高考化學一輪復習 化學平衡教學案

2024年2月22日發(作者：一念之差的意思)

"高考化學一輪復習 化學平衡教學案 "

教學目標

知識技能：復習和強化對化學平衡狀態標志的認識、對同一平衡狀態的判斷；勒沙特列原理的廣泛應用，以及化學平衡計算知識。

能力培養：培養學生應用化學平衡的概念、平衡移動的原理解決實際問題的能力，以及在化學計算中的另類思維能力。

科學思想：通過對化學平衡概念的深刻討論，使學生建立平衡思想，并能廣泛應用于一定條件下的可逆過程中。

科學品質：通過化學平衡例題的討論，培養學生認真的審題習慣，多方位的或換位的思維方式，嚴謹的科學態度。

科學方法：通過對化學平衡理論的復習，培養學生學會討論問題的科學方法。

重點、難點化學平衡概念的深刻剖析和化學平衡移動原理的應用。

教學過程設計

教師活動

一、建立化學平衡狀態的標志

【提問】我們根據什么可以來判斷，在一定條件下，一任意可逆反應： mA+nB

是否達到了化學平衡狀態？

學生活動

回答：一定條件下。

①正逆反應速率相等；

②平衡混合氣中各組分的體積分數不變。

【過渡】還有哪些衍生出的因素也可以是建立化學平衡狀態的標志？

pC+qD，

1

討論題：

例1 在恒溫下，密閉容器中的可逆反應：2SO3（氣） 2SO2（氣）+O2（氣）可用來確定該反應已經達到平衡狀態的是

[ ]

A．反應容器內，壓強不隨時間改變

B．單位時間消耗1molSO3同時生成1molSO2

C．單位時間消耗1molSO3同時消耗1molSO2

D．容器內混合氣體的總質量不發生變化

例2 在一定溫度下的定容容器中，當下列物理量不再發生變化時，不能表明可逆反應A（固）+2B（氣） C（氣）+D（氣）+Q已達到平衡狀態的是

[ ]

A．混合氣體的壓強

B．混合氣體的密度

C．B的物質的量濃度

D．反應放出的熱量

【討論引導】

從化學平衡概念的本質及它的外延去討論和判斷，但需注意題中可逆反應的特征、物質的狀態。

回答：例1未指明密閉容器的體積固定，對于體積可變容器，達平衡與否，容器內壓強均不會改變，A不正確。

回答：例2中容器的體積雖然固定，但可逆反應在反應前后氣體的體積相等，混合氣體的總體積不變，達平衡與否，容器內壓強均不會改變，A選項不正確。由質量守恒定律來分析，B選項也不正確。

回答：反應物A為固體，達平衡前后氣體質量不相等，B選項正確。

2

回答：密閉容器的體積固定，雖然混合氣體的總物質的量不變，但反應過程中成分氣體的物質的量在改變，濃度在改變，所以C選項正確；正反應為放熱反應，D選項也正確。

【評價】例1中的A、B、D三個選項均不正確，只有C正確。

例2中只有A選項不能表明可逆反應達到平衡狀態。

【小結】化學平衡的判斷（標志）

1．從反應速率：v正=v逆來判斷。

①正逆反應的描述：

同一物質 消耗和生成

反應物和生成物 消耗或生成

②速率相等：

同一物質 速率的數值相等

不同物質 速率的數值與系數成正比即相等

2．從混合氣體中成分氣體的體積分數或物質的量濃度不變來判斷。

3．從容器內壓強、混合氣體平均分子量、混合氣體的平均密度、反應的熱效應不變等來判斷，與可逆反應中m+n和p+q是否相等，容器的體積是否可變，物質的狀態、反應過程中有無明顯的熱效應等因素有關，應具體情況具體分析。

二、同一平衡狀態

【提問】從化學平衡的概念出發，化學平衡的建立與哪些條件有關？

回答：反應溫度、壓強、物質的量濃度。

【過渡】對于同一可逆反應，如果反應的起始態不同，所達到的平衡狀態，是否相同呢？

討論題：

例1 可逆反應3H2+N2 2NH3，在一固定容積的容器內，500℃Fe為催化劑，三種不同的初始態：①3molH2、1molN2，②2mol NH3，③1.5 mol H2、0.5 mol N2、1mol NH3，發生反應達到平衡時，混合氣體中NH3的體積分數是否相同？

例2 在一個固定容積的密閉容器中，保持一定溫度，在一定條件下進行反應：A（氣）+B（氣） 2C（氣）。已知加入1mol A和2mol B達到平衡后，生成amol C，此時在平

3

衡混合氣體中C的摩爾分數為R。若在相同的條件下，向同一容器中加入2mol A和4mol B，達平衡后的C物質的量為多少？此時C在平衡混合氣體中的摩爾分數與R的關系？

【討論引導】

注意例1、例2中相關可逆反應的特征。

在討論例2時，可將濃度的改變轉化為容器體積的改變，從而由平衡移動的角度分析。

討論：

回答：例1，溫度相同，容器的體積相同（即壓強相同），雖然起始態不同，將②③轉換后與①中反應物的初始濃度相同，所以對同一個可逆反應，在相同的條件下，所達到的平衡狀態是同一平衡狀態。即三種不同的起始態的平衡混合體系中NH3的體積分數相同。

回答：例2，由于可逆反應的反應前后氣體體積不變，在固定體積的容器中充入2molA和4molB，就相當于把第一個起始態容器的體積減小到原來的一半，但由于壓強不影響該反應平衡狀態，所以，達平衡時C的物質的量為2a mol，C在平衡混合氣體中的摩爾分數與R相等。

【評價】例1的答案正確。對同一可逆反應的三種不同的起始態，在同一溫度和壓強下達到平衡，平衡混合體系中NH3的體積分數相同。例2答案正確。

【小結】

1．可逆反應的平衡狀態只與反應的條件有關，與反應的過程無關。

2．在相同溫度和相同體積的容器中，同一可逆反應：mA+nB pC+qD

當m+n≠p+q，由不同的起始態均轉換為從正反應開始的起始態，若反應物的濃度完全相同，則達到平衡時，為同一平衡狀態；

當m+n=p+q，由不同的起始態均轉換為從正反應開始的起始態，若反應物的濃度比完全相同，達到平衡時，則為同一平衡狀態。

三、勒沙特列原理的應用

【討論引導】

什么是勒沙特列原理，在化學平衡中的具體體現有哪些？

回答（略）。

【復習討論】

討論題：

4

在密閉容器中有可逆反應：nA（氣）+mB（氣） pC（氣）—Q處于平衡狀態（已知n+ m＞p，Q＞0），則下列說法正確的是

[ ]

①升溫，[B]/[C]的比值變小

②降溫時體系內混合氣體平均分子量變小

③加入B，A的轉化率增大

④加入催化劑，氣體總的物質的量不變

⑤加壓使容器體積減小，A或B的濃度一定降低

⑥若A的反應速率為vA，則B的反應速率為vAn/m

A．①②③⑤ B．①②③④ C．①②⑤⑥ D．③④⑤⑥

【討論引導】注意可逆反應的特點，改變條件后的平衡移動方向，以及題中涉及的化學量的概念。

討論：

回答：此可逆反應的正反應是氣體體積的縮小反應，是吸熱反應。

升高溫度，使平衡向正反應方向移動，混合氣體的總物質的量減小，平均分子量變大；B的濃度變小，C的濃度增大。

增大壓強，使容器的體積變小，各物質的濃度應增大，但由于平衡向正反應方向移動，反應物氣體A、B的物質的量變小，生成物氣體C的物質的量增大。正確答案為B。

【評價】討論的結論正確。不僅應會判斷平衡移動的方向也應會判斷平衡移動后的結果。

【過渡】對于其他平衡體系，如：電離平衡、水解平衡、溶解平衡等，勒沙特列原理是否適用呢？

例題 一定溫度下，一定量的水中，石灰乳懸濁液存在下列平衡：Ca（OH）2

Ca2++2OH-，當向懸濁夜中加入少量的生石灰時，下列說法正確的是

[ ]

A．溶液中Ca2+數目減少

B．Ca2+濃度增大

C．溶液pH保持不變

5

D．溶液pH增大

【講解】難溶物在水中存在著溶解和沉淀的可逆過程，在一定條件下，當溶解的速率等于沉淀的速率，就達到了平衡狀態，稱為溶解平衡。同化學平衡一樣，改變條件，平衡被破壞而發生移動。應用勒沙特列原理來分析例題中的問題。

【提問】在一定條件下，石灰乳懸濁液存在著平衡狀態，那么對于溶液而言，是否處于飽和狀態？加入生石灰會發生什么反應？對溶解平衡有什么影響？

傾聽。

思考并議論。

回答：是飽和狀態。生石灰與溶劑水反應，雖然由于溶劑的減少，平衡會發生移動，但溫度不變，Ca（OH）2的溶解度不變，所以溶液的濃度不變，只是溶質和溶劑的量改變。A、C正確。

【評價】回答正確。

【結論】凡是存在可逆過程的變化，均會在一定條件下建立平衡狀態，均可應用勒沙特列原理來分析解決平衡移動問題，但不能脫離

該問題所涉及的概念。

四、化學平衡的有關計算

【引入】在復習化學平衡的計算時，除了常規的計算方法，還應具備一些常用的數學思想，以及常用的解題方法。

傾聽。

1．極值思想

例題：

在一定條件下，將物質的量相同的NO和O2混合，發生如下反應：2NO+O2 2NO2，2NO2 N2O4，所得混合氣體中NO2的體積分數為40％，則混合氣體的平均分子量是

[ ]

A．49.6

B．41.3

C．62

D．31

6

【分析】首先確定混合氣體的組成，用常規方法解題。

【引導】由于第二個反應是可逆反應，故可以采用化學計算中常用的方法——極端假設法。

【啟示】極端假設法常用在混合物的組成的計算中，同樣也可以應用在可逆反應的有關計算中。

解題：混合氣體是由O2、NO2、N2O4組成的。（解題過程略）

思考：

回答：假設混合氣體只是由1molO2和2mol NO2組成的，其平均分子量為41.3；假設混合氣體只是由1molO2和1 molN2O4組成的，其平均分子量為62。但實際上混合氣體是由O2、NO2、N2O4組成的，所以平均分子量應在二者之間。A正確。

2．代換思維

例題：

在一真空的一定體積的密閉容器中盛有1molPCl5，加熱到200℃時發生如下反應：PCl5（氣） PCl3（氣）+Cl2（氣），反應達平衡時，PCl5所占體積分數為M％。若在同一溫度和容器中，最初投入的PCl5是2 mol，反應達平衡時，PCl5所占體積分數為N％，則M和N的正確關系是 [ ]

A．M＞N B．M＜N C．M=N D．無法比較

【分析】在同一容器中投入不同量的反應物，即反應物的濃度不同，因此，我們可以把兩個獨立的平衡體系看成是在第一個平衡體系的基礎上的平衡移動問題。所以思考時應注意①濃度的改變對平衡的影響；②平衡混合氣體的總體積數也在改變。

思考：

提問：平衡移動時PCl5減少的量與投入的PCl5增加的量，哪一個大？

思考討論：

回答：在同一容器中投入2molPCl5可相當于容器的體積減小一半，相當于對第一個平衡體系增大壓強，使平衡向左移動，PCl5的量增大，B正確。

【引導】為了回避這樣的問題，我們可以進行思維代換，把濃度的改變代換為體積的改變，然后再代換為壓強的改變。

【啟示】當需要比較兩個相同的可逆反應的不同平衡狀態時，即可采用這樣的代換思維方法：

7

①轉換為平衡移動問題；

3．差量方法

例題：

在一定條件下，合成氨反應達到平衡，混合氣中NH3的體積分數為25％，若反應條件不變，則反應后縮小的氣體體積與原反應物體積的比值是

[ ]

A．1/5 B．1/4

C．1/3 D．1/2

【分析】根據平衡時混合氣中NH3的體積分數為25％，可按常規計算方法列出方程后解題。

解題（略）。

【引導】若把有關化學方程式的差量法計算引入此題中，可簡約思維。

3H2+N2 2NH3…△V

變化3L 1L 2L 2L

由此可知反應過程氣體體積縮小的量即生成NH3的量。

【啟示】可逆反應是化學反應中的一種，反應過程中是按反應式各物質的系數比變化的，所以差量法經常應用在化學平衡的計算中。

思考解題：

回答：設平衡混合氣體為100L，其中NH3為25L，即反應生成NH325L，氣體體積縮小了25L，原反應物體積為125L，A正確。

五、綜合問題

例題：

在一容積固定的反應容器中，有一可左右滑動的密封隔板，兩側分別進行如圖所示的可逆反應。各物質的起始加入量如下： A、 B和C均為4.0mol， D為 6.5mol， F為2.0mol，設E為xmol，x在一定范圍內變化時，均可以通過調節反應器的溫度，使兩側反應都達到平衡，并且隔板恰好處于反應器的正中間位置。

8

①若x=4.5，則右側反應在起始時向______方向進行，欲使起始反應維持向該方向進行，則x的取值范圍為____ 。

②若x分別為4.5和5.0，則在這兩種情況下，當反應達平衡時，A的物質的量是否相等？______，其理由是______。

【分析】左側可逆反應是反應前后氣體的物質的量不變的反應，右側可逆反應的正反應是氣體的物質的量縮小的反應。隔板在中間意味著左右兩側可逆反應在一定條件下達到平衡時，氣體的物質的量相等。左側氣體的起始量已知，共12mol，由此進行討論。

【引導啟發】在推算x的取值范圍時，可采用極端假設法進行討論。

思考討論。

回答：①當x=4.5時，氣體總物質的量為13.0mol，欲使右側反應的總物質的量為12mol，應在起始時向氣體體積縮小的方向進行。欲使反應向正反應方向進行，可以通過極端假設的方法來討論：假設平衡不移動，x=12.0 mol-6.5 mol-2.0 mol=3.5mol；假設平衡向正反應方向移動使E為0 mol，（6.5-0.5x）+（2.0+x）=12.0 mol，x=7.0 mol，故x取值范圍為3.5＜x＜7.0。

②當x的取值不同時，反應分別達到平衡的氣體總物質的量均為12mol，兩個反應的溫度肯定不同，所以左側中的氣體A的物質的量也肯定不同。

【評價】回答正確。

【啟示】解化學平衡綜合題，應圍繞著化學平衡概念，應用平衡的基本知識來綜合分析問題，解決問題。

精選題

一、選擇題

1．在一定溫度下，可逆反應 A（氣）+3B（氣）

[ ]

2C（氣）達到平衡的標志是

9

A．C生成的速率與C分解的速率相等

B．單位時間生成a molA，同時生成 3a molB

C．A、B、C的濃度不再發生變化

D．A、B、C的分子數比為1∶2∶3

2．在一真空容器中，充入10molN2、30molH2，發生如下反應：N2+3H2 2NH3，在一定條件下達到平衡時，H2的轉化率為25％。若在同一容器中，在相同溫度下，向容器中充入NH3，欲使達到平衡時各成分的質量分數與上述平衡時相同，則起始時NH3的物質的量和達平衡時NH3的轉化率為 [ ]

A．15mol 25％ B．20mol 50％

C．20 mol 75％ D．40mol 80％

3．在一固定容積的密閉容器中，充入2molA和1molB發生反應：2A（氣）+B（氣）

x C（氣），達到平衡后， C的體積分數為w％。若維持容器體積和溫度不變，按0.6 molA，

0.3molB和1.4 molC為起始物質，達到平衡后，C的體積分數也為w％，則x的值

[ ]

A．1 B．2

C．3 D．4

4．在一個固定體積的密閉容器中，保持一定的溫度，進行以下反應：

H2（氣）+Br2（氣） 2HBr（氣），已知加入1molH2和2mol Br2時，達到平衡后生成a molHBr。在相同條件下，起始加入H2、Br2、HBr分別為x、y、z（均不等于0），如果仍保持平衡時各組分的質量分數不變，以下推斷正確的是

[ ]

A．x、y、z應滿足的關系是4x+z=2y

B．達平衡時HBr物質的量為（x+y+z）a/3 mol

C．達平衡時HBr物質的量為 a mol

D．x、y、z應滿足的關系為x+y=z

5．在一真空密閉容器中，通入一定量氣體A，一定條件下，發生如下反應：2A（氣）

B（氣）+xC（氣），反應達到平衡時，測得容器內壓強增大了p％，若此時A的轉化率為a％，下列關系正確的是 [ ]

A．若x=1，則p＞a B.若x=2，則p＜a

10

C．若x=3，則p=a D．若x=4，則p≥a

6．已知反應3A（氣）+B（氣） C（固）+4D（氣）+Q，圖2-14中a、b表示在一定條件下，D的體積分數隨時間t的變化情況。若使曲線b變為曲線a，可采取的措施是

[ ]

A．增大B的濃度

B．升高溫度

C．縮小反應容器的體積（加壓）

D．加入催化劑

7．在CuCl2水溶液中存在下列平衡：

[Cu（H2O）4]2++4Cl- [CuCl4]2-+4H2O，能使黃綠色氯化銅溶液

藍色 黃綠色

向藍色轉化的操作是

[ ]

A．蒸發濃縮 B．加水稀釋

C．加入AgNO3溶液 D．加入食鹽晶體

8．在接觸法制硫酸中，進入接觸室的氣體組成為（體積分數）SO27％、O211％、N282％。在一定條件下達到平衡時，SO2的轉化率為77％，則平衡時氣體總體積是反應前的

[ ]

A．38.5％ B．77％

C．6.4％ D．97.3％

11

9．一定條件下，在2SO2+O2 2SO3（氣）的化學平衡體系中，各物質的濃度分別是2.0mol·L-1、0.8mol·L-1、2.4 mol·L-1，則O2在反應初始時的濃度可能是

[ ]

A．0.8～2.0 mol·L-1 B．0～2.0mol·L-1

C．0～0.8mol·L-1 D．無法確定

10．在800℃時，下列可逆反應達到化學平衡狀態：CO（氣）+H2O（氣） CO2（氣）+H2 （氣），已知CO和H2O（氣）的初始濃度為0.01mol·L-1時，H2平衡濃度為0.005mol·L-1。若此時再加入0.02mol·L-1的H2O（氣），重新達到平衡時，H2平衡濃度為

[ ]

A．0.0025 mol·L-1 B．0.0075 mol·L-1

C．0.010 mol·L-1 D．0.015 mol·L-1

二、非選擇題

11．下列平衡體系均有顏色，改變條件后，平衡怎樣移動？顏色怎樣變化？

（1）2NO2（氣） N2O4（氣）+57 kJ，迅速加壓：平衡______，顏色______。

加熱：平衡______，顏色______。

（2）2HI（氣）=H2（氣）+I2（氣）-Q

加壓：平衡______，顏色______。

加熱：平衡______，顏色______。

加氫氣：平衡______，顏色______。

12．在某條件下，容器中有如下平衡反應：A+4B 2C+D+Q

此時，A、B、C的物質的量均為 a mol，而D的物質的量為 d mol。

（1）改變a的取值，再通過改變反應條件，可以使反應重新達到平衡，并限定達到新平衡時，D的物質的量只允許在 d/2到 2d之間變化，則 a的取值范圍應是_______（用a和d的關系式表示）。

（2）如果要使本反應重新建立的平衡中， D的物質的量只允許在d到2d之間取值，則應采取的措施是____（從下面列出的選項中選擇）。

A．升高反應溫度 B．增大反應容器內的壓強

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C．增大反應容器的容積 D．降低反應溫度

E．減小反應容器內的壓強 F．減小反應容器的容積

13．若溫度為830K時，下列可逆反應及其平衡具有某些特殊性。 CO+H2O H2+CO2，若起始濃度[CO]=2mol·L-1，[H2O]=3mol·L-1，反應達平衡時，CO轉化為CO2的轉化率為60％；如果將H2O的起始濃度加大到6mol·L-1，則CO的轉化率為75％。

請注意上述有關數據，總結出其中規律。填寫以下空白：

設830K時，起始濃度[CO]=a mol·L-1，[H2O]=b mol·L-1，達平衡時[H2]= cmol· L-1。

（1）當b不變時， a減小，重新達到平衡時CO的轉化率______ ；H2O轉化率_______。

（2）當a=5， c=20/9時，b=______。

（3）當a=b時，c/a= ____。

（4）用以表示a、b、c之間的關系的代數式____。

答 案

一、選擇題

1．A、C 2．C 3．B、C 4．A、B 5．B、C 6．C、D 7．B、C提示：從圖象看，改變條件只加快反應速率，不使平衡發生移動。 8．D提示：采用差量法計算。 9．B提示：采用極值思想來確定取值范圍 10.B

二、非選擇題

11．（1）向右移動 先深后淺 向左移動 變深（2）不移動 變深 向右 移動 變深 向左移動 變淺

12．（1）a＞4d（2）D提示：可以將題中的平衡看作是新平衡的起始態，按照題中給出的D的物質的量變化范圍的下限（d/2）和上限（2d）來分別討論。討論時應注意平衡移動的方向，由哪一種物質來確定a的取值。

13．（1）提高降低（2）4（3）0.5（4）c/a+c/b

13

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