資源簡介

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化 學
通用類
主題二 化學反應及其規律
2.3 化學平衡
主題二 化學反應及其規律 2.3 化學平衡
學習目標
1. 認識化學反應是有方向的，了解可逆反應的含義，知道可逆反應在一定條件下能達到平衡狀態，構建化學平衡認知模型。
2. 了解吸熱反應和放熱反應，認識化學反應中的能量守恒，初步了解熱化學方程式。
3.了解濃度、壓強、溫度等外界條件改變對化學平衡狀態的影響，認識化學平衡移動的規律，能夠運用勒夏特列原理分析反應條件的選擇及控制問題。
一.吸熱反應與放熱反應
觀察圖片，并結合生活常識和所學化學知識分析圖片中發生了哪些化學反應？除了物質變化之外，還伴隨什么變化？
（a）天然氣燃燒
（b）暖寶寶保溫
（c）雷電產生氮氧化物
觀察與認知
都是化學反應，天然氣燃燒放熱用于加熱；
暖寶寶中的有效成分鐵粉發生化學反應提供熱量用于取暖…
化學反應發生的同時伴隨能量的變化
一.吸熱反應與放熱反應
天然氣燃燒、酸堿中和反應等，除了有新物質生成外，同時還向環境放出熱量，這種放出熱量的化學反應稱為放熱反應；還有一些化學反應在反應過程中要吸收熱量，如碳酸鈣的分解反應等，只有從環境不斷獲得能量才能維持反應的進行，這種吸收熱量的化學反應稱為吸熱反應。
知識拓展
常見的放（吸）熱反應
（1）放熱反應：燃燒、酸堿中和、金屬與酸（水）的反應、鋁熱反應、大多數化合反應；
（2）吸熱反應：銨鹽與堿的反應、醋酸（檸檬酸）與小蘇打的反應、大多數分解反應。
一.吸熱反應與放熱反應
化學反應過程中常常伴隨著能量變化。
不存在既不吸熱也不放熱的化學反應，因為能量守恒。
一.吸熱反應與放熱反應
實驗與探究

Mg+2HCl MgCl2+H2↑

一.吸熱反應與放熱反應
實驗與探究
現象與結論
鎂與稀鹽酸作用生成氫氣且試管底變熱，說明反應發生的同時有熱量放出。該反應屬于放熱反應。
實驗探究1： Mg和稀HCl的反應
鎂條與稀鹽酸反應
Mg+2HCl MgCl2+H2↑
一.吸熱反應與放熱反應
實驗與探究


實驗探究2： Ba(OH)2 8H2O和NH4Cl的反應
一.吸熱反應與放熱反應
實驗與探究
現象與結論
溫度計示數明顯下降，玻璃片上結冰而與小燒杯粘在一起，紅色石蕊試紙變藍。說明二者反應在生成氨氣的同時還從環境中吸熱，該反應屬于吸熱反應。


實驗探究2： Ba(OH)2 8H2O和NH4Cl的反應
一.吸熱反應與放熱反應
已知化學鍵斷裂時需要吸收能量，化學鍵形成時能夠釋放能量。斷裂1 mol H—H鍵需要吸收 432 kJ的能量，斷裂1 mol O—O鍵需要吸收 142 kJ的能量，形成1 mol H—O鍵釋放 464 kJ的能量，則氫氣與氧氣燃燒生成水的反應是吸熱反應還是放熱反應？吸收能量和釋放能量的原因是什么？
2H2+ O2 2H2O
點燃
一.吸熱反應與放熱反應
結論
1. 氫氣與氧氣的燃燒反應屬于放熱反應。
2. 舊化學鍵斷裂吸收的能量小于新化學鍵形成釋放的能量，反應表現為向環境釋放能量的放熱反應，反之，表現為從環境汲取能量的吸熱反應。
3. 物質發生化學變化的同時常常伴隨著能量的變化，是因為化學變化的實質是舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成，而舊鍵斷裂需要吸收能量，新鍵形成則會釋放能量。
一.吸熱反應與放熱反應
結論
化學反應
表象
實質
新物質生成
舊化學鍵斷裂
新化學鍵形成
伴隨
能量變化
一.吸熱反應與放熱反應
結論
知識拓展
熱化學方程式
二.化學平衡
結論
觀察與認知
氯氣的水溶液稱為"氯水"。新制氯水在很長一段時間內，總是保持著黃綠色，并有類似氯氣的刺鼻氣味，這是為什么呢？
新制氯水
已知：1.氯氣（Cl2） 黃綠色氣體，有刺激性氣味，易溶于水，生成鹽酸（HCl）和次氯酸（HClO） 。
2.次氯酸(HClO) 不穩定，易分解生成氧氣（O2） 。
氯氣（Cl2）未完全與水反應，
在新制氯水中，氯氣（Cl2）、水 （反應物）
和HClO（次氯酸）、 HCl（生成物）同時存在。
二.化學平衡
結論
觀察氯氣（Cl2） 和水反應的微觀過程示意圖，結合活動五中的現象，小組討論：氯氣（Cl2）和水反應不能進行到底的原因。
氯氣和水反應的微觀過程示意圖
二.化學平衡
結論
氯氣(Cl2)與水反應生成鹽酸（HCl）和次氯酸（HClO）的同時；部分鹽酸（HCl）和次氯酸（HClO）又反應生成氯氣（Cl2）與水。
Cl2＋H2O HCl ＋ HClO
化學反應存在限度。有的反應不能進行完全。
二.化學平衡
1.可逆反應
在同一條件下，能夠同時向兩個相反方向進行的反應稱為可逆反應。可逆反應通常在反應方程式中用符號" "表示。
提示：
通常，把向右進行的反應稱為正反應，
把向左進行的反應稱為逆反應。
二.化學平衡
結論
2.化學平衡
反應時間/min 0 5 10 15 20 25 30
H2/(mol/L) 6.00 4.5 3.6 3.3 3.03 3.00 3.00
N2/(mol/L) 2.00 1.5 1.2 1.1 1.01 1.00 1.00
NH3/(mol/L) 0.00 1.00 1.60 1.80 1.98 2.00 2.00
表2-3-1 工業合成氨反應相關數據
N2(g)＋3H2(g) 2NH3 (g) ΔH= -92.38kJ/mol
高溫、高壓
催化劑
在一定條件下進行的工業合成氨反應，相關數據如表2-3-1所示，依據表中數據，計算正、逆反應速率，說說你的發現？
二.化學平衡
結論
2.化學平衡
N2(g)＋3H2(g) 2NH3 (g)，ΔH= -92.38kJ/mol
高溫、高壓
催化劑
剛開始反應時，正向進行很快，隨著時間的推移，反應物濃度減小，生成物濃度增大，正反應速率減慢，逆反應速率增大，在25min后正逆反應速率相等。
反應停止了嗎？
二.化學平衡
結論
依據計算的正逆反應速率，以時間為橫坐標，反應速率為縱坐標，畫出速率—時間圖，觀察所繪圖像，說說你的發現？
反應速率與時間圖像
2.化學平衡
二.化學平衡
結論
單位時間內正反應消耗的N2和H2的分子數恰好等于逆反應生成的N2和H2的分子數。所以反應體系中，N2、H2和NH3的濃度不再發生變化。
達到化學平衡狀態。
化學平衡狀態具有五大特征：
逆——可逆反應
等——正反應速率=逆反應速率
動——化學平衡是動態平衡，即v正 = v逆 ≠ 0
定——可逆反應處于化學平衡狀態時，混合體系中各物質濃度保持不變
變——改變影響平衡的條件，平衡會被打破，并在新的條件下建立新的平衡
二.化學平衡
結論
化學平衡只是可逆反應在一定條件下的一種暫時的、相對的穩定狀態。
因平衡狀態被破壞而建立新的平衡的過程，稱為化學平衡的移動。
3.化學平衡的移動
二.化學平衡
結論
化學反應速率會隨溫度、濃度等條件的變化而發生改變，化學平衡狀態又是可逆反應正逆反應速率相等時的一種暫時的、相對的穩定狀態。因此，只要正逆反應速率發生變化，平衡狀態一定會被破壞。那么，哪些因素會破壞平衡狀態呢？當外界條件改變時，化學平衡狀態又會發生怎樣的改變呢（即平衡如何移動）？
3.化學平衡的移動
猜想：濃度、溫度可能會引起化學平衡的移動
二.化學平衡
結論
實驗與探究
實驗探究1：濃度對化學平衡的影響
在3支試管中各加入2 mL蒸餾水，然后分別加入3滴0.1 mol/L FeCl3溶液和3滴0.1 mol/L KSCN溶液得到紅色溶液。
試管編號 再滴入0.1mol/L FeCl3溶液/滴 再滴入0.1mol/LKSCN溶液/滴 紅色深淺變化
1 4 0
2 0 4
3 0 0
表2-3-2 紅色深淺變化記錄表
紅色加深
紅色加深
無變化
FeCl3＋3KSCN Fe(SCN)3 ＋3KCl
二.化學平衡
結論
實驗與探究
試管1和2中顏色加深，說明化學平衡正向移動。
增大濃度，化學反應平衡發生了移動。
在其他條件不變的情況下，
增大反應物的濃度或減小生成物的濃度，都可以使平衡向正反應方向移動；
增大生成物的濃度或減小反應物的濃度，都可以使平衡向逆反應方向移動。
實驗探究1：濃度對化學平衡的影響
二.化學平衡
結論
實驗探究2：溫度對化學平衡的影響
燒杯 熱水杯（左） 冰水杯（右）
球內氣體 顏色變化
表2-3-3 氣體顏色變化記錄表
溫度對化學平衡的影響
顏色加深
顏色變淺
2NO2(g) N2O4 (g)，ΔH= -56.9kJ/mol
放熱
吸熱
（紅棕色）
（無色）
實驗與探究
二.化學平衡
結論
熱水中平衡球中氣體顏色加深，說明化學平衡正向移動；
冰水中平衡球中氣體顏色變淺，說明化學平衡逆向移動。
改變溫度，化學反應平衡發生了移動。
在其他條件不變的情況下，
升高溫度，化學平衡向吸熱反應的方向移動；
降低溫度，化學平衡向放熱反應的方向移動。
實驗探究2：溫度對化學平衡的影響
實驗與探究
二.化學平衡
結論
壓強對化學平衡的影響
用注射器吸入NO2和N2O4的平衡混合氣體后，將細管端用橡皮塞加以封閉，推拉注射器活塞，觀察管中顏色的變化。
2NO2(g) N2O4 (g)，ΔH= -56.9kJ/mol
吸熱
（紅棕色）
（無色）
實驗探究3：壓強對化學平衡的影響
實驗與探究
二.化學平衡
結論
實驗探究3：壓強對化學平衡的影響
實驗與探究
增大壓強，體系顏色先變深后變淺，說明化學平衡正向移動。
在其他條件不變的情況下，對于有氣體參加的反應，
增大壓強，化學平衡向氣體體積縮小的方向移動;
減小壓強，化學平衡向氣體體積增大的方向移動。
二.化學平衡
結論
特別提示
壓強只對有氣體參加的且反應前后
氣體體積不相等的平衡體系才有影響。
對于有氣體參與的可逆反應，改變壓強是否一定會導致化學平衡的移動？請以小組為單位，以氫氣與碘蒸氣作用生成碘化氫
（H2(g) + I2(g) 2HI(g)）為例進行討論。
實驗探究3：壓強對化學平衡的影響
實驗與探究
二.化學平衡
如果改變影響平衡的一個條件（如溫度、壓強，以及參加反應的化學物質的濃度），平衡就向著能夠減弱這種改變的方向移動。
這就是著名的勒夏特列原理，又稱化學平衡移動原理。
由于催化劑能夠同等程度地改變正反應和逆反應的反應速率。因此，它對化學平衡的移動沒有影響，但它能改變反應達到平衡所需的時間。這對于提高生產效率具有十分重要的意義。
二.化學平衡
閔恩澤——中國催化劑之父
二.化學平衡
影響
因素
化學平衡
濃 度
溫 度
壓 強
催化劑
不引起平衡移動
如果只改變影響平衡的一個條件，平衡總是向著能夠
減弱這種改變的方向移動。
勒夏特列原理
（平衡移動原理）
【跟蹤檢測】
1．下列關于可逆反應的敘述中，不正確的是
A．任何可逆反應都有一定的反應限度
B．反應條件改變，可逆反應的反應限度可能改變
C．可逆反應達到平衡時，反應停止
D．可逆反應達到平衡時，正、逆反應速率一定相等
【答案】C
【跟蹤檢測】
2．下列反應不屬于可逆反應的是
A．二氧化硫與水反應 B．二氧化硫的催化氧化
C．工業合成氨 D．銅與稀硝酸反應
【答案】D
【跟蹤檢測】
3．下列反應屬于吸熱反應的是
A．鹽酸和氫氧化鈉溶液混合
B．灼熱的木炭與二氧化碳反應
C．鋅放入稀硫酸中
D．碳不完全燃燒生成一氧化碳
【答案】B
【跟蹤檢測】
4．一定溫度下的恒容密閉容器中，鐵和CO2發生反應：
Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g)。下列描述能說明該反應已達平衡狀態的是
A．v(CO2)=v(CO)
B．單位時間內生成FeO的質量和生成Fe的質量相等
C．容器中混合氣體的壓強不隨時間變化而變化
D．容器中混合氣體的密度不隨時間變化而變化
【答案】D
【跟蹤檢測】
5．下列事實不能用勒夏特列原理來解釋的是
A．含酚酞的氨水溶液，微熱后紅色變深
B．向新制氯水中加入適量硝酸銀固體，溶液顏色變淺
C．開啟啤酒瓶后，瓶中馬上泛起大量泡沫
D．H2(g)、Br2(g)和HBr(g)組成的平衡體系加壓后顏色變深
【答案】D
/作業布置/
業精一分汗禾滴，愛心一顆花萬朵。
P59，1.2.3
第三節
化學平衡
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