《高三专题复习

《高三专题复习——等效平衡》教学设计

任增慧

一、教学目标

知识目标：使学生了解等效平衡的定义，理解常见的等效平衡类型。

能力目标：通过对等效平衡的概念和类型的分析，培养学生的分析问题、归纳规律和应用规律的能力。

情感目标：利用例题练习题的逐层递进，使学生获得解决问题后的成就感。

二、教学方法

讨论法、归纳总结法。

三、教学重点

常见的等效平衡类型、平衡状态比较的几种方法。

四、教学准备

多媒体课件。

五、教学过程

［复习提问］化学平衡有哪些特点？

［学生］思考回答

［引言］前面我们复习了化学反应速率、化学平衡状态和影响化学平衡的因素，知道了如何利用正逆反应速率是否相等来判断可逆反应是否达到平衡状态，知道了改变影响平衡的一个因素，平衡移动的方向以及移动后相关量的变化。今天我们来探讨同一可逆反应的几种平衡状态之间的比较。

［例1］在425℃时，在1L密闭容器中进行反应：，分别说明下列各图所示的含义。

［指出］无论反应从正反应开始、还是逆反应开始，达到的平衡状态中I₂、H₂、HI的百分含量均相等，我们说这两种平衡等效。

［板书］　　等效平衡专题

［板书］一、等效平衡的定义

在一定条件下，可逆反应只要起始浓度相当，无论经过何种途径，达到平衡时，只要同种物质的百分含量（体积分数、物质的量分数、质量分数）相同，这样的平衡互称等效平衡。

［讲述］还有一类特殊的等效平衡，不仅同种物质的百分含量相同，而且物质的量、物质的量浓度也相同，这类平衡又称为同一平衡。同一平衡是等效平衡的特例。

［设问］对于同一可逆反应，有哪些途径可以使最终的平衡状态等效呢？

［板书］二、建立等效平衡的途径

［讨论］建立等效平衡的途径有哪些？

［学生］分组讨论并小结

1.建立等效平衡的途径

（1）先加入反应物，从正反应方向开始；

（2）若先加入生成物，从逆反应方向开始；

（3）若同时加入反应物与生成物，从正逆反应同时开始。

［设问］如何判断两个平衡是否等效？

［讲述］为什么上述示例中①②两个平衡等效呢？如果我们将②中的2molHI按化学方程式计量数之比换算到左边，发现与①中的起始投入量完全相同。

2.多数平衡判断的方法

（1）其中一个平衡进行“一边倒”；

（2）虚拟一个平衡（通过改变体积）。

［板书］三、几种常见的等效平衡

［讨论］

［例2］在恒温恒容下，按不同的投料方式进行反应，平衡后体系内各组分浓度是否相同？百分含量是否相同？n是否相同？

（1）　　　1mol　　　　　　4mol　　　　　　　0mol

（2）　　　0mol　　　　　　1mol　　　　　　　2mol

（3）　　　0.5mol　　　　　2.5mol　　　　　　1mol

［讲述］如果我们将（2）（3）中NH₃按照化学方程式计量数之比换算到左边，发现与（1）中的起始投入量完全相同。

（1）　　　1mol　　　　　　4mol　　　　　　　0mol

（2）　　　0mol　　　　　　1mol　　　　　　　2mol

　　　　　 1mol　　　　　　（3+1）mol　　　　0mol

（3）　　　0.5mol　　　　　2.5mol　　　　　　1mol

　　　　　 （0.5+0.5）mol　（2.5+1.5）mol　　0mol

［讲述］所以（1）（2）（3）平衡等效，且是同一平衡

［讨论］

［例3］在恒温恒容下，按相同比值不同物质的量的投料方式进行反应，平衡后体系内各组分浓度是否相同？百分含量是否相同？n是否相同？

（1）　　　1mol　　　　　　3mol　　　　　　　0mol

（2）　　　2mol　　　　　　6mol　　　　　　　0mol

分析过程见下图所示：

［讲述］（2）容器投入物质的物质的量是（1）容器的2倍，设想将2molN₂、6molH₂分成两等份，分别放在有隔板的与（1）体积相同的容器中，在相同温度下达到平衡，此时平衡状态与（1）容器所处平衡状态相同，把隔板抽掉将两容器体积压缩至与（1）容器体积相同，相当于增大压强，平衡向气体分子数减小的方向移动，故平衡2与平衡1不是等效平衡，各组分百分含量、浓度、物质的量均不相同。

［结论］

［板书］1.恒温恒容

（1）恒温恒容下，对于反应前后气体分子数不等的可逆反应，只改变起始时加入物质的物质的量，通过可逆反应的化学计量系数换算成同一半边的物质的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效。

结果：各组分百分含量、n、c均相同

［设问］对于反应前后气体分子数相等的可逆反应，情况又如何呢？

［讨论］

［例4］t℃时容积为VL的甲、乙两容器，甲中充入1molI₂蒸气和1molH₂，乙中充入2molI₂蒸气和2molH₂，发生如下反应：

在恒温、恒容条件下达到平衡，平衡后体系内各组分浓度是否相同？百分含量是否相同？n是否相同？

分析过程见下图：

［讲述］甲容器与乙容器中起始投入的量虽不同，但比值相同，乙容器的物质的量是甲容器的2倍，设想将2molH₂、2molI₂分成两等份，分别放在两个VL容器中，在相同温度下达到平衡，平衡状态2与平衡状态1完全相同，将两VL容器压缩在VL容器中，因为反应前后气体分子数不变，故平衡不移动，各组分的百分含量不变，所以平衡状态3与平衡状态1是等效平衡。物质的量浓度、物质的量发生了改变。

结论：

［板书］（2）恒温恒容下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，只要反应物（或生成物）的物质的量的比值与原平衡比值相同，则二者是等效平衡。

结果：各组分百分含量相同，n、c同比例变化

［练习］

1.有一体积不变的密闭容器中加入2molA、1molB，发生如下反应：

2A（g）+B（g）3C（g）+D（g）达到平衡状态时，C的浓度为Wmol/L。

若维持反应的温度和容器的体积不变，按下列四种方式改变起始物质的量，达到平衡后，C的浓度仍为Wmol/L的是（　）

A.4molA+2molB　　　　　　B.2molA+1molB+3molC+1molD

C.3molC+1molD+1molB　　　D.3molC+1molD

2.将2molSO₂和2molSO₃气体混合于固定体积的密闭容器中，在一定条件下发生反应：2SO₂（气）+O₂（气）2SO₃（气），平衡时SO₃为n mol。相同温度下，分别按下列配比在相同体积的密闭容器中加入起始物质，平衡时SO₃的物质的量大于n mol的是

A.2mol SO₂+1 molO₂　　　　B.4molSO₂+1molO₂

C.2molSO₂+1molO₂+2molSO₃　　 D.3molSO₂+1molO₂+1molSO₃

3.某温度下，向某密闭容器中加入1molN₂和3molH₂，使之反应合成NH₃，平衡后测得NH₃的体积分数为m。若T不变，只改变起始加入量，使之反应达到平衡后，NH₃的体积分数仍为m，若N₂、H₂、NH₃的加入量用X、Y、Z表示应满足：

（1）恒定T、V：

①若X=0，Y=0，则Z=________。

②若X=0.75，

Y=________，Z=________。

③X、Y、Z应满足的一般条件是________。

［转入］刚才分析的情况都是在恒温恒容的条件下，如果是在恒温恒压的条件下又会是怎样的结论呢？

［讨论］

［例5］在恒温恒压下，按相同比值不同物质的量的投料方式进行如下反应：

（1）　1mol　　　　　　　3mol　　　　　　0mol

（2）　2mol　　　　　　　6mol　　　　　　0mol

反应达到平衡后，各组分浓度是否相同？百分含量是否相同？n是否相同？

分析过程见下图：

［讲述］虽然起始投入的量不同，但比值相同，（2）的物质的量是（1）的2倍，因为是恒温恒压，故体积是可变的。2molN₂、6molH₂所在容器体积是1molN₂、3molH₂所在容器体积的2倍，在相同温度下达到平衡时，二者是等效平衡，故各组分的百分含量、浓度均相同，物质的量不同。

结论：

［板书］2.恒温恒压

在恒温恒压下，不管气体分子数改变与否，改变起始时加入物质的物质的量，只要按化学计量数换算成同一半边的物质的物质的量之比与原平衡相同，二者是等效平衡。

结果：各组分百分含量、c相同，n同比例变化。

［练习］

4.在一个1L的密闭容器中，加2molA 1molB，发生下述反应：

2A（g）+B（g←↑）3C（g）+D（g）达到平衡时，C的浓度为1.2mol/L，C的体积分数为a％。维持容器的压强和温度不变，按下列配比作为起始物质，达到平衡后，C的浓度仍是1.2mol/L（或C的体积分数仍是a％）的是

A.3mol C+1mol D　　　　　　　　B.1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5mol D

C.1mol A+0.5mol B+1.5mol C　　 D.4mol A+2mol B

5.某温度下，向某密闭容器中加入1molN₂和3molH₂，使之反应合成NH₃，平衡后测得NH₃的体积分数为m。若T不变，只改变起始加入量，使之反应平衡后NH₃的体积分数仍为m，若N₂、H₂、NH₃的加入量用X、Y、Z表示应满足：

（2）恒定T、P：

①若X=0，Y=0，则Z=________。

②若X=0.75，Y=________，Z=________。

③X、Y、Z应满足的一般条件是________。

［小结］

等效平衡须考虑的因素：

外界条件：1.相同温度、相同容积。

　　　　　2.相同温度、相同压强。

化学反应：1.反应前后体积不变。

　　　　　2.反应前后体积改变。

等同：1.平衡时各组分的百分含量相同。

　　　2.平衡时各组分浓度相同（可能）。

　　　3.平衡时各组分的物质的量相同（可能）。

几种常见的等效平衡

［作业］略

六、教学反思

等效平衡是化学平衡教学的一个难点，在教与学中无论对于教师还是学生都感到困难重重，如何突破这一难点，让学生不仅易于接受，而且能灵活应用，就成为教学中的一个重要课题。

等效平衡的教学难点：一是等效平衡概念，即在一定条件下，可逆反应要起始浓度相当，无论经过何种途径，达到平衡时，只要同种物质的百分含量（体积分数、物质的量分数、质量分数）相同，这样的平衡互称等效平衡。概念的关键是“同种物质的百分含量相同”；二是恒温恒容、恒温恒压条件下的等效平衡的判断，三是等效平衡的应用。在教学中先通过例1渗透“等效平衡”的概念，通过组织学生讨论例2、例3、例4，分别得出了在恒温恒容条件下，反应前后气体分子数不等、反应前后气体分子数相等的等效平衡的判断方法；通过例5的讨论，得出在恒温恒压下，不管气体分子数改变与否的等效平衡的判断方法。通过对等效平衡的概念和类型的分析，习题的演练，培养了学生的分析问题、归纳规律和应用规律的能力。

本节课按计划基本完成了教学任务，但讨论占用时间过长，准备好的习题类没有处理完。