人教版选择性必修一2.2.1 化学平衡状态 课件(共22张PPT)

(共22张PPT)
化学平衡状态
化学（人教版）选择性必修1 第二章 第二节 第一课时
情境引入
自1784年氨被发现以来，人们一直在研究如何利用化学方法由氮气和氢气合成氨，直到1913年才实现了合成氨的工业化生产。化学反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)看起来十分简单，合成氨的工业化生产却经历了漫长的发展过程。化工生产中，我们需要考虑哪些因素呢？
——化学反应进行的限度
使原料尽可能快地转化为产品
使原料尽可能多地转化为产品
——化学反应速率
（即化学平衡）
情境引入
在一定条件下，容积不变的密闭容器中，充入1molN2和3molH2发生反应，能否反应生成2mol NH3 ？
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)

N2
H2
双向性
双同性
共存性
1．定义：在同一条件下，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。
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
——

2．表示：书写可逆反应的方程式不用“——”，而用“ ”连接。
3．特点：
可逆反应分为正反应方向和逆反应方向
正、逆反应在同一条件下同时进行
反应物与生成物共存，反应物的转化率小于100%
可逆反应

及时归纳
常见的可逆反应
化学平衡状态的建立
v(正)
v(正)=v(逆)
时间
速率
v(逆)
0
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
时间
浓度
0
NH3
H2
N2
如果充入 NH3发生反应呢？
在一定条件下，容积不变的密闭容器中，充入N2和H2发生反应，反应中各物质的浓度随时间如何变化？正逆反应速率随时间如何变化？
请分别作出相应的浓度-时间图和速率-时间图。
一定条件下的可逆反应，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。
化学平衡状态
1．定义：
v(逆)
v(正)=v(逆)
时间
速率
v(正)
0
时间
浓度
0
N2
H2
标志
本质
平衡状态是在一定条件下，可逆反应所能进行的最大程度，即可逆反应的限度。
NH3
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
逆
化学平衡状态的研究对象是_______反应
等
各组分浓度/物质的量/百分含量________
动
v正 ____ v逆 ____ 0，是一个动态平衡
定
变
外界条件改变时，原平衡状态被破坏，在新条件下建立平衡
可逆
＝ ≠
保持不变
化学平衡状态
2．化学平衡状态的特征：
“标志”
“本质”
如何判断一个化学反应是否已达到平衡状态呢？
（1）同种物质—— v正(A) = v逆(A)
化学平衡状态的判定
1．
“等”
（2）不同物质—— v正(A) : v逆(B) = a : b（化学计量数之比）
①③
【例1 】恒温恒容时,可逆反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)达到平衡状态的标志是______
① 单位时间内消耗1 mol N2 ，同时生成1 mol N2
② 单位时间内消耗1 mol N2 ，同时生成2 mol NH3
③ 单位时间内消耗1 mol N2 ，同时生成3 mol H2
正逆相等
【思维模型】
v正= v逆
①方向
②数值
相反
同一物质
不同物质
相同
化学计量比
④ 断裂3 mol H-H键 ，同时生成6 mol N-H键
化学平衡状态的判定
2．
“定”
变量不变
【思维模型】
变量
+
不变
=
平衡
【关键】 判断某参数是否是变量
【例2】 恒温恒容时,可逆反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)达到平衡状态的标志是_________
① N2 、H2 、 NH3 的浓度比为1:3:2
② N2的浓度不随时间变化
③ NH3的百分含量不再发生变化
④ 混合气体的颜色不再发生变化
⑤ H2的转化率不再发生变化
②③⑤
化学平衡状态的判定
2．
“定”
变量不变
①质量
②分子数(物质的量)
③浓度
④百分含量
小结：对于反应体系中的某一种物质：
以上参数不变时，均可作为判断平衡的依据。
⑤转化率
化学平衡状态的判定
【深入研究】
例如：A(s) B(g)+C(g)
时间 B的物质的量
C的物质的量
起始 0
0
1min 0.4
0.4
2min 0.6
0.6
3min 0.7
0.7
...... B、C的体积分数始终为1/2，不是变量，不能作为判断平衡的依据。
反应体系中的某种气体的体积分数不变时，是否一定可以判断反应已达到平衡状态？
（即物质的量分数）
化学平衡状态的判定
2．
“定”
变量不变
【思维模型】
变量
+
不变
=
平衡
【关键】 判断某参数是否是变量
【例3】恒温恒容时,可逆反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)达到平衡状态的标志是_________
① 混合气体总的物质的量不再发生变化
② 气体的总压强不再发生变化
③ 混合气体的平均相对分子质量不再发生变化
④ 混合气体的密度不再发生变化
①②③
【思考】对于可逆反应: H2(g)+I2(g) 2HI(g)呢 ？
都不行
化学平衡状态的判定
2．
“定”
变量不变
小结：对于有气体参与的整个反应体系：
mA(g)＋nB(g) = pC(g)＋qD(g)
（恒温恒容）
压强
本质
方法
n1
=
P1
P2
n2
密度
ρ =
m(g)
V(容器)
平均相对分子质量
M =
m(g)总
n(g)总
(气体总物质的量)
m+n ≠ p+q
√
m+n = p+q
×
m+n ≠ p+q
√
m+n = p+q
×
反应前后有非气体物质
反应前后无非气体物质
√
×
随堂练习
在恒温恒容的容器中，当下列物理量不再发生变化时,能判断
已经达到化学平衡的是__________________
①2v逆(B)＝v正(C)
②各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比
③某种气体的百分含量
④混合气体的压强
⑤混合气体的密度
⑥混合气体的总物质的量
⑦混合气体的平均相对分子质量
⑧混合气体的颜色
A(s)＋2B(g) C(g)＋D(g)
③⑤⑦　
本课小结
化学平衡的研究对象
1. 下列反应属于可逆反应的是(　　)
A． NH3溶于水的反应
B． Na溶于水的反应
C．可充电电池的反应，如H2O＋Zn＋Ag2O Zn(OH)2＋2Ag
D．电解水生成H2和O2，点燃H2和O2的混合物生成水
巩固练习
2. 在一密闭容器中进行如下反应：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol/L、0.1 mol/L、0.2 mol/L，当反应达平衡时，可能存在的数据是
A．SO2为0.4 mol/L、O2为0.2 mol/L B．SO2、SO3均为0.15 mol/L
C．SO3为0.25 mol/L D．SO3为0.4 mol/L
巩固练习
3. 在一定条件下，某可逆反应的正反应速率和逆反应速率随时间变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是
A．t1时刻，反应逆向进行
B．t2时刻，正反应速率大于逆反应速率
C．t3时刻，达到反应进行的限度
D．t4时刻，反应处于平衡状态，反应停止
巩固练习
4. 将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：H2NCOONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g)。能判断该反应已经达到化学平衡的是
①v(NH3)正=2v(CO2)逆
②密闭容器中总压强不变
③密闭容器中混合气体的密度不变
④密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不变
⑤密闭容器混合气体的总物质的量不变
⑥密闭容器中 CO2的体积分数不变
⑦混合气体总质量不变
A．①②⑤⑦ B． ①②③⑤⑥ C．①②③⑤⑦ D．全部
巩固练习
5. 一定温度下，在2L的密闭容器中，M、N两种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示：
(1)反应的化学方程式为___。
(2)反应达到最大限度的时间是___min，该时间内的平均反应速率v(N)=__，v(M)=__。
(3)反应达到平衡状态时，放出6QkJ的热量，当容器中充入1molN，反应放出的热量为__。
①等于QkJ ②小于QkJ ③大于QkJ ④等于2QkJ
(4)判断该反应达到平衡状态的依据是__。
①该条件下，正逆反应速率都为零
②该条件下，混合气体的密度不再发生变化
③该条件下，混合气体的压强不再发生变化
④该条件下，单位时间内消耗2molN的同时，生成1molM
(5)能加快反应速率的措施是___。
①升高温度②容器体积不变，充入惰性气体Ar③容器压强不变，充入惰性气体Ar④使用催化剂
巩固练习
巩固练习
【参考答案】
1-4 A B B C
5. 2N M 6 0.5mol/(L·min)
0.25mol/(L·min) ②③ ①④