高中化学必修1化学反应速率和化学平衡（3）教学设计

高中化学必修 1 化学反应速率和化学平衡（3）教学设计 授课人：董 xx ① 了解化学反应速率的概念，化学反应速率的表示方法。 教学目标： ② 理解外界条件对化学反应速率的影响。 ③ 理解化学平衡的涵义及化学反应速率之间的内在联系。 教学重点： 浓度、温度、压强等条件对化学平衡移动的影响 教学难点： 平衡状态的比较(等效平衡的应用)；化学平衡的计算 教学方法： 教学过程： 第三课时 基础知识精析 三．等效平衡 （1）等效平衡： 在一定条件下（定温定容或定温定压），对同一可逆反应，起始时加入的各 物质的物质的量不完全相同，而达到化学平衡时，同种物质的百分含量均相同 （即平衡状态完全相同），这样的化学平衡互称等效平衡。 说明：等效平衡是指两个平衡的结果效果相同，不一定是完全相同，也可能 是各物质的百分含量相同或物质的量浓度相同。 （2）等效平衡原理： 【殊途同归】 由于化学平衡状态与条件有关，而与建立平衡的途径无关。因而，当外界条 件一定时，同一可逆反应，反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，最后都能达到平 衡状态。只要达到平衡时条件(温度、浓度、压强等)完全相同，则可能形成等效 平衡。 常温常压下，可逆反应： N2 + 3H2 = 2NH3① 1mol 3mol 0mol ② 0mol 0mol 2mol ③ 0.2mol 0.6mol 1.6mol ①从正反应开始，②从逆反应开始，③从半路开始，由于①、②、③三种 情况如果按方程式的计量关系折算成同一方向的反应物，对应各组分的物质的量 均相等(如将②、③折算为①)，因此三者为等效平衡。 （3）分类： ①在定温定容条件下，对于一般可逆反应（反应前后气体分子数不等的可逆 反应），改变起始加入情况，只要通过计算可以换算成与原平衡起始态相同，则 与原平衡等效； 理解：这种类型的等效平衡相当于是将某一个可逆反应在达到平衡的各个不 同的阶段作为的起始状态，当反应到达平衡时各种情况自然是完全相同的，所以 它们必然是等效平衡。 ②在定温定容条件下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应中，只要起 始时的反应物和生成物的物质的量（或物质的量浓度）的比例分别与原平衡起始 时相同，则与原平衡等效。 理解：这种类型的等效平衡相当于是将某一个可逆反应在达到平衡时改变体 积平衡不移动。 ③在定温定压条件下，若改变起始时加入各物质的物质的量，只要按化学计 量数换算成同一边的物质的物质的量（或物质的量浓度）之比相同，则达化学平 衡后两者是等效平衡。 在定温定压下，只要起始时反应物和生成物的量的比例分别与原平衡起始态 相同，则达平衡后与原平衡等效。理解：这种类型的等效平衡相当于是将某一个可逆反应在达到平衡时，将体 系分为几个部分来研究，各部分的每种组分含量均相等。 ※等效平衡的理解： 在一定条件下(定温定容或定温定压)，起始量不同的同一可逆反应达到平衡 后，任何对应组分的分数(体积或物质的量)相同，这样的化学平衡互称等效平衡。 第一，对于反应前后气体体积不等的可逆反应：①恒温、恒容，“起始量”必 须相同，达等效平衡；②恒温、恒压，“起始量”只要对应成比例，即达等效平衡。 第二，对于反应前后气体体积相等的可逆反应：恒温恒容或恒温恒压，两种 情况只要“起始量”对应成比例，即达等效平衡。 【示例】：（1）等温等容： 2A(g) + B(g) ===3C(g) + D(g) ① 2 1 0 0 ② 0 0 3 1 ③ 1 0.5 1.5 0.5 ④ 1.6 0.8 0.6 0.2 ⑤ 0.6 0.3 2.1 0.7 2A(g) + 3 B(g) === 4 C(g) + D(g) ① 2 3 0 0 ② 0 0 4 1 ③ 1 1.5 0 0 ④ 1 1.5 2 0.5 N2 + 3H2 ==== 2NH3 ① 2 7 0 ② 1 4 2 ③ 0 1 4 ④ 1.5 5.5 1 ⑤ 1.6 ? ?（2）等温等压： 2A(g) + B(g) ===3C(g) + D(g) ① 2 1 0 0 ② 0 0 3 1 ③ 1 0.5 1.5 0.5 ④ 1.6 0.8 0.6 0.2 ⑤ 0.6 0.3 2.1 0.7 （4）应用： a．判断等效平衡： 等温、等容条件下，对于左右气相物质的化学计量数不等的可逆反应，改 变起始时加入物质的物质的量，若按可逆反应计量数之比换算成同一半边物质 (一边倒)，其物质的量对应相同，则它们互为等效平衡。 等温、等容条件下，对于左右气相物质的化学计量数相等的可逆反应，改 变起始时加入物质的物质的量，若按可逆反应计量数之比换算成同一半边物质 (一边倒)，其物质的量对应成比例，则它们互为等效平衡。 等温、等压条件下，对于所有可逆反应，改变起始时加入物质的物质的量， 若按可逆反应计量数之比换算成同一半边物质(一边倒)，其物质的量对应成比例， 则它们互为等效平衡。 例 1.在一个固定体积的密闭容器中，加入 2molA 和 1molB，发生反应： 2A(g) + B(g) ≒ 3C(g) + D(g)。达到平衡时，C 的浓度为 w mol/L。若维持体积和 温度不变，按下列四种方法改变起始物质，达到平衡后，C 的浓度仍为 w mol/L 的是（ D ） A. 4molA + 2molB B. 2molA + 1molB +3molC + 1molD C. 3molC + 1molD + 1molB D. 3molC + 1molD 例 2．在容积为 1L 的真空密闭容器中，起始时充入 2molA 及 1molB 两种 气体，维持温度 500k，使之发生可逆反应：2A(g)+B(g)=2C(g)，达到平衡时，测 得气体 C 的体积分数为 70% 。现有另一容积 2L 的真空密闭容器中,若起始时充入 a mol 的 A 及 0.5a mol 的 B，维持温度仍为 500K，使之达平衡，要使平衡混 合物中 A 的体积分数为 20%，则 a 值为（ C ） A.1 B.2 C.4 D.任意值 b．利用等效平衡计算 例 3. 某恒温、恒容的密闭容器充入 3mol A 和 2mol B，反应 3A(g)+2B(g) x C(g)+y D(g)达到平衡时 C 的体积分数为 m%。若将 0.6mol A，0.4mol B， 4mol C，0.8mol D 作为起始物充入，同温同容下达到平衡时 C 的体积分数仍为 m%，则 x=_______，y=_______。 解析：同温同容下达到平衡时 C 的体积分数仍为 m%，则两平衡为等效平衡， 因而有 3A(g)+2B(g) x C(g)+y D(g) 3mol 2mol 0 0 0.6mol 0.4mol 4mol 0.8mol 所以有： 。解得：x=5，y=1。 深度思考 1．在等温等容条件下，可逆反应：2A(g)＋B(g) 3C(g)＋D(g)　ΔH＝－Q 1 kJ·mol －1(Q1>0)，起始物质 的量如下表所示： 序号 A B C D ① 2 mol 1 mol 0 0 ② 4 mol 2 mol 0 0 ③ 1 mol 0.5 mol 1.5 mol 0.5 mol ④ 0 1 mol 3 mol 1mol ⑤ 0 0 3 mol 1 mol (1)上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？达到平衡后，哪些量相同？ (2)达到平衡后，①放出的热量为 Q2 kJ，⑤吸收的热量为 Q3 kJ，则 Q1、Q2、Q3 的定量关系为________。 答案　(1)①③⑤互为等效平衡。表现在达到平衡后物质的量、质量、体积、物质的量浓度、 组分百分含量(物质的量分数、质量分数、体积分数)相同。(2)Q2＋Q3＝Q12．在等温等容条件下，可逆反应：2A(g)＋B(g) 3C(g)＋D(s)起始物质的量如下表所 示： 序号 A B C D ① 2 mol 1 mol 0 0 ② 4 mol 2 mol 0 0 ③ 1 mol 0.5 mol 1.5 mol 0.5 mol ④ 0 1 mol 3 mol 1 mol ⑤ 0 0 3 mol 1 mol 上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？达到平衡后，哪些量相同？ 答案　①②③⑤互为等效平衡。表现在达到平衡后组分百分含量(物质的量分数、质量分 数、体积分数)相同。 3．在等温等压条件下，可逆反应 2A(g)＋B(g) 3C(g)＋D(g)起始物质的量如下表所 示： 序号 A B C D ① 2 mol 1 mol 0 0 ② 4 mol 2 mol 0 0 ③ 1 mol 0.5 mol 1.5 mol 0.5 mol ④ 0 1 mol 3 mol 1 mol ⑤ 0 0 3 mol 1 mol 上述反应达到平衡后，互为等效平衡的是哪几组？达到平衡后，哪些量相同？ 答案　①②③⑤互为等效平衡。表现在达到平衡后物质的量浓度、组分百分含量(物质的量 分数、质量分数、体积分数)相同。 【探究高考】 1．[2012·海南，15(3)]可逆反应 A(g)＋B(g) C(g)＋D(g)。判断该反应是否达到平衡的 依据为__________(填正确选项前的字母)： a．压强不随时间改变 b．气体的密度不随时间改变c．c(A)不随时间改变 d．单位时间里生成 C 和 D 的物质的量相等 答案　c 2．(2010·安徽理综，10)低温脱硝技术可用于处理废气中的氮氧化物，发生的化学反应为 2NH3(g)＋NO(g)＋NO2(g)180℃催化剂 2N2(g)＋3H2O(g)　ΔH