人教版选择性必修一2.2.1 化学平衡状态 课件21张

第二节 化学平衡
第1课时 化学平衡状态
第二章 化学反应速率与化学平衡
学习目标
1．通过化学平衡状态的建立过程，知道化学平衡是一种动态平衡。
2．知道化学平衡状态的特征，判断反应是否达到化学平衡状态。
工业合成氨
氨气在国民经济中占有重要地位，随着人类社会的发展，对氨的需求量日益增长。如果你准备开一家合成氨的工厂，从化学角度，应该考虑哪些问题来提升生产效益呢？
2NH3
N2 + 3H2
催化剂
高温、高压
一、可逆反应
反应物的转化率多
化学反应速率快
生产效率
合成氨反应是一个可逆反应，反应有限度，即反应不能进行彻底。
1、定义：在相同条件下能向正反应方向进行同时又能向逆反应方向进行的反应称为可逆反应。
N2+3H2 2NH3
2、常见的可逆反应
【思考】H2＋O2 2H2O 与 2H2O 2H2↑＋O2↑互为可逆反应吗？
不是；反应条件不同
一、可逆反应
2NH3
N2 + 3H2
催化剂
高温、高压
H2CO3
CO2 + H2O
H2SO3
SO2 + H2O
NH3.H2O
NH3 + H2O
HCl+HClO
Cl2 + H2O
乙酸与乙醇的酯化反应
2SO3
2SO2 + O2
催化剂
2HI
H2 + I2
N2O4
2NO2
一、可逆反应
3、可逆反应的特点
(1)双向性：可逆反应分为方向相反的两个反应—正反应和逆反应。
(2)双同性：正、逆反应在相同条件下是同时进行的。
(3)共存性：反应物和生成物共存于同一体系中，反应物的转化率永远小于100%。
(4)相反性：能量转化时，若正反应放热，则逆反应吸热，且遵循能量守恒原理。
【思考】向含有2 mol SO2的容器中通入过量O2发生2SO2(g)＋O2(g) ? 2SO3(g)　ΔH＝－Q kJ·mol－1(Q＞0)，充分反应后生成SO3的物质的量______(填“＜”“>”或“＝”，下同)2 mol，SO2的物质的量______0 mol，转化率______100%，反应放出的热量______ Q kJ。
＜
＜
＜
>
【随堂练习】在密闭容器中进行反应：X2(g)＋3Y2(g) ? 2Z2(g)，若X2、Y2、Z2的初始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，当反应达到平衡后，各物质的浓度可能是（ ）
①X2为0.2 mol·L－1　②Y2为0.1 mol·L－1
③Z2为0.3 mol·L－1　④Y2为0.6 mol·L－1
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
B
利用极端假设的解题思想
一、可逆反应
【交流与讨论】工业合成氨。在一定条件下，在密闭容器中加1molN2和3mol H2发生反应：
2NH3
N2 + 3H2
催化剂
高温、高压
二、化学平衡状态的建立
（1）反应刚开始时：
反应物浓度————，正反应速率———— ，
生成物浓度为———，逆反应速率为——。
（2）反应过程中：
反应物浓度——————，正反应速率————— ，
生成物浓度——————，逆反应速率————
最大
最大
0
0
逐渐减小
逐渐减小
逐渐增大
逐渐增大
（3）反应进行到什么时候会“停止”？
v(正)=v(逆)≠ 0
二、化学平衡状态的建立
2NH3
N2 + 3H2
催化剂
高温、高压
（4）此时，反应物和生成物浓度如何变化？
（5）反应真的停止了吗？
（6）给这个状态命名：
不再改变
化学平衡状态
不是
处于动态平衡
1、定义：一定条件下，可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应体系中所有参加反应的各物质的质量或浓度可以保持不变的状态。化学平衡状态简称化学平衡。
二、化学平衡状态的建立
【判断正误】
(1)合成氨反应中，如果N2过量，则可以使H2完全消耗(　　)
(2)对于可逆反应，若加入反应物，则反应先向正反应方向进行，停止后再向逆反应方向进行(　　)
(3)只有可逆反应才存在平衡状态(　　)
(4)化学平衡状态是一定条件下可逆反应进行到最大限度的结果(　　)
(5)化学反应达到化学平衡状态时反应物和生成物的浓度相等(　　)
(6)化学反应达到化学平衡状态时，反应混合物中各组分的浓度一定与化学方程式中对应物质的化学计量数成比例(　　)
×
×
√
√
×
×
2、化学平衡状态的特征
条件改变，原平衡被破坏，发生移动，在新的条件下建立新的化学平衡（后续会讲）
v(正)＝ v(逆)
动
动态平衡，v(正)＝ v(逆) ≠0
定
条件一定，平衡混合物中各物质的浓度一定（不是相等）
变
【交流讨论】这几个特征中，哪几个可作为化学平衡状态的判断标志？
二、化学平衡状态的建立
研究对象为可逆反应
逆
等
①同一物质：生成速率＝消耗速率，即v正(A)＝v逆(A)。
②不同物质：符合：bv正(A)=av逆(B)
正逆相等
同一个物质，消耗速率（量）等于生成速率（量）
③反应物与生成物在单位时间物质的量、质量、化学键的断裂和生成等的变化也能体现速率。
如:aA (g) ＋bB (g) ? cC (g)
若： ????逆(A)????逆(????)=?????????? ？
?
即 ：????正(A)????逆(????)=????????
?
1、直接依据 —— 根据速率关系
三、化学平衡判断标志
【随堂练习】在恒温恒容的密闭容器中发生可逆反应
2NO2(g)?2NO(g) + O2(g)说明已达到平衡状态的是（ ）
①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2
②单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO
③2υ正(NO)=υ逆(O2 )
④υ正(NO2 )=2υ逆(O2 )
⑤单位时间内断开n mol O中的N—O键的同时生成2n mol O＝O键
⑥NO2减少的化学反应速率和NO减少的化学反应速率相等
①④⑥
三、化学平衡判断标志
2、间接依据——根据各组分的量
首先分析该量是“变量”还是“恒量”，如为“恒量”，即随反应的进行永远不变，则不能作为判断平衡状态的依据；如为“变量”，即该量随反应进行而改变，当其“不变”时，则为平衡状态。
（1）各组分的质量、物质的量、物质的量浓度（或颜色）、质量分数、转化率、绝热容器温度等总物质的量不随时间的延长而改变（一定可以）。
（2）混合气体的总压强、总体积、总物质的量、混合气体的密度、平均摩尔质量不随时间的延长而改变（具体情况具体分析）。
三、化学平衡判断标志
变量不变
从反应开始到平衡之前始终变化，平衡后不再变
(1)气体的总物质的量n、体积V、压强P
A(g) + B(g)? 2C(g)
A(g) + B(g) ?C(g)
气体的总物质的量n
恒温恒容时的压强P
减少
不变
不变
减少
不变
减少
恒温恒压时的体积V
不能作为判断依据
能作为判断依据
①反应条件，是恒温恒容、恒温恒压，还是绝热恒容容器；
②反应特点，反应前后气体的物质的量是否改变
③特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。
三、化学平衡判断标志
恒容时，凡是有固体参与的反应，其气体密度都会变
(2)恒温恒容时，气体的密度ρ不再变化时，要具体分析
ρ=
m总
v
不会变
气体质量增加
对于反应：A(s)+B(g) ? C(g)
mA+m B= mC (质量守恒）
找固体，若方程式中有固体，则气体总质量会变化
三、化学平衡判断标志
找固体
看气体系数
(3)混合气体的平均摩尔质量M,不再变化时，要具体分析
M=
m总
n总
分子、分母只要有一个是变量，M即可作为判断平衡的依据!
A(g)+B(g) ? 2C(g)
A(g)+B(g) ? C(g)
A(S)+B(g) ? C(g)
m总
n总
M
不变
不变
不变
不变
变
变
变
变
不变
三、化学平衡判断标志
【随堂练习】在一定温度，恒容的容器中发1A(s)+4B(g)?2C(g)+2D(g)气体B有颜色，一段时间后，该反应达到化学平衡，下列能说明达到化学平衡状态的是_________________ (填序号)。
①v正(B)＝2v逆(D) ②各气体的物质的量分数不再改变
③混合气体的颜色不再改变 ④B、C和D的浓度之比为2∶1∶1
⑤混合气体的总的物质的量不再改变 ⑥混合气体的压强不再改变
⑦混合气体的密度不再改变 ⑧混合气体的平均相对分子质量不再改变
① ② ③ ⑦ ⑧
三、化学平衡判断标志
判断平衡状态的证据：
正逆相等
变量不变。
四、总结
【课后练习】在一定温度下，在恒容的容器中充入2 mol SO2和1 mol O2发生反应：2SO2(g)＋O2(g) ? 2SO3(g)。一段时间后，该反应达到化学平衡，下列能说明达到化学平衡状态的是_________________ (填序号)。
①v正(SO2)＝2v逆(O2) ②v(SO2)＝v(SO3)
③单位时间内消耗a mol SO2，同时生成a mol SO3
④SO2、O2和SO3的浓度之比为2∶1∶2
⑤混合气体的总的物质的量不再改变 ⑥混合气体的压强不再改变
⑦混合气体的密度不再改变 ⑧混合气体的平均相对分子质量不再改变
① ⑤ ⑥ ⑧
四、总结
面
线
点
四、总结
第二章 化学反应速率与化学平衡
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