【人教版】高中化學(xué) 選擇性必修一 第二章 第二節(jié) 化學(xué)平衡 第1課時（兩份打包）

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化學(xué)平衡狀態(tài)

第二章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡

第2節(jié)化學(xué)平衡

一、感受平衡的存在

2023年9月，第十八屆北京·密云魚王文化節(jié)拉開帷幕，多年來密云區(qū)堅持生態(tài)立區(qū)，創(chuàng)新引領(lǐng)綠色發(fā)展，深化漁業(yè)凈水和生物保水的理念，在文化節(jié)上展示了漁民捕獲的多種水庫魚。每年9月25日至次年4月1日為開漁期，這段時間之外為休漁期。

為什么密云水庫不能一年四季進(jìn)行捕魚呢？

二、尋找化學(xué)平衡狀態(tài)存在的證據(jù)

如何尋找化學(xué)平衡存在的證據(jù)？

FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl

向盛有5mL0.005mol/LFeCl3溶液的試管中加入5mL0.015mol/LKSCN溶液，觀察實驗現(xiàn)象。

溶液呈現(xiàn)紅色

此時FeCl3和KSCN恰好完全反應(yīng)，反應(yīng)停止？

還是Fe3+、SCN-、Fe(SCN)3均存在，這個化學(xué)反應(yīng)的兩個方向都在進(jìn)行？請設(shè)計實驗進(jìn)行驗證。

二、尋找化學(xué)平衡狀態(tài)存在的證據(jù)

實驗用品：0.005mol/LFeCl3溶液、0.015mol/LKSCN溶液、1mol/LFeCl3溶液、1mol/LKSCN溶液、色度計、量筒、試管。

實驗?zāi)康模禾骄繉嶒灛F(xiàn)象不變時，溶液中存在Fe3+、SCN-、Fe(SCN)3。

實驗步驟：

5mL0.005mol/LFeCl3溶液+0.015mol/LKSCN溶液

任務(wù)1：探究溶液中是否存在Fe3+、SCN-、Fe(SCN)3？

試管a：

5滴1mol/LKSCN溶液

試管b：

5滴1mol/LFeCl3溶液

試管c：

5滴蒸餾水

對照

觀察顏色變化

觀察顏色變化

排除稀釋對顏色影響

顏色加深

顏色加深

存在Fe3+

存在SCN-

溶液呈現(xiàn)紅色

存在Fe(SCN)3

達(dá)到平衡了嗎？

缺少什么證據(jù)？

濃度不再改變

二、尋找化學(xué)平衡狀態(tài)存在的證據(jù)

設(shè)計實驗方案：用肉眼很難分別出溶液顏色變化，利用色度計完成實驗。

色度計可以測定溶液吸光度，通常溶液顏色越深，吸光度數(shù)值越大。

任務(wù)2：探究Fe3+、SCN-、Fe(SCN)3的濃度是否不變？

二、尋找化學(xué)平衡狀態(tài)存在的證據(jù)

達(dá)到化學(xué)平衡時，反應(yīng)物和生成物都在，反應(yīng)停止了嗎？

已知工業(yè)合成氨N2+3H22NH3，開始時向體系中通入N2和H2，依據(jù)反應(yīng)物和生成物的濃度變化，分析化學(xué)反應(yīng)速率變化過程。

c(N2)c(H2)v(正)c(NH3)v(逆)

開始

轉(zhuǎn)化

終態(tài)

化學(xué)平衡狀態(tài)具有的特征：

逆：一定條件下的可逆反應(yīng)

等：v(正)=v(逆)≠0

動：動態(tài)平衡

定：各組分濃度一定，保持不變

變：條件改變，平衡發(fā)生變化

三、化學(xué)平衡及問題解決

為什用增加高爐高度的辦法不能減少煉鐵高爐氣中CO的含量？

該措施是否改變了反應(yīng)條件？

合成氨從實驗室研究到實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)，大約經(jīng)歷了150年。直至1909年，德國物理化學(xué)家哈伯用鋨催化劑將氮氣與氫氣在17.5-20MPa和500-600℃下直接合成，反應(yīng)器出口得到6%的氨，并于科爾斯魯厄大學(xué)建立了一個每小時產(chǎn)80g合成氨的試驗裝置。但是，在高壓、高溫及催化劑存在的條件下，氮、氫混合氣體每次通過反應(yīng)器僅有一小部分轉(zhuǎn)化為氨。為此，哈伯又提出將未參與反應(yīng)的氣體返回反應(yīng)器的循環(huán)方法。

為什么反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率只有6%？

三、化學(xué)平衡及問題解決

反應(yīng)過程中氮氣、氫氣和氨氣之間濃度隨實踐的變化是怎樣的？

合成氨反應(yīng)中有關(guān)物質(zhì)的濃度隨時間變化示意圖

課堂小結(jié)

化學(xué)平衡狀態(tài)

化學(xué)平衡狀態(tài)具有的特征：

逆：一定條件下的可逆反應(yīng)

等：v(正)=v(逆)≠0

動：動態(tài)平衡

定：各組分濃度一定，保持不變

變：條件改變，平衡發(fā)生變化(共15張PPT)

化學(xué)平衡常數(shù)

第二章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡

第2節(jié)化學(xué)平衡

一、化學(xué)平衡常數(shù)的建構(gòu)

如何對一定條件下可逆反應(yīng)的限度進(jìn)行定量描述？

平衡時各物質(zhì)濃度之間是否存在一定關(guān)系？

25℃時2NO2(g)N2O4(g)體系起始濃度和平衡時各物質(zhì)的濃度

組別起始濃度/（mol/L）平衡濃度/（mol/L）c(NO2)c(N2O4)c(NO2)c(N2O4)

10.0200000.006320.00684

20.0300000.008000.01100

300.020000.009460.01520

400.100000.022800.08860

一、化學(xué)平衡常數(shù)的建構(gòu)

添加趨勢線

一、化學(xué)平衡常數(shù)的建構(gòu)

冪函數(shù)吻合程度最高

c(N2O4)/c2(NO2)是常數(shù)！

一、化學(xué)平衡常數(shù)的建構(gòu)

起始時各物質(zhì)的濃度/(mol·L-1)平衡時各物質(zhì)的濃度/(mol·L-1)平衡時

c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)

1.197×10-26.944×10-305.617×10-35.936×10-41.270×10-2

1.228×10-29.964×10-303.841×10-31.524×10-31.687×10-2

1.201×10-28.403×10-304.580×10-39.733×10-41.486×10-2

001.520×10-21.696×10-31.696×10-31.181×10-2

001.287×10-21.433×10-31.433×10-31.000×10-2

003.777×10-24.213×10-34.213×10-32.934×10-2

預(yù)測c2(HI)/[c(H2)·c(I2)]或c2(HI)/[c(H2)+c(I2)]是常數(shù)

一、化學(xué)平衡常數(shù)的建構(gòu)

濃度關(guān)系c2(HI)/[c(H2)·c(I2)]c2(HI)/[c(H2)+c(I2)]

48.373679820.025970116

48.618425590.053046952

49.536511310.039763672

48.489543930.041119133

48.697606850.034891835

48.49950440.102164206

不管初始濃度多大，只要保持反應(yīng)體系溫度不變，達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)后，c2(HI)/[c(H2)·c(I2)]是常數(shù)

一、化學(xué)平衡常數(shù)的建構(gòu)

起始時各物質(zhì)的濃度/(mol·L-1)平衡時各物質(zhì)的濃度/(mol·L-1)平衡時

c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)

1.197×10-26.944×10-305.617×10-35.936×10-41.270×10-248.37

1.228×10-29.964×10-303.841×10-31.524×10-31.687×10-248.62

1.201×10-28.403×10-304.580×10-39.733×10-41.486×10-249.54

001.520×10-21.696×10-31.696×10-31.181×10-248.49

001.287×10-21.433×10-31.433×10-31.000×10-248.70

003.777×10-24.213×10-34.213×10-32.934×10-248.50

平均值48.70

一、化學(xué)平衡常數(shù)的建構(gòu)

在一定條件下，平衡時反應(yīng)體系中各物質(zhì)濃度之間存在規(guī)律性有確定的數(shù)值——化學(xué)平衡常數(shù)，用符號K表示。

aA(g)+bB(g)cC(g)＋dD(g)

對于有純固體或純液體參與的反應(yīng)，純固體或純液體不列入平衡常數(shù)的表達(dá)式中。

化學(xué)平衡常數(shù)

表達(dá)式

二、化學(xué)平衡常數(shù)的特征

根據(jù)下表數(shù)據(jù)，計算不同溫度2NO2(g)N2O4(g)，HK逆向

一般來說，如果K大于105，通常認(rèn)為反應(yīng)進(jìn)行得較完全；

相反，