化学平衡

【引入】得不到2molSO₃，能得到多少摩SO₃？也就是说反应到底进行到什么程度？这就是化学平衡所研究的问题。

思考并作答：在相同条件下既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行的反应叫做可逆反应。SO₂与O₂的反应为可逆反应不能进行完全，因此得不到2molSO₃。

　　提出反应程度的问题，引入化学平衡的概念。

　　结合所学过的速率、浓度知识有助于理解抽象的化学平衡的概念的实质。

【分析】在一定条件下，2molSO₂与1molO₂反应体系中各组分速率与浓度的变化并画图。

回忆，思考并作答。

【板书】一、化学平衡状态

1．定义：见课本P38页

【分析】引导学生从化学平衡研究的范围，达到平衡的原因与结果进行分析、归纳。

研究对象：可逆反应

平衡前提：温度、压强、浓度一定

原因：v正=v逆（同一种物质）

结果：各组成成分的质量分数保持不变。

准确掌握化学平衡的概念，弄清概念的内涵和外延。

【提问】化学平衡有什么特点？

【引导】引导学生讨论并和学生一起小结。

讨论并小结。

平衡特点：

　　等（正逆反应速率相等）

　　定（浓度与质量分数恒定）

　　动（动态平衡）

　　变（条件改变，平衡发生变化）

　　培养学生分析问题与解决问题的能力，并进行辩证唯物主义观点的教育。加深对平衡概念的理解。

讨论题：在一定温度下，反应达平衡的标志是（）。

　　（A）混合气颜色不随时间的变化

　　（B）数值上v（NO₂生成）=2v（N₂O₄消耗）

　　（C）单位时间内反应物减少的分子数等于生成物增加的分子数

　　（D）压强不随时间的变化而变化

　　（E）混合气的平均分子量不变

　　讨论结果：因为该反应如果达平衡，混合物体系中各组分的浓度与总物质的量均保持不变，即颜色不变，压强、平均分子量也不变。因此可作为达平衡的标志（A）、（D）、（E）。

　　加深对平衡概念的理解，培养学生分析问题和解决问题的能力。

【过渡】化学平衡状态代表了化学反应进行达到了最大程度，如何定量的表示化学反应进行的程度呢？

2．转化率：在一定条件下，可逆反应达化学平衡状态时，某一反应物消耗量占该反应物起始量的质量分数，叫该反应物的转化率。

公式：a=△c／c始×100％

　　通过讨论明确由于反应可逆，达平衡时反应物的转化率小于100％。

　　通过掌握转化率的概念，公式进一步理解化学平衡的意义。

3．平衡的有关计算

（1）起始浓度，变化浓度，平衡浓度。

例1  445℃时，将0.1mol I₂与0.02mol H₂通入2L密闭容器中，达平衡后有0.03molHI生成。求：①各物质的起始浓度与平衡浓度。

②平衡混合气中氢气的体积分数。

引导学生分析：

c始／mol／L　0.01　0.05　　　　　　0

c变／mol／L　　x　　x　　　　　　　2x

c平／mol／L　0.015

0+2x=0.015 mol／L

x=0.0075mol／L

平衡浓度：

c（I₂）平=C（I₂）始-△C（I₂）

=0.05 mol／L -0.0075 mol／L

=0．0425mol／L

c（H₂）平=0.01-0.0075=0.0025mol／L

c（HI）平=c（HI）始+△c（HI）

＝0.015mol／L

w（H2）=0.0025／（0.05+0.01）

通过具体计算弄清起始浓度、变化浓度、平衡浓度三者之间的关系，掌握有关化学平衡的计算。

【小结】①起始浓度、变化浓度、平衡浓度三者的关系，只有变化浓度才与方程式前面的系数成比例。

②可逆反应中任一组分的平衡浓度不可能为0。

（2）转化率的有关计算

例2  02molCO与0.02×100％=4.2％mol水蒸气在2L密闭容器里加热至1200℃经2min达平衡，生成CO₂和H₂，已知V（CO）=0.003mol／（L·min），求平衡时各物质的浓度及CO的转化率。

△c（CO）＝V（CO）·t

=0.003mol／（L·min）×2min

=0.006mol／L

a=△c／c（始）×100％

=0.006／0.01×100％

=60％

【小结】变化浓度是联系化学方程式，平衡浓度与起始浓度，转化率，化学反应速率的桥梁。因此，抓变化浓度是解题的关键。

（3）综合计算

例3  一定条件下，在密闭容器内将N₂和H₂以体积比为1∶3混合，当反应达平衡时，混合气中氨占25％（体积比），若混合前有100mol N₂，求平衡后N₂、H₂、NH₃的物质的量及N₂的转化率。

思考分析：

方法一：

设反应消耗xmolN₂

△n（始）　100　300　　　　0

△n　　　　　x　　3x　　　2x

n（平）　100-x　300-3x　　2x

（mol）

x＝40mol

n（N2）平＝100mol-xmol＝100mol-40mol

=60mol

n（N₂）平=300mol-3xmol=180mol

a=40／100×100％=40％

方法二：设有xmolN₂反应

   △n

　1　　　　　　　　2　　　2

　x　　　　　　　　2x　　2x

【小结】方法一是结合新学的起始量与平衡量之间的关系从每种物质入手来考虑，方法二是根据以前学过的差量从总效应列式，方法二有时更简单。
　　巩固转化率的概念并弄清转化率与变化浓度，速率化学方程式之间的关系。
　　通过一题多解将不同过程的差量计算与平衡计算联系起来加深对平衡的理解，加强对所学知识（如差量的计算，阿伏加德罗定律的计算）的运用，培养学生综合思维能力和计算能力。

　　强调重点，加强学法指导。

【课堂小结】今天我们重点学习了化学平衡的概念及有关计算，比较抽象，希望大家加强练习，以便熟练地掌握平衡的概念。
【随堂检测】1．对于一定温度下的密闭容器中，可逆反应达平衡的标志是（）。

　　（A）压强不随时间的变化而变化
　　（B）混合气的平均分子量一定
　　（C）生成n mol H₂同时生成2n mol HI
　　（D）v（H₂）=v（I₂）

　　2．合成氨生产中，进入塔内的氮气和氢气体积比为1∶3，p=1.52×107Pa（150atm），从合成塔出来的氨占平衡混合气体积的16％，求合成塔出来的气体的压强。
平衡时NH₃的体积分数为：

n（平NH₃）／n（平总）×100％

=n（平NH₃）／（n始-△n）

=2x／（400-2x）×100％

=25％

x=40mol

（以下计算与上面相同）

巩固课堂所学内容。

附：随堂检测答案1．（C）2．1.31×107Pa（129.4atm）

探究活动

探究活动（一）

温度对化学平衡的影响

　　硫酸铜溶液中加入溴化钾，发生下列反应：

　　 蓝色 　　　　       绿色

　　将上述平衡体系加热，使溶液温度升高，颜色怎样变化？冷却后，颜色又怎样改变？做实验检验你的答案。

　　在试管中加入0.1 M的 溶液5毫升，再加1 M 溶液2毫升，观察所得溶液的颜色。倒出3毫升于另一试管，然后在酒精灯上加热，观察颜色变化（与没加热的溶液对比）。等加热的试管稍稍冷却后，把试管浸入冷水中，观察颜色变化。

　　平衡体系温度升高，溶液的绿色加深；冷却后，颜色又变浅。

　　[仪器和药品]

　　1．学生用：烧杯（50毫升）、滴定管2支、量筒（10毫升）、搅拌棒、试管、石棉网、铁架台（附铁杯）、保温瓶（贮开水）、酒精灯、火柴。

　　3 M氢氧化钠溶液、3 M硫酸溶液、0.5 M氯化铁溶液、0.1 M硫酸铜、1 M溴化钾溶液。

　　2．讲台上公用：1 M铬酸钾溶液0.5升、1 M重铬酸钾溶液0.1升。

探究活动（二）

浓度对化学平衡的影响

　　让同学复述勒沙特里原理，然后提出并演示，铬酸根 呈黄色，重铬酸根 呈橙色。在水溶液中，铬酸根离子和重铬酸根离子存在下列平衡：