化学新课标二轮复习全套教学案详细解析化学平衡

本卷第1页（共14页）化学平衡教学目标知识技能：复习和强化对化学平衡状态标志的认识、对同一平衡状态的判断；勒沙特列原理的广泛应用，以及化学平衡计算知识。能力培养：培养学生应用化学平衡的概念、平衡移动的原理解决实际问题的能力，以及在化学计算中的另类思维能力。科学思想：通过对化学平衡概念的深刻讨论，使学生建立平衡思想，并能广泛应用于一定条件下的可逆过程中。科学品质：通过化学平衡例题的讨论，培养学生认真的审题习惯，多方位的或换位的思维方式，严谨的科学态度。科学方法：通过对化学平衡理论的复习，培养学生学会讨论问题的科学方法。重点、难点化学平衡概念的深刻剖析和化学平衡移动原理的应用。教学过程设计教师活动一、建立化学平衡状态的标志【提问】我们根据什么可以来判断，在一定条件下，一任意可逆反应：mA+nBpC+qD，是否达到了化学平衡状态？学生活动回答：一定条件下。①正逆反应速率相等；②平衡混合气中各组分的体积分数不变。【过渡】还有哪些衍生出的因素也可以是建立化学平衡状态的标志？讨论题：本卷第2页（共14页）例1在恒温下，密闭容器中的可逆反应：2SO3（气）2SO2（气）+O2（气）可用来确定该反应已经达到平衡状态的是[]A．反应容器内，压强不随时间改变B．单位时间消耗1molSO3同时生成1molSO2C．单位时间消耗1molSO3同时消耗1molSO2D．容器内混合气体的总质量不发生变化例2在一定温度下的定容容器中，当下列物理量不再发生变化时，不能表明可逆反应A（固）+2B（气）C（气）+D（气）+Q已达到平衡状态的是[]A．混合气体的压强B．混合气体的密度C．B的物质的量浓度D．反应放出的热量【讨论引导】从化学平衡概念的本质及它的外延去讨论和判断，但需注意题中可逆反应的特征、物质的状态。讨论：回答例1中可逆反应在反应前后气体的体积不相等，故可以通过容器内压强不再改变来确定反应达到了平衡状态，A正确；B选项只描述了正反应速率，C正确。回答：例1未指明密闭容器的体积固定，对于体积可变容器，达平衡与否，容器内压强均不会改变，A不正确。回答：例2中容器的体积虽然固定，但可逆反应在反应前后气体的体积相等，混合气体的总体积不变，达平衡与否，容器内压强均不会改变，A选项不正确。由质量守恒定律来分析，B选项也不正确。回答：反应物A为固体，达平衡前后气体质量不相等，B选项正确。本卷第3页（共14页）回答：密闭容器的体积固定，虽然混合气体的总物质的量不变，但反应过程中成分气体的物质的量在改变，浓度在改变，所以C选项正确；正反应为放热反应，D选项也正确。【评价】例1中的A、B、D三个选项均不正确，只有C正确。例2中只有A选项不能表明可逆反应达到平衡状态。【小结】化学平衡的判断（标志）1．从反应速率：v正=v逆来判断。①正逆反应的描述：同一物质消耗和生成反应物和生成物消耗或生成②速率相等：同一物质速率的数值相等不同物质速率的数值与系数成正比即相等2．从混合气体中成分气体的体积分数或物质的量浓度不变来判断。3．从容器内压强、混合气体平均分子量、混合气体的平均密度、反应的热效应不变等来判断，与可逆反应中m+n和p+q是否相等，容器的体积是否可变，物质的状态、反应过程中有无明显的热效应等因素有关，应具体情况具体分析。二、同一平衡状态【提问】从化学平衡的概念出发，化学平衡的建立与哪些条件有关？回答：反应温度、压强、物质的量浓度。【过渡】对于同一可逆反应，如果反应的起始态不同，所达到的平衡状态，是否相同呢？讨论题：例1可逆反应3H2+N22NH3，在一固定容积的容器内，500℃Fe为催化剂，三种不同的初始态：①3molH2、1molN2，②2molNH3，③1.5molH2、0.5molN2、1molNH3，发生反应达到平衡时，混合气体中NH3的体积分数是否相同？本卷第4页（共14页）例2在一个固定容积的密闭容器中，保持一定温度，在一定条件下进行反应：A（气）+B（气）2C（气）。已知加入1molA和2molB达到平衡后，生成amolC，此时在平衡混合气体中C的摩尔分数为R。若在相同的条件下，向同一容器中加入2molA和4molB，达平衡后的C物质的量为多少？此时C在平衡混合气体中的摩尔分数与R的关系？【讨论引导】注意例1、例2中相关可逆反应的特征。在讨论例2时，可将浓度的改变转化为容器体积的改变，从而由平衡移动的角度分析。讨论：回答：例1，温度相同，容器的体积相同（即压强相同），虽然起始态不同，将②③转换后与①中反应物的初始浓度相同，所以对同一个可逆反应，在相同的条件下，所达到的平衡状态是同一平衡状态。即三种不同的起始态的平衡混合体系中NH3的体积分数相同。回答：例2，由于可逆反应的反应前后气体体积不变，在固定体积的容器中充入2molA和4molB，就相当于把第一个起始态容器的体积减小到原来的一半，但由于压强不影响该反应平衡状态，所以，达平衡时C的物质的量为2amol，C在平衡混合气体中的摩尔分数与R相等。【评价】例1的答案正确。对同一可逆反应的三种不同的起始态，在同一温度和压强下达到平衡，平衡混合体系中NH3的体积分数相同。例2答案正确。【小结】1．可逆反应的平衡状态只与反应的条件有关，与反应的过程无关。2．在相同温度和相同体积的容器中，同一可逆反应：mA+nBpC+qD当m+n≠p+q，由不同的起始态均转换为从正反应开始的起始态，若反应物的浓度完全相同，则达到平衡时，为同一平衡状态；当m+n=p+q，由不同的起始态均转换为从正反应开始的起始态，若反应物的浓度比完全相同，达到平衡时，则为同一平衡状态。三、勒沙特列原理的应用【讨论引导】什么是勒沙特列原理，在化学平衡中的具体体现有哪些？本卷第5页（共14页）回答（略）。【复习讨论】讨论题：在密闭容器中有可逆反应：nA（气）+mB（气）pC（气）—Q处于平衡状态（已知n+m＞p，Q＞0），则下列说法正确的是[]①升温，[B]/[C]的比值变小②降温时体系内混合气体平均分子量变小③加入B，A的转化率增大④加入催化剂，气体总的物质的量不变⑤加压使容器体积减小，A或B的浓度一定降低⑥若A的反应速率为vA，则B的反应速率为vAn/mA．①②③⑤B．①②③④C．①②⑤⑥D．③④⑤⑥【讨论引导】注意可逆反应的特点，改变条件后的平衡移动方向，以及题中涉及的化学量的概念。讨论：回答：此可逆反应的正反应是气体体积的缩小反应，是吸热反应。升高温度，使平衡向正反应方向移动，混合气体的总物质的量减小，平均分子量变大；B的浓度变小，C的浓度增大。增大压强，使容器的体积变小，各物质的浓度应增大，但由于平衡向正反应方向移动，反应物气体A、B的物质的量变小，生成物气体C的物质的量增大。正确答案为B。【评价】讨论的结论正确。不仅应会判断平衡移动的方向也应会判断平衡移动后的结果。【过渡】对于其他平衡体系，如：电离平衡、水解平衡、溶解平衡等，勒沙特列原理是否适用呢？例题一定温度下，一定量的水中，石灰乳悬浊液存在下列平衡：Ca（OH）2Ca2++2OH-，当向悬浊夜中加入少量的生石灰时，下列说法正确的是[]本卷第6页（共14页）A．溶液中Ca2+数目减少B．Ca2+浓度增大C．溶液pH保持不变D．溶液pH增大【讲解】难溶物在水中存在着溶解和沉淀的可逆过程，在一定条件下，当溶解的速率等于沉淀的速率，就达到了平衡状态，称为溶解平衡。同化学平衡一样，改变条件，平衡被破坏而发生移动。应用勒沙特列原理来分析例题中的问题。【提问】在一定条件下，石灰乳悬浊液存在着平衡状态，那么对于溶液而言，是否处于饱和状态？加入生石灰会发生什么反应？对溶解平衡有什么影响？倾听。思考并议论。回答：是饱和状态。生石灰与溶剂水反应，虽然由于溶剂的减少，平衡会发生移动，但温度不变，Ca（OH）2的溶解度不变，所以溶液的浓度不变，只是溶质和溶剂的量改变。A、C正确。【评价】回答正确。【结论】凡是存在可逆过程的变化，均会在一定条件下建立平衡状态，均可应用勒沙特列原理来分析解决平衡移动问题，但不能脱离该问题所涉及的概念。四、化学平衡的有关计算【引入】在复习化学平衡的计算时，除了常规的计算方法，还应具备一些常用的数学思想，以及常用的解题方法。倾听。1．极值思想例题：在一定条件下，将物质的量相同的NO和O2混合，发生如下反应：2NO+O22NO2，2NO2N2O4，所得混合气体中NO2的体积分数为40％，则混合气体的平均分子量是[]A．49.6本卷第7页（共14页）B．41.3C．62D．31【分析】首先确定混合气体的组成，用常规方法解题。【引导】由于第二个反应是可逆反应，故可以采用化学计算中常用的方法——极端假设法。【启示】极端假设法常用在混合物的组成的计算中，同样也可以应用在可逆反应的有关计算中。解题：混合气体是由O2、NO2、N2O4组成的。（解题过程略）思考：回答：假设混合气体只是由1molO2和2molNO2组成的，其平均分子量为41.3；假设混合气体只是由1molO2和1molN2O4组成的，其平均分子量为62。但实际上混合气体是由O2、NO2、N2O4组成的，所以平均分子量应在二者之间。A正确。2．代换思维例题：在一真空的一定体积的密闭容器中盛有1molPCl5，加热到200℃时发生如下反应：PCl5（气）PCl3（气）+Cl2（气），反应达平衡时，PCl5所占体积分数为M％。若在同一温度和容器中，最初投入的PCl5是2mol，反应达平衡时，PCl5所占体积分数为N％，则M和N的正确关系是[]A．M＞NB．M＜NC．M=ND．无法比较【分析】在同一容器中投入不同量的反应物，即反应物的浓度不同，因此，我们可以把两个独立的平衡体系看成是在第一个平衡体系的基础上的平衡移动问题。所以思考时应注意①浓度的改变对平衡的影响；②平衡混合气体的总体积数也在改变。思考：提问：平衡移动时PCl5减少的量与投入的PCl5增加的量，哪一个大？思考讨论：/PGN0070.TXT/PGN回答：在同一容器中投入2molPCl5可相当于容器的体积减小一半，相当于对第一个平衡体系增大压强，使平衡向左移动，PCl5的量增大，B正确。本卷第8页（共14页）【引导】为了回避这样的问题，我们可以进行思维代换，把浓度的改变代换为体积的改变，然后再代换为压强的改变。【启示】当需要比较两个相同的可逆反应的不同平衡状态时，即可采用这样的代换思维方法：①转换为平衡移动问题；3．差量方法例题：在一定条件下，合成氨反应达到平衡，混合气中NH3的体积分数为25％，若反应条件不变，则反应后缩小的气体体积与原反应物体积的比值是[]A．1/5B．1/4C．1/3D．1/2【分析】根据平衡时混合气中NH3的体积分数为25％，可按常规计算方法列出方程后解题。解题（略）。【引导】若把有关化学方程式的差量法计算引入此题中，可简约思维。3H2+N22NH3…△V变化3L1L2L2L由此可知反应过程气体体积缩小的量即生成NH3的量。【启示】可逆反应是化学反应中的一种，反应过程中是按反应式各物质的系数比变化的，所以差量法经常应用在化学平衡的计算中。思考解题：回答：设平衡混合气体为100L，其中NH3为25L，即反应生成NH325L，气体体积缩小了25L，原反应物体积为125L，A正确。五、综合问题本卷第9页（共14页）例题：在一容积固定的反应容器中，有一可左右滑动的密封隔板，两侧分别进行如图所示的可逆反应。各物质的起始加入量如下：A、B和C均为4.0mol，D为6.5mol，F为2.0mol，设E为xmol，x在一定范围内变化时，均可以通过调节反应器的温度，使两侧反应都达到平衡，并且隔板恰好处于反应器的正中间位置。①若x=4.5，则右侧反应在起始时向______方向进行，欲使起始反应维持向该方向进行，则x的取值范围为____。②若x分别为4.5和5.0，则在这两种情况下，当反应达平衡时，A的物质的量是否相等？______，其理由是______。【分析】左侧可逆反应是反应前后气体的物质的量不变的反应，右侧可逆反应的正反应是气体的物质的量缩小的反应。隔