(新人教版)高中化学第二章第三节化学平衡第1课时可逆反应与化学平衡状态教案必修4

1．通过溶解和结晶过程的分析，了解化学反应的可逆性。

2．通过化学平衡状态的建立过程，知道化学平衡是一种动态平衡，理解并会判断化学平衡状态的标志。

1．可逆反应

(1)概念：在相同条件下，既能向正反应方向进行同时又能向逆反应方向进行的反应。 (2)表示方法：采用“”连接，把从左向右进行的反应称为正反应，把由右向左进

行的反应称为逆反应。

2．化学平衡状态 (1)概念：

在相同条件下，当正、逆两个方向的反应速率相等时，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度可以保持恒定，这种状态称为化学平衡状态。

(2)特点：

①反应物和生成物处于同一反应体系中，反应条件(如温度、压强等)保持不变。 ②达到平衡状态时，体系中所有反应物和生成物的质量或浓度保持不变，体系中的反应并没有停止，只是正、逆反应的速率相等。

[新知探究]

1．2H 2＋O 2=====点燃2H 2O 和2H 2O=====电解

2H 2↑＋O 2↑是不是可逆反应？为什么？ 提示：不是，因为反应条件不相同。

2．以前学过的可逆反应有哪些？举出4个例子。

(1)________________________________________________________________________。 (2)________________________________________________________________________。 (3)________________________________________________________________________。 (4)________________________________________________________________________。 提示：(1)SO 2＋H 2O

H 2SO 3 (2)N 2＋3H 22NH 3

(3)2SO2＋O22SO3(4)Cl2＋H2O HCl＋HClO

[名师点拨]

可逆反应的特点

[对点演练]

1．下列各组两个反应互为可逆反应的是()

①H2＋Cl22HCl与2HCl H2↑＋Cl2↑

②H2SO4(浓)＋2HBr===2H2O＋Br2＋SO2↑与Br2＋SO2＋2H2O===2HBr＋H2SO4

③2NO2===N2O4与N2O4===2NO2

④2SO2＋O22SO3与2SO32SO2＋O2

A．①②B．②③

C．③④D．②④

[解析]可逆反应必须是在相同条件下同时向正、逆两个方向都能进行的反应。③、④为可逆反应。

[答案] C

[新知探究]

1．化学平衡的建立

在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下：

以上过程可用如图表示：

[问题讨论]

在密闭容器中先通入2 mol的SO2和1 mol的O2，回答下列问题。

(1)反应开始时，v正和v逆哪个最大？哪个为零？

(2)反应结束能否生成2 mol的SO3?

(3)反应达到平衡时，v正和v逆什么关系？SO2、O2、SO3的分子数之比是不是2∶1∶2?

答案：(1)v正最大v逆为零(2)不能(3)v正＝v逆不是

2．化学平衡状态

一定条件下，可逆反应中，正反应速率与逆反应速率相等，反应混合物中各物质的浓度或质量保持不变的状态。

3．化学平衡状态的特征

[名师点拨]

判断平衡状态的标志

对于可逆反应m A(g)＋n B(g) p C(g)＋q D(g)。

(1)根本标志：v正＝v逆≠0

常见形式主要有：

①同一种物质的生成速率等于消耗速率。

如：v生成(A)＝v消耗(A)。

②在化学方程式同一边的不同物质生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比。

如：v生成(A)∶v消耗(B)＝m∶n。

③化学方程式两边的不同物质生成(或消耗)速率之比等于化学计量数之比。

如：v生成(A)∶v生成(D)＝m∶q。

(2)特征标志：

①各组分的浓度不随时间的改变而改变。

②各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。

③某种反应物的转化率不随时间的变化而变化。

④当m＋n≠p＋q时，体系的压强或平均相对分子质量不随时间的改变而改变。

[对点演练]

2．有下列两个可逆反应。

反应1：在体积固定的密闭容器中进行可逆反应：2NO

2(g) 2NO(g)＋O 2(g)。其中

NO 2是红棕色气体。

反应2：在体积固定的密闭容器中进行可逆反应：H

2(g)＋I 2(g) 2HI(g)。其中I 2(气体)

是紫色的。

以上两个反应过程中，有下列情况：

①同一物质正反应速率等于逆反应速率，②混合气体的颜色不再改变，③混合气体的密度不再改变，④混合气体的压强不再改变，⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变，⑥对于反应1，单位时间内生成n mol O 2的同时生成2n mol NO 2，⑦对于反应2，用H 2、I 2和HI 表示的反应速率之比为1∶1∶2。

(1)上述情况中能作为反应1达到平衡状态标志的是________。 (2)上述情况中能作为反应2达到平衡状态标志的是________。

(3)若在标准状况下发生反应2(此时碘单质为固体)，情况⑤________(填“能”或“不能”)作为反应2达到平衡状态的标志。

[解析] (1)对于反应2NO

2(g)

2NO(g)＋O 2(g)，当同一物质的正、逆反应速率相等，

v (正)＝v (逆)，反应处于平衡状态，①正确。混合气体的颜色不再改变时，说明c (NO 2)一定，故反应处于平衡状态，②正确；气体的密度ρ＝m

V ，其中气体的质量和容器的容积是定值，故气体的密度不变不能作为达到平衡状态的标志，③错误；由于该反应为反应前后气体体积变化的反应，故密闭容器中的压强不变，表明反应处于平衡状态，④正确；混合气体的相对分子质量M ＝m

n ，该反应中气体的质量始终保持不变，而气体的物质的量为变量，故平均相对分子质量(M )为变量，当变量保持不变时，表明反应处于平衡状态，⑤正确；单位时间内生成O 2和生成NO 2的反应方向相反，且二者的物质的量之比为1∶2，故反应处于平衡状态，⑥正确。(2)对于反应：H

2(g)＋I 2(g)

2HI(g)，当同一物质的正、逆反应速率相等时，反

应处于平衡状态，①正确；混合气体的颜色(I 2蒸气)不再改变时，说明c (I 2)一定，反应处于平衡状态，②正确；由于气体的质量和气体的容积是定值，故气体的密度不变不能作为平衡状态的标志，③错误；由于该反应为反应前后气体体积不变的反应，容器中气体的物质的量保持不变，则容器中的压强不变，反应不一定处于平衡状态，④错误；由于该反应气体的质量、气体的物质的量是定值，故气体的平均相对分子质量不变时，不能判断反应是否处于平衡状态，⑤错误。反应的任何时刻，用H 2、I 2和HI 表示的反应速率之比均为1∶1∶2，⑦错误。(3)反应2中，若I 2为固体时，混合气体的平均相对分子质量为变量，当变量保持不变时，表明反应处于平衡状态。

[答案] (1)①②④⑤⑥ (2)①② (3)能 【归纳总结】