新蘇教版高中化學(xué)選擇性必修1學(xué)案：2.2.2 化學(xué)平衡狀態(tài)

新蘇教版高中化學(xué)選擇性必修1《化學(xué)反應(yīng)原理》PAGEPAGE1第2課時化學(xué)平衡狀態(tài)[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.變化觀念與平衡思想：從可逆反應(yīng)化學(xué)平衡狀態(tài)的建立過程，認(rèn)識化學(xué)平衡是一種動態(tài)平衡。2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：熟知化學(xué)平衡狀態(tài)的特征，建立化學(xué)平衡狀態(tài)判斷方法的思維模型。一、可逆反應(yīng)及其特征1．可逆反應(yīng)(1)概念：在相同條件下，既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行，同時又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)。(2)特征2．常見的可逆反應(yīng)(1)SO2＋H2OH2SO3(2)N2＋3H2eq\o(,\s\up7(高溫、高壓),\s\do5(催化劑))2NH3(3)Cl2＋H2OHCl＋HClO(4)2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3(1)H2與O2點燃可以生成水，電解水又可以生成H2與O2，所以兩個反應(yīng)是可逆反應(yīng)()(2)合成氨反應(yīng)中，如果N2過量，則可以使H2完全被消耗()(3)對于可逆反應(yīng)，若加入反應(yīng)物，則反應(yīng)先向正反應(yīng)方向進(jìn)行，停止后再向逆反應(yīng)方向進(jìn)行()(4)Pb＋PbO2＋2H2SO4eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))2PbSO4＋2H2O為可逆反應(yīng)()答案(1)×(2)×(3)×(4)×1．在容器中充入SO2和18O2，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3，一段時間后，18O原子存在于哪些分子中？原因是什么？提示SO2、O2、SO3分子中都可能存在。SO2與18O2反應(yīng)生成SO3，所以SO3中有18O原子，該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，生成的SO3同時又有部分分解，分解出的SO2和O2中也會有18O原子。2．為探究FeCl3溶液和KI溶液的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，某小組取5mL0.1mol·L－1KI溶液向其中滴加0.1mol·L－1FeCl3溶液4～5滴，充分反應(yīng)，試根據(jù)下列提供的試劑分析該小組確定FeCl3和KI反應(yīng)為可逆反應(yīng)的依據(jù)。(試劑：AgNO3溶液、CCl4、KSCN溶液、淀粉溶液)提示根據(jù)反應(yīng)：2Fe3＋＋2I－=I2＋2Fe2＋，KI溶液過量，如反應(yīng)不為可逆反應(yīng)，則Fe3＋會完全反應(yīng)，因此只要證明溶液中有Fe3＋，則證明上述反應(yīng)為可逆反應(yīng)，故可取反應(yīng)后的溶液，向溶液中加入KSCN溶液，如溶液變血紅色，則證明上述反應(yīng)為可逆反應(yīng)。二、化學(xué)平衡狀態(tài)及其特征1．化學(xué)平衡狀態(tài)的建立(以2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3為例)(1)在一定條件下，把1molO2和2molSO2充入一密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)。根據(jù)要求填表：O2＋2SO2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3反應(yīng)物濃度v正c(SO3)v逆開始時c(O2)最大c(SO2)最大最大00進(jìn)行中c(O2)減小c(SO2)減小減小增大增大平衡時c(O2)不變c(SO2)不變不變不變不變(2)用濃度—時間(c－t)、速率—時間(v－t)圖像表示以上過程(補充完整圖像，t1之后為平衡狀態(tài))，在圖1中標(biāo)出各曲線代表物質(zhì)的化學(xué)式。答案2．化學(xué)平衡狀態(tài)的概念當(dāng)外界條件不變時，可逆反應(yīng)進(jìn)行到一定程度，反應(yīng)物和生成物的濃度不再隨時間而發(fā)生變化，稱為化學(xué)平衡狀態(tài)。3．化學(xué)平衡狀態(tài)的特征(1)只有可逆反應(yīng)才存在平衡狀態(tài)()(2)化學(xué)平衡狀態(tài)是一定條件下可逆反應(yīng)進(jìn)行到最大限度的結(jié)果()(3)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時，正、逆反應(yīng)的速率都為0()(4)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時反應(yīng)物和生成物的濃度相等()(5)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時，反應(yīng)混合物中各組分的濃度一定與化學(xué)方程式中對應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)成比例()答案(1)√(2)√(3)×(4)×(5)×1．在一定條件下，可逆反應(yīng)2A(g)B(g)＋3C(g)，在下列幾種狀態(tài)中，達(dá)到平衡狀態(tài)的是________(填序號)。①正反應(yīng)速率v(A)＝2mol·L－1·min－1，逆反應(yīng)速率v(A)＝2mol·L－1·min－1②正反應(yīng)速率v(A)＝2mol·L－1·min－1，逆反應(yīng)速率v(B)＝1mol·L－1·min－1③正反應(yīng)速率v(A)＝2mol·L－1·min－1，正反應(yīng)速率v(B)＝1mol·L－1·min－1④正反應(yīng)速率v(A)＝2mol·L－1·min－1，逆反應(yīng)速率v(C)＝2mol·L－1·min－1對比②③、對比②④分別可得出利用反應(yīng)速率判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)有哪些注意事項？答案①②對比②③可得出反應(yīng)速率不能全為同一方向的速率，應(yīng)一正一逆；對比②④可得出不同物質(zhì)表示的一正一逆速率數(shù)值不一定相等，應(yīng)轉(zhuǎn)化成同一物質(zhì)表示的速率且相等或速率比等于化學(xué)計量數(shù)之比。2．在恒溫恒容的密閉容器中，當(dāng)下列物理量不再發(fā)生變化時：①混合氣體的壓強，②混合氣體的密度，③混合氣體的總物質(zhì)的量，④混合氣體的平均相對分子質(zhì)量，⑤混合氣體的顏色，⑥各反應(yīng)物或生成物的反應(yīng)速率之比都等于化學(xué)計量數(shù)之比。(1)一定能證明2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________(填序號，下同)。(2)一定能證明I2(g)＋H2(g)2HI(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________。(3)一定能證明A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________。答案(1)①③④(2)⑤(3)②④解析混合氣體的密度是混合氣體的總質(zhì)量與容器容積的比值，混合氣體的平均相對分子質(zhì)量是混合氣體的總質(zhì)量與總物質(zhì)的量的比值，混合氣體顏色的深淺與有色氣體的濃度有關(guān)系。在任何時刻各反應(yīng)物或生成物的反應(yīng)速率之比都等于化學(xué)計量數(shù)之比。(1)反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)是反應(yīng)前后氣體體積減小的可逆反應(yīng)，因此混合氣體的壓強、總物質(zhì)的量和平均相對分子質(zhì)量不變均可以說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。(2)反應(yīng)I2(g)＋H2(g)2HI(g)是反應(yīng)前后氣體體積不變的可逆反應(yīng)，由于碘蒸氣是有色氣體，則混合氣體的顏色不變可以說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。(3)反應(yīng)A(s)＋2B(g)C(g)＋D(g)是反應(yīng)前后氣體體積不變，但氣體質(zhì)量增加的可逆反應(yīng)，因此混合氣體的密度、混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變可以說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。1．如圖是可逆反應(yīng)X＋3Y2Z在反應(yīng)過程中的反應(yīng)速率(v)與時間(t)的關(guān)系曲線，下列敘述正確的是()A．t2～t3時，各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化B．t2時，反應(yīng)未達(dá)到限度C．t2～t3時，反應(yīng)已停止進(jìn)行D．t1時，反應(yīng)只向正反應(yīng)方向進(jìn)行答案A解析t2～t3時，正、逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化，A正確；t2時，正、逆反應(yīng)的速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，即反應(yīng)達(dá)到限度，B錯誤；t2～t3時，正、逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，但反應(yīng)速率不為0，反應(yīng)沒有停止，C錯誤；t1時，正、逆反應(yīng)速率均不為0，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行的同時也向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，D錯誤。2．一定條件下，向2L恒容密閉容器中充入1molCOCl2(g)，發(fā)生反應(yīng)：COCl2(g)Cl2(g)＋CO(g)，反應(yīng)過程中測得的有關(guān)數(shù)據(jù)如表所示，下列說法不正確的是()t/s02468n(Cl2)/mol00.300.390.400.40A.6s之后反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，容器內(nèi)的壓強不再隨時間的延續(xù)而改變B．達(dá)到6s時，反應(yīng)停止，不再進(jìn)行C．8s時，反應(yīng)容器中各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化D．生成Cl2的平均反應(yīng)速率：0～2s>2～4s答案B解析6s之后氯氣的物質(zhì)的量不再改變，化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，容器內(nèi)氣體總物質(zhì)的量保持不變，因而壓強不變，故A正確；6s時反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，反應(yīng)不會停止，仍在進(jìn)行，故B錯誤；在8s時是平衡狀態(tài)，反應(yīng)容器中各物質(zhì)的濃度不再發(fā)生變化，故C正確；0～2s生成氯氣0.30mol，2～4s生成氯氣0.09mol，可知0～2s反應(yīng)生成Cl2的平均反應(yīng)速率大，故D正確。判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)的方法(1)直接判據(jù)①v正＝v逆。②反應(yīng)混合物中各組分的