2.2.1 化学平衡状态 课件（共26张PPT）

(共26张PPT)
第1课时 化学平衡状态
学习目标
1. 了解可逆反应与不可逆反应
2. 了解化学平衡状态的建立和特征
一是化学反应速率问题
如何在单位时间内提高合成氨的产量
如何使H2和N2 尽可能多转化为NH3，即反应进行程度
二是化学反应平衡研究问题
化工生产要解决的两个问题
对于 N2 + 3H2 2NH3反应应当考虑哪些条件下可有利于生产 ？
思考：
固体溶解达到限度的时候是不是就不溶了
开始时：v(溶解)＞v(结晶)
平衡时：v(溶解) = v(结晶)
达到了溶解的平衡状态，一种 平衡
动态
此时，溶液达到饱和，浓度不再改变。
化学中：溶解平衡
一. 可逆反应与不可逆反应
1. 可逆反应的定义：在相同条件下，能同时向正逆反应方向进行的化学反应称为可逆反应。
NH3＋H2O
NH3·H2O
NH4＋＋OH－
注意：可逆反应总是不能进行到底，反应物的转化率不能达到100%
得到的总是反应物与生成物的混合物（反应混合物）
在 1 L的容积的密闭容器里，加 1mol CO和 1mol H2O (g) ，能发生什么反应？
CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2 (g)
开始阶段有什么特征？
瞬间过后有什么特征？
以CO与H2O(g)的反应为例来研究化学平衡建立的过程。
开始时c(CO) 、c(H2O)最大，c(CO2) 、c(H2)=0
随着反应的进行， c(CO) 、c(H2O)逐渐减小
c(CO2) 、c(H2)逐渐增大
(1)开始时，v正 v逆= 。
(2)随着反应的进行，v正 ； v逆 。
最大
0
减小
增大
以CO为例，v正为CO的消耗速率；v逆为CO的生成速率
反应进行到一定程度，到了某一时刻，CO的浓度不再改变，v正= v逆≠0 。
其它物质也一样，浓度保持不变，正逆反应速率相等。
这种状态就是-----化学平衡状态
即正反应速率=逆反应速率
正反应速率
逆反应速率
相等
时间
速率
二. 化学平衡状态
1. 定义：
化学平衡状态，就是指在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。
强调
三点
前提条件：
实质：
反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态
可逆反应
标志：
v(正)= v(逆) ≠0
2. 化学平衡状态的特征
动态平衡（ v(正)≠0，v(逆)≠0 ）
反应混合物中各组分的浓度保持不变，各组分的含量一定。
条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。
(2)动：
(3)等：
(4)定：
(5)变：
v(正)= v(逆)
(1)逆：
正逆反应仍在进行
【例1】 在一定温度下，可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡的标志是( 　 )
A. C的生成速率与 C分解的速率相等
B. 单位时间生成n mol A，同时生成3n mol B
C. 单位时间生成B的速率,与生成C的速率相等（数值）
D. 单位时间生成n mol A，同时生成2n mol C
AD
怎样理解v(正)= v(逆)？
v正、v逆是指同一化学反应中的同一种物质的消耗或生成，若给出不同物质的数值时，按方程式计量数转换成同一物质进行比较。
3. 判断可逆反应达到平衡状态的标志
可逆反应达到化学平衡状态时有两个主要的特征：
一是正反应速率和逆反应速率相等；
二是反应混合物中各组分的百分含量保持不变。
这两个特征就是判断可逆反应是否达到化学平衡状态的核心性依据。
(1)直接特征：v正＝v逆，要求大小相等，方向相反。
a. 速率特征：指“等”，即v正＝v逆。有两层含义：对于同一物质而言，该物质的生成速率等于它的消耗速率；对于不同的物质而言，速率之比等于方程式中的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率。
b. 含量特征：指“定”，即反应混合物中各组分的含量保持不变。
(2)间接特征：指所表述的内容并非直接而是间接反映“等”和“定”的意义。
a. 反应物的转化率保持不变。
b. 产物的产率保持不变。
c. 平衡体系的颜色保持不变。
d. 绝热的恒容反应体系中的温度保持不变。
(3)“特殊”特征：指所表述的内容并不能表明所有反应均已达到平衡状态，只是在某些特定的情况下才能表示反应已经达到化学平衡状态。
a. 体系中气体物质的总质量保持不变。
b. 体系中气体物质的总物质的量(或体积或分子个数)保持不变。
c. 体系中气体物质的平均相对分子质量保持不变。
d. 气体的总压强不再发生改变。
e. 体系中气体的密度不再发生改变。
以上五项中，对于Δn≠0的可逆反应，如2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)来说，除①外均可作为判断平衡的特征；但对于Δn＝0的可逆反应如H2(g)＋I2(g)
2HI(g)来说，此五项均不能作为判断平衡的特征。
【例2】在一定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再发生变化时，表明反应: A(s)+3B(g) 2C(g)+D(g)已达平衡状态的是 ( )
A.混合气体的压强 B.混合气体的密度
C.B的物质的量浓度 D.气体的总物质的量
BC
课时总结
一. 可逆反应判断及特点:
1. 相同条件下，正、逆反应同时进行
2. 反应物转化率不能达到100%，即平衡时反应物不为0，形成反应物与生成物共存状态
2. 两种判断：
①速率是否相等：v正=v逆（同种物质表示）
②数据是否改变：各组分浓度、体积分数、分压等是否改变，混合气体总mol、总压、平均分子量或气体密度是否改变。
1. 五大特点：逆、等、动、定、变
二. 化学平衡状态特点及判断
【例3】 在一定温度下，下列叙述是可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)+2D(s)达到平衡标志的是( )
①C的生成 速率与C的分解速率相等 ②单位时间内生成a mol A，同时生成3a mol B ③A、B、C的浓度不再变化 ④A、B、C的分压强不再变化 ⑤混合气体的总压强不再变化 ⑥混合气体的物质的量不再变化 ⑦单位时间内消耗a mol A，同时生成 3a mol B ⑧A、B、C、D的分子数之比为1:3:2:2
A.②⑧ B.②⑤⑧ C.①③④⑦ D.②⑤⑥⑧
C
A. SO2的消耗速率等于SO3的生成速率
B. SO2的生成速率等于SO3的生成速率
C. SO2的消耗速率等于O2消耗速率的2倍
D. SO3的生成速率等于O2生成速率的2倍
B
当堂检测
1. 在500℃、钒触媒的作用下，某密闭容器中反应 2SO2＋O2 2SO3达到化学平衡状态时的标志是（ ）
2. （双选）可逆反应N2(g)＋3H2(g)　　 2NH3(g)，500℃时在 容积为10 L的密闭容器中进行，开始时加入 2 molN2 和 2mol H2，则达到平衡时，NH3的浓度不可能达到的值是 ( )
A．0.1 mol·L—1 　　 B．0.2 mol·L—1
C．0.05 mol·L—1 D．0.15 mol·L—1
BD
3. 下列说法可以证明反应N2+3H2 2NH3 已达平衡状态的是( )
A.1个N≡N键断裂的同时，有3个H－H键形成
B.1个N≡N键断裂的同时，有3个H－H键断裂
C.1个N≡N键断裂的同时，有6个N－H键断裂
D.1个N≡N键断裂的同时，有6个N－H键形成
AC
4. （双选）密闭容器中进行如下反应：X2(g)＋3Y2(g) 2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.2mol·L－1、0.6mol·L－1、0.4mol·L－1，当平衡时，下列数据肯定不对的是 ( )
A．X2为0.4mol·L－1，Y2为1.2mol·L－1
B．Y2为1.0mol·L－1
C．X2为0.3mol·L－1，Z为0.2mol·L－1
D．Z为1.0mol·L－1
AD
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