2.2.1 化学平衡状态 课件 （共25张ppt） 高中化学人教版（2019）选择性必修1
文档属性
| 名称 | 2.2.1 化学平衡状态 课件 （共25张ppt） 高中化学人教版（2019）选择性必修1 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 865.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-06-28 22:59:37 | ||
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文档简介
(共25张PPT)
第二章 化学反应速率与化学平衡
第二节 化学平衡
第一课时 化学平衡状态
新课导入
在19世纪后期，人们发现炼铁高炉排出的高炉气中含有相当量的CO。有人认为是CO与铁矿石的接触时间不长所造成的。英国人耗巨资建成一个高大的炼铁高炉，以增加CO和铁矿石的接触时间，结果发现CO的含量仍然没有减少，你知道这是为什么吗？
新课导入
下列化学反应能否进行到底？
硫的燃烧
酸碱中和反应
二氧化硫的催化氧化
合成氨
动脑想一想
可逆反应
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化学反应称为可逆反应。
——
2．表示：书写可逆反应的方程式不用“——”，而用“ ”连接。
特点
双同性
共存性
双向性
反应物 生成物
正反应方向
逆反应方向
在相同条件下，正、逆反应同时进行
反应物和生成物共同存在，反应物转化率<100%
可逆反应
常见的可逆反应
可逆反应
1、分析各选项中的各组反应，其中互为可逆反应的是( )
A.2KHCO3→K2CO3＋H2O＋CO2↑ K2CO3＋H2O＋CO2 →2KHCO3
B．CO2＋H2O→H2CO3 H2CO3→CO2＋H2O
C．NH3＋HCl→NH4Cl NH4Cl→NH3↑＋HCl↑
D．2NaCl→ 2Na＋Cl2↑ 2Na＋Cl2→2NaCl
【解析】判断一个反应是可逆反应的关键是可逆反应必须是在同一条件下进行
【课堂练习】
B
可逆反应
【课堂练习】
2、对于可逆反应2SO2＋O2 2SO3，在混合气体中充入一定量的18O2，足够长的时间后，18O原子( )
A．只存在于O2中
B．只存在于O2和SO3中
C．只存在于O2和SO2中
D．存在于O2、SO2和SO3中
【解析】因为此反应是可逆反应，在一定条件下可同时向正、逆反应方向进行，向正反应方向进行时使SO3中含18O，向逆反应方向(含有18O的SO3分解)就可能使SO2中含有18O，所以D正确。
D
可逆反应
【课堂练习】
3、在密闭容器中进行反应：X2(g)＋Y2(g) 2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度可能是( )
A．c(Z)＝0.3 mol·L－1 B．c(X2)＝0.2 mol·L－1
C．c(Y2)＝0.4 mol·L－1 D．c(X2)＋c(Y2)＋c(Z)＝0.55 mol·L－1
A
【解析】假设则完全转化时，X2(g)、Y2(g)、Z(g)的浓度范围分别为0～0.2 mol·L－1、0～0.4 mol·L－1 、0～0.4 mol·L－1；该反应是总体积不变的反应，反应达到平衡时，不论X2、Y2、Z怎么变化，总物质的量不会改变，物质的总浓度也不会改变，即c(X2)＋c(Y2)＋c(Z)＝0.6 mol·L－1。
化学平衡状态
时间(min) 0 10 20 30 40 50 60 70 80
c(N2) 5 4 3 2 1.2 1 1 1 1
c(H2) 15 12 9 6 3.6 3 3 3 3
c(NH3) 0 2 4 6 7.6 8 8 8 8
在某密闭容器中发生反应：
2NH3
N2 + 3H2
催化剂
高温、高压
请分别作出相应的浓度-时间图和速率-时间图。
化学平衡状态
时间(min) 0 10 20 30 40 50 60 70 80
c(N2) 5 4 3 2 1.2 1 1 1 1
c(H2) 15 12 9 6 3.6 3 3 3 3
c(NH3) 0 2 4 6 7.6 8 8 8 8
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
v(正)
v(正)=v(逆)
时间
速率
v(逆)
0
时间
浓度
0
NH3
H2
N2
化学平衡状态
观察图表，交流讨论以下问题：
（1）随着反应的进行，反应物和生成物的浓度如何变化？正逆反应速率如何变化？
（2））当反应进行足够长时间后，反应物和生成物的浓度是否发生变化？正逆反应速率是否发生变化？
（3）当反应进行足够长时间后，是否意味着反应就停止了？
（4）如果充入 NH3发生反应呢？
化学平衡状态
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。
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)
化学平衡状态
逆：可逆反应（或可逆过程）；
等： v正 = v逆 (不等于零)；
动：正逆反应均未停止，只是速率相等,是动态平衡；
定：平衡时，各组分的浓度或含量保持不变；
变：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡，平衡 发生移动。
2．化学平衡状态的特征：
如何判断一个化学反应是否已达到平衡状态呢？
前提
实质
外观特征
判断化学平衡的标志
速率相等，变量不变
1、看速率（看正逆，除系数）
（1）同一物质：V正=V逆≠0（断键=成键）
（2）不同物质：速率之比=系数之比（一正一逆）
V正表述：反应物消耗速率、生成物生成速率、反应物断键、生成物成键
V逆表述：反应物生成速率、生成物消耗速率、反应物成键、生成物断键
化学平衡状态
【课堂练习】
4、一定条件下，反应A2(g)+B2(g) 2AB(g)达到平衡的标志是（ ）
A、单位时间内生成n mol A2同时生成n molAB
B、单位时间内生成2n mol AB 同时生成n mol B2
C、单位时间内生成n mol A2 同时生成n mol B2
D、单位时间内生成n mol A2 同时消耗n mol B2
BD
【解析】根据反应速率之比等于化学计量系数之比可知vA:vB：vC=1:1:2，BD选项是不同方向速率相等，AB是同一方向。
化学平衡状态
【课堂练习】
5、一定条件下，反应N2+3H2 2NH3达到平衡的标志是 （ ）
A、一个N≡N键断裂的同时，有三个H－H键形成
B、一个N≡N键断裂的同时，有三个H－H键断裂
C、一个N≡N键断裂的同时，有六个N－H键断裂
D、一个N≡N键断裂的同时，有六个N－H键形成
AC
【解析】AC是不同方向，BD是相同方向。
化学平衡状态
2、看变量（变量不变则平衡）
（1）对同一组分，c、n、w(质量分数)、X％(物质的量分数)等，保持不变则平衡。
特例：NH4Cl(S)=NH3(g)+HCl(g) w、X％一定时，不能判定平衡
（2）温度保持不变则达到平衡（绝热体系）
常见有色气体：红棕色：Br2 (g) NO2(g)、黄绿色：Cl2(g)、紫色：I2(g)
（3）对于有色物质参与反应，颜色不变则达到平衡
化学平衡状态
【课堂练习】
6、在一定温度下的恒容密闭容器中，表明反应A(s)+2B(g) C(g)+D(g)已达平衡的是（ ）
A．混合气体的压强不变 B．混合气体的密度不变
C．反应物的相对分子质量不变 D．气体的总物质的量不变
B
【解析】该反应是反应前后气体体积没有变化的反应，容器中的压强始终不发生变化，恒温恒容下，气体质量会变，密度会变，密度不变时，达到化学平衡状态；相对分子质量是物质的本身性质，不随反应变化而变化； 反应前后气体的总物质的量相等，始终保持不变；
化学平衡状态
（4）压强不变则平衡（恒温恒容）
压强不变
若m+n≠p+q
一 定
若m+n=p+q
不一定
平均摩尔质量不变
若m+n≠p+q
若m+n=p+q
一 定
不一定
密度不变
若m+n≠p+q
若m+n=p+q
不一定
不一定
以恒温恒容条件下mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 为例
PV=nRT
M＝
m总
n总
ρ＝
m
V
化学平衡状态
（5）混合气体密度不变则平衡
看有无固体或液体
看条件（恒T恒P，恒T恒V）
均为气体
有非气体参与
恒温恒容
恒温恒压
Δn(g)=0
Δn(g)≠0
√
×
恒温恒容
恒温恒压
Δn(g)=0
Δn(g)≠0
√
√
极限法
×
化学平衡状态
（6）混合气体 不变则平衡
均为气体
有非气体参与
Δn(g)=0
Δn(g)≠0
√
×
Δn(g)=0
Δn(g)≠0
极限法
√
化学平衡状态
【课堂练习】
7、在两个恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应：
甲：C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g);
乙：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
现有下列状态：①混合气体平均相对分子质量不再改变，
②恒温时，气体压强不再改变 ，③各气体组成浓度相等
④体系中温度保持不变
⑤断裂氧氢键速率是断裂氢氢键速率的2倍
⑥混合气体密度不变
⑦单位时间内，消耗水质量与生成氢气质量比为9:1
其中能表明甲、乙容器中反应都达到平衡状态的是（ )
A.①②⑤ B.③④⑥ C.⑥⑦ D.④⑤
D
M＝
M总
n总
P1
P2
＝
n1
n2
ρ＝
m
V
有固体参加的增体反应
等体反应
随堂训练
1、一定条件下，在密闭容器中，能表示反应X(g)＋2Y(g) 2Z(g)一定达到化学平衡状态的是( )
①X、Y、Z的物质的量之比为1∶2∶2
②X、Y、Z的浓度不再发生变化
③容器中的压强不再发生变化
④单位时间内生成 n mol Z，同时生成2n mol Y
A．①② B．①④ C．②③ D．③④
C
随堂训练
2、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
2N M
6
0.5mol/(L·min)
0.25mol/(L·min)
③
①④
②
THANKS
第二章 化学反应速率与化学平衡
第二节 化学平衡
第一课时 化学平衡状态
新课导入
在19世纪后期，人们发现炼铁高炉排出的高炉气中含有相当量的CO。有人认为是CO与铁矿石的接触时间不长所造成的。英国人耗巨资建成一个高大的炼铁高炉，以增加CO和铁矿石的接触时间，结果发现CO的含量仍然没有减少，你知道这是为什么吗？
新课导入
下列化学反应能否进行到底？
硫的燃烧
酸碱中和反应
二氧化硫的催化氧化
合成氨
动脑想一想
可逆反应
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化学反应称为可逆反应。
——
2．表示：书写可逆反应的方程式不用“——”，而用“ ”连接。
特点
双同性
共存性
双向性
反应物 生成物
正反应方向
逆反应方向
在相同条件下，正、逆反应同时进行
反应物和生成物共同存在，反应物转化率<100%
可逆反应
常见的可逆反应
可逆反应
1、分析各选项中的各组反应，其中互为可逆反应的是( )
A.2KHCO3→K2CO3＋H2O＋CO2↑ K2CO3＋H2O＋CO2 →2KHCO3
B．CO2＋H2O→H2CO3 H2CO3→CO2＋H2O
C．NH3＋HCl→NH4Cl NH4Cl→NH3↑＋HCl↑
D．2NaCl→ 2Na＋Cl2↑ 2Na＋Cl2→2NaCl
【解析】判断一个反应是可逆反应的关键是可逆反应必须是在同一条件下进行
【课堂练习】
B
可逆反应
【课堂练习】
2、对于可逆反应2SO2＋O2 2SO3，在混合气体中充入一定量的18O2，足够长的时间后，18O原子( )
A．只存在于O2中
B．只存在于O2和SO3中
C．只存在于O2和SO2中
D．存在于O2、SO2和SO3中
【解析】因为此反应是可逆反应，在一定条件下可同时向正、逆反应方向进行，向正反应方向进行时使SO3中含18O，向逆反应方向(含有18O的SO3分解)就可能使SO2中含有18O，所以D正确。
D
可逆反应
【课堂练习】
3、在密闭容器中进行反应：X2(g)＋Y2(g) 2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，在一定条件下，当反应达到平衡时，各物质的浓度可能是( )
A．c(Z)＝0.3 mol·L－1 B．c(X2)＝0.2 mol·L－1
C．c(Y2)＝0.4 mol·L－1 D．c(X2)＋c(Y2)＋c(Z)＝0.55 mol·L－1
A
【解析】假设则完全转化时，X2(g)、Y2(g)、Z(g)的浓度范围分别为0～0.2 mol·L－1、0～0.4 mol·L－1 、0～0.4 mol·L－1；该反应是总体积不变的反应，反应达到平衡时，不论X2、Y2、Z怎么变化，总物质的量不会改变，物质的总浓度也不会改变，即c(X2)＋c(Y2)＋c(Z)＝0.6 mol·L－1。
化学平衡状态
时间(min) 0 10 20 30 40 50 60 70 80
c(N2) 5 4 3 2 1.2 1 1 1 1
c(H2) 15 12 9 6 3.6 3 3 3 3
c(NH3) 0 2 4 6 7.6 8 8 8 8
在某密闭容器中发生反应：
2NH3
N2 + 3H2
催化剂
高温、高压
请分别作出相应的浓度-时间图和速率-时间图。
化学平衡状态
时间(min) 0 10 20 30 40 50 60 70 80
c(N2) 5 4 3 2 1.2 1 1 1 1
c(H2) 15 12 9 6 3.6 3 3 3 3
c(NH3) 0 2 4 6 7.6 8 8 8 8
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
v(正)
v(正)=v(逆)
时间
速率
v(逆)
0
时间
浓度
0
NH3
H2
N2
化学平衡状态
观察图表，交流讨论以下问题：
（1）随着反应的进行，反应物和生成物的浓度如何变化？正逆反应速率如何变化？
（2））当反应进行足够长时间后，反应物和生成物的浓度是否发生变化？正逆反应速率是否发生变化？
（3）当反应进行足够长时间后，是否意味着反应就停止了？
（4）如果充入 NH3发生反应呢？
化学平衡状态
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。
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)
化学平衡状态
逆：可逆反应（或可逆过程）；
等： v正 = v逆 (不等于零)；
动：正逆反应均未停止，只是速率相等,是动态平衡；
定：平衡时，各组分的浓度或含量保持不变；
变：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡，平衡 发生移动。
2．化学平衡状态的特征：
如何判断一个化学反应是否已达到平衡状态呢？
前提
实质
外观特征
判断化学平衡的标志
速率相等，变量不变
1、看速率（看正逆，除系数）
（1）同一物质：V正=V逆≠0（断键=成键）
（2）不同物质：速率之比=系数之比（一正一逆）
V正表述：反应物消耗速率、生成物生成速率、反应物断键、生成物成键
V逆表述：反应物生成速率、生成物消耗速率、反应物成键、生成物断键
化学平衡状态
【课堂练习】
4、一定条件下，反应A2(g)+B2(g) 2AB(g)达到平衡的标志是（ ）
A、单位时间内生成n mol A2同时生成n molAB
B、单位时间内生成2n mol AB 同时生成n mol B2
C、单位时间内生成n mol A2 同时生成n mol B2
D、单位时间内生成n mol A2 同时消耗n mol B2
BD
【解析】根据反应速率之比等于化学计量系数之比可知vA:vB：vC=1:1:2，BD选项是不同方向速率相等，AB是同一方向。
化学平衡状态
【课堂练习】
5、一定条件下，反应N2+3H2 2NH3达到平衡的标志是 （ ）
A、一个N≡N键断裂的同时，有三个H－H键形成
B、一个N≡N键断裂的同时，有三个H－H键断裂
C、一个N≡N键断裂的同时，有六个N－H键断裂
D、一个N≡N键断裂的同时，有六个N－H键形成
AC
【解析】AC是不同方向，BD是相同方向。
化学平衡状态
2、看变量（变量不变则平衡）
（1）对同一组分，c、n、w(质量分数)、X％(物质的量分数)等，保持不变则平衡。
特例：NH4Cl(S)=NH3(g)+HCl(g) w、X％一定时，不能判定平衡
（2）温度保持不变则达到平衡（绝热体系）
常见有色气体：红棕色：Br2 (g) NO2(g)、黄绿色：Cl2(g)、紫色：I2(g)
（3）对于有色物质参与反应，颜色不变则达到平衡
化学平衡状态
【课堂练习】
6、在一定温度下的恒容密闭容器中，表明反应A(s)+2B(g) C(g)+D(g)已达平衡的是（ ）
A．混合气体的压强不变 B．混合气体的密度不变
C．反应物的相对分子质量不变 D．气体的总物质的量不变
B
【解析】该反应是反应前后气体体积没有变化的反应，容器中的压强始终不发生变化，恒温恒容下，气体质量会变，密度会变，密度不变时，达到化学平衡状态；相对分子质量是物质的本身性质，不随反应变化而变化； 反应前后气体的总物质的量相等，始终保持不变；
化学平衡状态
（4）压强不变则平衡（恒温恒容）
压强不变
若m+n≠p+q
一 定
若m+n=p+q
不一定
平均摩尔质量不变
若m+n≠p+q
若m+n=p+q
一 定
不一定
密度不变
若m+n≠p+q
若m+n=p+q
不一定
不一定
以恒温恒容条件下mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 为例
PV=nRT
M＝
m总
n总
ρ＝
m
V
化学平衡状态
（5）混合气体密度不变则平衡
看有无固体或液体
看条件（恒T恒P，恒T恒V）
均为气体
有非气体参与
恒温恒容
恒温恒压
Δn(g)=0
Δn(g)≠0
√
×
恒温恒容
恒温恒压
Δn(g)=0
Δn(g)≠0
√
√
极限法
×
化学平衡状态
（6）混合气体 不变则平衡
均为气体
有非气体参与
Δn(g)=0
Δn(g)≠0
√
×
Δn(g)=0
Δn(g)≠0
极限法
√
化学平衡状态
【课堂练习】
7、在两个恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应：
甲：C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g);
乙：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
现有下列状态：①混合气体平均相对分子质量不再改变，
②恒温时，气体压强不再改变 ，③各气体组成浓度相等
④体系中温度保持不变
⑤断裂氧氢键速率是断裂氢氢键速率的2倍
⑥混合气体密度不变
⑦单位时间内，消耗水质量与生成氢气质量比为9:1
其中能表明甲、乙容器中反应都达到平衡状态的是（ )
A.①②⑤ B.③④⑥ C.⑥⑦ D.④⑤
D
M＝
M总
n总
P1
P2
＝
n1
n2
ρ＝
m
V
有固体参加的增体反应
等体反应
随堂训练
1、一定条件下，在密闭容器中，能表示反应X(g)＋2Y(g) 2Z(g)一定达到化学平衡状态的是( )
①X、Y、Z的物质的量之比为1∶2∶2
②X、Y、Z的浓度不再发生变化
③容器中的压强不再发生变化
④单位时间内生成 n mol Z，同时生成2n mol Y
A．①② B．①④ C．②③ D．③④
C
随堂训练
2、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
2N M
6
0.5mol/(L·min)
0.25mol/(L·min)
③
①④
②
THANKS