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本文题目：高三化学教案：化学反应速率和平衡
第12讲 化学反应速率和平衡的综合应用及图象
1、描述化学平衡建立的过程。知道平衡常数(浓度平衡常数)的含义及其表达式。能利用化学平衡常数计算反应物的转化率。
2、理解外界条件(浓度，压强、温度、催化剂等)对反应速率和化学平衡的影响，认识其一般规律。
3、了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
一、化学平衡常数(浓度平衡常数)及转化率的应用
1、化学平衡常数
(1)化学平衡常数的数学表达式
(2)化学平衡常数表示的意义
平衡常数数值的大小可以反映可逆反应进行的程度大小，K值越大，反应进行越完全，反应物转化率越高，反之则越低。
2、有关化学平衡的基本计算
(1)物质浓度的变化关系
反应物：平衡浓度=起始浓度-转化浓度
生成物：平衡浓度=起始浓度+转化浓度
其中，各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中物质的计量数之比。
(2)反应的转化率(α)：α= ×100%
(3)在密闭容器中有气体参加的可逆反应，在计算时经常用到阿伏加德罗定律的两个推论：
恒温、恒容时： ;恒温、恒压时：n1/n2=V1/V2
(4)计算模式
浓度(或物质的量) aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)
起始 m n O O
转化 ax bx cx dx
平衡 m-ax n-bx cx dx
α(A)=(ax/m)×100%
ω(C)= ×100%
(3)化学平衡计算的关键是准确掌握相关的基本概念及它们相互之间的关系。化学平衡的计算步骤，通常是先写出有关的化学方程式，列出反应起始时或平衡时有关物质的浓度或物质的量，然后再通过相关的转换，分别求出其他物质的浓度或物质的量和转化率。概括为：建立解题模式、确立平衡状态方程。说明：
①反应起始时，反应物和生成物可能同时存在;
②由于起始浓度是人为控制的，故不同的物质起始浓度不一定是化学计量数比，若反应物起始浓度呈现计量数比，则隐含反应物转化率相等，且平衡时反应物的浓度成计量数比的条件。
③起始浓度，平衡浓度不一定呈现计量数比，但物质之间是按计量数反应和生成的，故各物质的浓度变化一定成计量数比，这是计算的关键。
二、学习化学平衡应注意的三个问题
1、等效平衡：在两种不同的初始状态下，同一个可逆反应在一定条件(定温、定容或定温、定压)下分别达到平衡时，各组成成分的物质的量(或体积)分数相等的状态。在恒温恒容条件下，建立等效平衡的一般条件是：反应物投料量相当;在恒温恒压条件下，建立等效平衡的条件是：相同反应物的投料比相等。
2、平衡移动的思维基点：
(1)“先同后变”，进行判断时，可设置相同的平衡状态(参照标准)，再根据题设条件观察变化的趋势;
(2)“不为零原则”，对于可逆反应而言，无论使用任何外部条件，都不可能使其平衡体系中的任何物质浓度变化到零。
3、在实际生产中，需要综合考虑反应速率、化学平衡、原料选择、产量和设备等各方面情况，以确定最佳生产条件。合成氨选择的适宜条件通常是：20MPa-50MPa、500℃左右、铁触媒;及时补充N2和H2，及时将生成氨分离出来。
速率平衡图象常见类型
解题策略：(1)首先要看清楚横轴和纵轴意义(特别是纵轴。表示转化率和表示反应物的百分含量情况就完全相反)以及曲线本身属等温线还是等压线。(当有多余曲线及两个以上条件时，要注意“定一议二”)(2)找出曲线上的特殊点，并理解其含义。(如“先拐先平”) (3)根据纵轴随横轴的变化情况，判定曲线正确走势，以淘汰错误的选项。
1、速率—时间图
此类图象定性地揭示了v正、v逆随时间(含条件改变对速率的影响)而变化的规律，体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特征，以及平衡移动的方向.
例1、对达到平衡状态的可逆反应X+Y Z+W，在其他条件不变的情况下，增大压强，反应速率变化图象如图1所示，则图象中关于X、Y、Z、W四种物质的聚集状态为( )
A.Z、W均为气体，X、Y中有一种是气体
B.Z、W中有一种是气体，X、Y皆非气体
C.X、Y、Z、W皆非气体
D.X、Y均为气体，Z、W中有一种为气体
解析：经常有一些同学错选B，认为增大压强，平衡向气体体积缩小的方向移动.其实，图象告诉我们的是：增大压强，加快了正、逆反应，但逆反应速率增大的幅度大于正反应速率增大的幅度，由此而导致平衡向左移动.而压强的改变，只影响气体反应的速率，选项B所言的X、Y皆非气体即其正反应速率不受影响，故正确答案为A.
2、浓度—时间图
此类图象能说明各平衡体系组分(或某一成分)在反应过程中的变化情况.解题时要注意各物质曲线的折点(达平衡时刻)，各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中化学计量数关系等情况.
例2、图2表示800℃时A、B、C三种气体物质的浓度随时间的变化情况，t1是到达平衡状态的时间.试回答：(1)该反应的反应物是______;(2)反应物的转化率是______;(3)该反应的化学方程式为______.
解析：起始时A的浓度为2.0mol/L，B、C的浓度为0，随着时间的推移，A的浓度降低为1.2mol/L，C的浓度升高为1.2mol/L，B的浓度升高为0.4mol/L.t1时刻后各物质浓度不再变化，说明反应已达平衡，得出A为反应物，B、C为产物，它们浓度变化的差值之比为化学方程式中各物质的化学计量数之比.故正确答案为(1)A;(2)40%;(3)2A=B+C.
3、含量—时间—温度(压强)图
这类图象反映了反应物或生成物的量在不同温度(压强)下对时间的关系，解题时要注意一定条件下物质含量不再改变时，应是化学反应达到平衡的特征.
例3、同压、不同温度下的反应：
A(g)+B(g) C(g);△H
A的含量和温度的关系如图3所示，下列结论正确的是 ( )
A.T1>T2，△H>0 B.T10 C.T1>T2，△H<0 D.T1
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