化学人教版（2019）选择性必修1 2.2化学平衡（共69张ppt）

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第二章 化学反应速率与化学平衡
第二节 化学平衡
寄语：人生就像骑单车，想保持平衡就得往前走
学习目标
了解可逆反应的含义，知道可逆反应在一定条件下能达到化学平衡。
能描述化学平衡状态，能判断化学反应是否达到平衡状态。
写出SO2 转化为SO3、工业合成氨、形成氯水的三个化学方程式。
观察上述方程式，有何共同的特点？
一、可逆反应
1．定义：在 下，既能向 方向进行，同时又能向 方向进行的反应。
2．表示：书写可逆反应的方程式不 用，而用“ ”连接。
3．特点：
双向性
可逆反应分为正反应方向和逆反应方向
双同性
正、逆反应在同一条件下同时进行
共存性
反应物与生成物共存，反应物的转化率小于100%
同一条件
正反应
逆反应
“===”
阅读课本32-33页
思考可逆反应无法进行到底，那如果给予充足的时间，
让 1 mol N2 和 3 mol H2 充分反应，其浓度、速率是如何变化的？
二、化学平衡状态
1．化学平衡状态的建立过程

2．化学平衡状态的概念
在一定条件下的可逆反应，当正、逆反应的速率相等时，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态我们称为化学平衡状态，简称化学平衡。
3．化学平衡的基本特征
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
怎么判断一个反应是否达到化学平衡状态呢？
从这两个角度入手
4.化学平衡状态的判断
（1）速率相等：
①同种物质—— v正(A) = v逆(A)
②不同物质—— v正(A) : v逆(B) = a : b（化学计量数之比）
（2）变量不变：
①各组分的物质的量、质量、浓度、百分含量等保持不变。
②总压强、总物质的量、混合气体的r、体系的密度、颜色等，根据具体情况分析。
注：体系密度（有非气体参与）；
总压强和总物质的量（反应物的气体计量数与生成物的气体计量数不相等） ；
混合气体的平均摩尔质量（能用总压或密度判断） 。
B
B
化学平衡体系中反应物浓度与生成物浓度之间有什么关系呢？
在457.6℃时，反应体系H2(g) + I2(g) 2HI(g)总各物质的浓度如下表所示：
三、化学平衡常数
（一）化学平衡常数
1．化学平衡常数的概念
在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，该常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数），用符号K表示。
2．表达式
对于可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)，化学平衡常数K＝ 。
（二）浓度商的概念与表达式
1．浓度商的概念
在 ， 与 的比值，称为浓度商，常用Q表示。
2．表达式
对于可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) 浓度商Q＝____________
任意时刻
生成物浓度幂之积
反应物浓度幂之积
注：固体或液体纯物质一般不列入浓度商和平衡常数
在任意时刻，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，都为浓度商，而化学平衡常数，则是在一定温度下，可逆反应达到平衡时的浓度商。
当反应中有关物质的浓度商等于平衡常数时，表明该反应已达到化学平衡状态。
浓度商与平衡常数有什么区别？
想一想？
3.化学平衡常数的影响因素
化学平衡常数是表明化学反应限度的一个特征值，通常情况下只受________影响。
4.化学平衡常数的意义
（1）通常，K越大，说明平衡体系中_生成物_______所占的比例越大，_正__反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，平衡时反应物的转化率越大；反之，K越小，该反应进行得越不完全，平衡时反应物的转化率越小。
（2）一般来说，当K＞_105_时，该反应就进行得基本完全了。
温度
5.平衡常数与方程式的关系
（1）对于同一可逆反应，正反应和逆反应的平衡常数互为倒数；
（2）若化学方程式中各物质的化学计量数都扩大或缩小至原来的n倍，则化学平衡常数变为原来的 n 次幂或 1/n 次幂。
（3）若干方程式相加，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积；若干方程式相减，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之商。
6.平衡常数的应用
(1)判断反应进行的程度
K值越大，说明正向反应进行的程度越大，反应进行得越完全，反应物转化率越大；反之，反应进行得越不完全，转化率就越小。
(2)判断反应的方向
对于可逆反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，其浓度商Q＝
则：①当Q＝K时，反应处于平衡状态，v正＝v逆
②当Q＜K时，反应向正反应方向进行，v正＞v逆
③当Q＞K时，反应向逆反应方向进行，v正＜v逆
(3)判断可逆反应的热效应
【拓展】平衡常数的计算模板——三段式法
2.计算过程中三个常用量
当一个可逆反应达到化学平衡状态后，如果改变浓度、压强、温度等条件，化学平衡状态是否会发生变化？如何变化？
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
（一）化学平衡的移动
1．定义：在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态后，如果改变反应条件，平衡状态被破坏，平衡体系的物质组成也会随着改变，直到达到新的平衡状态。
这种由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程叫做化学平衡的移动。
小杨老师 杨 sir 化学
15521324728
某条件下平衡(Ⅰ)
不平衡
新条件下平衡(Ⅱ)
改变条件
一定时间
v正 = v逆
各组分含量保持不变
v正 ≠ v逆
各组分含量发生变化
v'正 = v'逆
各组分含量又保持不变
化学平衡移动
四、影响化学平衡的因素
2．化学平衡移动的方向：
（1）v正＞v逆，化学平衡向正反应方向移动；
（2）v正＜v逆，化学平衡向逆反应方向移动；
（3）v正＝v逆，化学平衡不发生移动。
不同的外界条件改变，对化学平衡移动的影响分别是怎样的呢？
（二）影响化学平衡的因素
阅读课本36页【实验2-1】
1、浓度对化学平衡的影响
Fe3＋ ＋ 3SCN－ Fe(SCN)3
浅黄色　 无色 　　　 红色
【实验原理】
【实验操作】
【实验现象】
a试管中溶液呈红色，b试管溶液红色变浅，c试管中溶液红色变深
【实验解释】
（1）铁粉与Fe3＋反应使其浓度减小，化学平衡向逆反应方向移动；
（2）加入KSCN溶液使SCN-的浓度增大，化学平衡向正反应方向移动。
【实验结论】
【理论分析】
在其他条件不变的情况下，增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，都可以使平衡向_________方向移动；
在其他条件不变的情况下，增大生成物的浓度或减小反应物的浓度，都可以使平衡向_________方向移动。
正反应
逆反应
0
v
t
t1
v(正)
v(逆)
增大反应物浓度
v (正)
v (逆)
若 t1 时刻增大反应物浓度，正、逆反应速率瞬间怎么变化？后续又如何变化？
试着画出减小反应物浓度、增大生成物浓度、减小生成物浓度的 v – t 图
0
v
t
t1
v(正)
v(逆)
0
v
t
t1
v(正)
v(逆)
0
v
t
t1
v(正)
v(逆)
阅读课本38页【实验2-2】
2、压强对化学平衡的影响
2NO2(g) N2O4(g)
红棕色
【实验原理】
【实验操作】
【实验现象】
（1）气体颜色先变深，后变浅，最终比原来深
（2）气体颜色先变浅，后变深，最终比原来浅
【实验解释】
压缩体积使压强增大时，c(NO2)瞬间变大后又变小，平衡向右移动
增大体积使压强减小时，c(NO2)瞬间变小后又变大，平衡向左移动
用50 mL注射器抽入20 mL NO2和N2O4混合气体，将细管端用橡胶塞封闭
（1）将针筒活塞迅速推至10 mL处(压强增大)
（2）将针筒活塞从10mL处迅速拉至 40 mL处(压强减小)
【实验结论】
【理论分析】
在其他条件不变的情况下，增大压强，平衡向气体物质的量减小的方向移动；减小压强，平衡向气体物质的量增大的方向移动。
0
v
t
t1
v(正)
v(逆)
v (正)
v (逆)
若 t1 时刻增大压强（压缩体积），正、逆反应速率瞬间怎么变化？后续又如何变化？
压强改变只影响有气体参加或生成的可逆反应。
2NO2(g) N2O4(g) n气、反＞ n气、生
试着画出减小压强（增大体积）的 v – t 图
0
v
t
t1
v(正)
v(逆)
2NO2(g) N2O4(g) n气、反＞ n气、生
若换一个合成HI的反应，试着画出增大压强（减小体积）、减小压强（增大体积）的 v – t 图
0
v
t
t1
v(正)
v(逆)
H2(g) + I2(g) 2HI(g)
0
v
t
t1
v(正)
v(逆)
阅读课本39页【实验2-3】
3、温度对化学平衡的影响
2NO2(g) N2O4(g) ΔH＝－56.9 kJ·mol-1
红棕色
【实验原理】
【实验操作】
【实验现象】
热水中混合气体颜色变深；冰水中混合气体颜色变浅
【实验解释】
混合气体受热颜色变深，说明NO2浓度增大，即平衡向逆方向移动；
混合气体受热颜色变浅，说明NO2浓度减小，即平衡向正方向移动。
【实验结论】
【理论分析】
在其他条件不变的情况下，升高温度，平衡向吸热反应的方向移动；
降低温度，平衡向放热反应的方向移动。
0
v
t
t1
v(正)
v(逆)
v (正)
v (逆)
若 t1 时刻降低温度，正、逆反应速率瞬间怎么变化？后续又如何变化？
2NO2(g) N2O4(g) ΔH＝－56.9 kJ·mol-1
试着画出升高温度的 v – t 图
0
v
t
t1
v(正)
v(逆)
2NO2(g) N2O4(g) ΔH＝－56.9 kJ·mol-1
4、催化剂对化学平衡的影响
使用正催化剂，正、逆反应速率同时增大，且增大的倍数相同，化学平衡不移动。
【理论分析】
0
v
t
t1
v(正)
v(逆)
v (正)= v (逆)
（三）勒夏特列原理
如果改变影响平衡的一个条件（如温度、压强及参加反应的物质的浓度），平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动，该结论就是勒夏特列原理。
举个例子
原平衡（100℃）
升温到200℃
减弱（降温）
吸热反应方向移动
减弱但不抵消
新平衡（温度介于100-200℃之间）
知识点都掌握了吗？来做几道题检测下~
B
2.(2023·普洱一中高二月考)某反应充分反应前后如图所示，图中涉及物质均为
　气体，关于该反应的下列说法中不正确的是(　　)
C
3.写出下列反应的化学平衡常数：
2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) K = _________________________
4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g) K = _________________________
H2(g) + I2(g) 2HI(g) K = _________________________
C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g) K = _________________________
6.下列关于平衡常数的说法正确的是(　　)
A.在平衡常数表达式中，反应物浓度用起始浓度，生成物浓度用平衡浓度
B.在任何条件下，化学平衡常数都是一个定值
C.平衡常数的大小只与温度有关，而与浓度、压强、催化剂等无关
D.从平衡常数的大小可以推断一个反应进行的快慢
C
C
8.工业上用CO2和H2催化合成甲醇存在如下反应：
(1)在相同时间内，测得甲醇产率与温度的关系如图所示。温度为470 K时，图中P点________(填“处于”或“不处于”)平衡状态。
不处于
(2)某温度下，达平衡时容器中CH3OH的物质的量为c mol, CO的物质的量为
d mol。则此条件下CO2的转化率为________________(列式表示，下同)；甲醇
的选择性(指转化为甲醇的CO2占发生反应的CO2的百分比)为_______________；此条件
下副反应的平衡常数为_____________________________。
D
D
A
C
C
14.符合图像(纵坐标表示反应速率，横坐标表示压强)的反应为(　　)
B
A
A
C
C
D
D
A.该反应的ΔH<0
B.a为n(H2O)随温度的变化曲线
C.向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动
D.向平衡体系中加入BaSO4，H2的平衡转化率增大
C
C
A.ΔH>0
B.气体的总物质的量：na>nc
C.a点平衡常数：K>12
D.反应速率：va正C
BC
0.43
5.(2022·全国乙卷节选)油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用。已知H2S热分解反应的热化学方程式为2H2S(g) S2(g)＋2H2(g)的ΔH＝170 kJ/mol。
　回答下列问题：
　(1)在1 470 K、100 kPa反应条件下，将n(H2S)∶n(Ar)＝1∶4的混合气进行H2S热分解反应。平衡时混合气中H2S与H2的分压相等，H2S平衡转化率为________，平衡常数Kp＝________ kPa。
50%
4.76
(2)在1 373 K、100 kPa反应条件下，对于n(H2S)∶n(Ar)分别为4∶1、1∶1、1∶4、1∶9、1∶19的H2S－Ar混合气，热分解反应过程中H2S转化率随时间的变化如图所示。
①n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S平衡转化率____________，理由是_____________
________________________________________________________________。
②n(H2S)∶n(Ar)＝1∶9对应图中曲线_________，计算其在0～0.1 s之间，H2S分压的平均变化率为__________ kPa·s－1。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S的分压越小，平衡向正反应方向进行，H2S平衡转化率越高
越高
d
24.9