH3和HCl互为可逆反应。
【提示】错误(4)可逆反应中反应物的转化率能达到100%。
【提示】错误[认知升华]极端假设法确定各物质浓度的范围在密闭容器中进行反应X2(g)+Y2(g)2Z(g),已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.2 mol·L-1,在一定条件下,反应达到平衡。
可根据极端假设法判断,假设反应正向或逆向进行到底,求出各物质浓度的最大值和最小值,从而确定它们的浓度范围。
假设反应正向进行到底:X2(g)+Y2(g)2Z(g)起始浓度/(mol·L-1)0.10.30.2改变浓度/(mol·L-1)0.10.10.2终态浓度/(mol·L-1)00.20.4假设反应逆向进行到底:X2(g)+Y2(g)2Z(g)起始浓度/(mol·L-1)0.10.30.2改变浓度/(mol·L-1)0.10.10.2终态浓度/(mol·L-1)0.20.40平衡体系中各物质的浓度范围为X2∈(0,0.2),Y2∈(0.2,0.4),Z∈(0,0.4)。
[题组·冲关]题组1可逆反应的判断1.下列各组两个反应互为可逆反应的是( )①2NaHCO 3=====△Na 2CO 3+CO 2↑+H 2O与CO 2+Na 2CO 3+H 2O===2NaHCO 3②H 2SO 4(浓)+2HBr===2H 2O +Br 2+SO 2与Br 2+SO 2+2H 2O===2HBr +H 2SO 4③2NO 2N 2O 4与N 2O 42NO 2 ④2SO 2+O 2催化剂△2SO 3与2SO 3催化剂△2SO 2+O 2 A .①② B .②③C .③④D .②④ 【解析】 可逆反应必须是在同一条件同时向两个方向进行的反应。
【答案】 C2.根据化学反应进行的________,可分为________和________。
判断下列反应,属于可逆反应的是____________________________________________,属于不可逆反应的是________。
①二氧化硫的催化氧化 ②氮气和氢气的化合 ③水的电解 ④可燃物的燃烧 ⑤氨气溶于水 ⑥氯气溶于水 ⑦二氧化硫和水的反应 ⑧三氧化硫和水的反应 ⑨铁置换硫酸铜溶液中的铜【答案】 程度 可逆反应 不可逆反应 ①②⑤⑥⑦ ③④⑧⑨题组2 可逆反应的特征3.下列说法正确的是( )A .可逆反应的化学反应速率是指正反应速率B .在可逆反应里正反应的速率是正值,逆反应的速率是负值C .在一定条件下,当可逆反应的正反应速率与逆反应速率相等时,反应物和生成物的浓度不再发生变化,这就是该反应所达到的限度D .对于可逆反应来说,反应物转化为生成物没有一定的限度【解析】 可逆反应的化学反应速率既包括了正反应速率又包括了逆反应速率,A 错;在可逆反应里正反应的速率、逆反应的速率都取正值,B 错;C 考查化学反应限度的概念,C 正确;对于可逆反应来说,反应物转化为生成物有一定的限度,D错。
【答案】 C4.在一定体积的密闭容器中进行反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。
已知反应过程中某一时刻N2、H2、NH3的浓度分别为0.1 mol/L、0.3 mol/L、0.2 mol/L。
当反应达到平衡时,可能存在的数据是()【导学号:29910020】A.N2为0.2 mol/L,H2为0.6 mol/LB.N2为0.15 mol/LC.N2、H2均为0.18 mol/LD.NH3为0.4 mol/L【解析】反应为可逆反应,反应体系中任何一种物质的转化率都小于100%,所以A、D错误;从题给量的关系知无论反应进行到什么程度,c(N2)∶c(H2)=1∶3,因此两者不可能同时均为0.18 mol/L。
【答案】 B化学平衡状态教材整理1.化学平衡状态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质量或浓度保持恒定的状态。
2.化学平衡状态的特征[探究·升华][思考探究]有下列两个可逆反应。
反应1:在体积固定的密闭容器中进行可逆反应:2NO2(g)2NO(g)+O2(g)。
其中NO2是红棕色气体。
反应2:在体积固定的密闭容器中进行可逆反应:H2(g)+I2(g)2HI(g)。
其中I2(g)是紫色的。
以上两个反应过程中,有下列情况:①同一物质正反应速率等于逆反应速率。
②混合气体的颜色不再改变。
③混合气体的密度不再改变。
④混合气体的压强不再改变。
⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变。
⑥对于反应1,单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2。
⑦对于反应2,用H2、I2和HI表示的反应速率之比为1∶1∶2。
问题思考:(1)上述情况中能作为反应1达到平衡状态标志的是哪几个?(2)上述情况中能作为反应2达到平衡状态标志的是哪几个?(3)若在标准状况下发生反应2(此时碘单质为固体),情况⑤能否作为反应2达到平衡状态的标志?【解析】(1)对于反应2NO2(g)2NO(g)+O2(g),当同一物质的正、逆反应速率相等v(正)=v(逆),反应处于平衡状态,①正确;混合气体的颜色不再,改变时,说明c(NO2)一定,故反应处于平衡状态,②正确;气体的密度ρ=mV其中气体的质量和容器的容积是定值,故气体的密度不变不能作为达到平衡状态的标志,③错误;由于该反应为反应前后气体体积变化的反应,故密闭容器中的,压强不变,表明反应处于平衡状态,④正确;混合气体的相对分子质量M=mn 该反应中气体的质量始终保持不变,而气体的物质的量为变量,故平均相对分子质量(M)为变量,当变量保持不变时,表明反应处于平衡状态,⑤正确;单位时间内生成O2和生成NO2的反应方向相反,且二者的物质的量之比为1∶2,故反应处于平衡状态,⑥正确。
(2)对于反应:H2(g)+I2(g)2HI(g),当同一物质的正、逆反应速率相等时,反应处于平衡状态,①正确;混合气体的颜色(I2蒸气)不再改变时,说明c(I2)一定,反应处于平衡状态,②正确;由于气体的质量和气体的容积是定值,故气体的密度不变不能作为平衡状态的标志,③错误;由于该反应为反应前后气体体积不变的反应,容器中气体的物质的量保持不变,则容器中的压强不变,反应不一定处于平衡状态,④错误;由于该反应气体的质量、气体的物质的量是定值,故气体的平均相对分子质量不变时,不能判断反应是否处于平衡状态,⑤错误;反应的任何时刻,用H2、I2和HI表示的反应速率之比均为1∶1∶2,⑦错误。
(3)反应2中,若I2为固体时,混合气体的平均相对分子质量为变量,当变量保持不变时,表明反应处于平衡状态。
【答案】(1)①、②、④、⑤、⑥(2)①、②(3)能[认知升华]化学平衡状态的判断1.判断依据(满足其一即可)(1)正反应速率与逆反应速率相等,v正=v逆。
①对同一物质,该物质的生成速率等于它的消耗速率;②对不同物质,速率之比等于方程式中的化学计量数之比,但必须是不同方向的速率。
(2)反应混合物中各组分的百分含量保持不变。
2.判断方法(1)对于纯气体反应,如m A(g)+n B(g)p C(g)+q D(g):①若m+n≠p+q,恒温恒容下气体的总物质的量不变、总压强不变、平均相对分子质量不变和恒温恒压下气体的密度不变都可以说明反应达到了平衡状态;②若m+n=p+q,不管是否达到平衡状态,气体总体积、总压强、总物质的量始终保持不变,从而平均摩尔质量(相对分子质量)、气体密度总保持不变(M r=m/n,ρ=m/V),因此这五项都不能作为判断反应是否达到平衡的依据。
(2)对于有固体或液体物质参与的反应,如a A(s)+b B(g)c C(g)+d D(g):①气体质量不变⇒达到平衡;②若b≠c+d,则n气、M气、p总、ρ不变均说明已达到平衡;③若b=c+d,则n气、p总不变不能判断是否达到平衡状态,M气、ρ不变能说明已达到平衡。
(3)对于有色物质参加的反应,体系的颜色保持不变,说明已达到平衡状态。
(4)对于绝热反应,体系温度保持不变,说明已达到平衡状态。
[题组·冲关]题组1化学平衡状态的建立1.在一定条件下,使SO2和O2在一密闭容器中进行反应,下列说法中不正确的是()A.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后为零B.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后不变C.随着反应的进行,逆反应速率逐渐增大,最后不变D.反应开始时,正反应速率最大,逆反应速率为零【解析】根据化学平衡的建立过程可知:反应从正反应方向开始,v正最大,v逆=0,最后达平衡时,v正=v逆≠0。
【答案】 A2.在200 ℃时,将a mol H2(g)和b mol I2(g)充入体积为V L的密闭容器中,发生反应:I2(g)+H2(g)2HI(g)。
(1)反应刚开始时,由于c(H2)=________,c(I2)=________,而c(HI)=________,所以化学反应速率________(填“v正”或“v逆”,下同)最大,而________最小(为零);(2)随着反应的进行,反应混合物中各组分浓度的变化趋势为c(H2)________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同),c(I2)________,而c(HI)________,从而化学反应速率v正________,而v逆________;(3)当反应进行到v正与v逆________时,此可逆反应就达到了平衡,若保持外界条件不变时,反应混合物中各组分的物质的量、物质的量浓度、质量分数、体积分数、反应物的转化率和生成物的产率等都将________。
【解析】反应开始时,c(H2)=aV mol/L,c(I2)=bV mol/L,c(HI)=0,此时v正最大,v逆=0;随着反应的进行,c(H2)减小,c(I2)减小,c(HI)增大,故v正减小,v逆增大;当反应进行至v正=v逆时,各组分的浓度保持不变,即反应处于平衡状态。