2.2.1 化学平衡状态(27张）高二化学选择性必修一

(共27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同一物质：生成速率＝消耗速率，即v正(A)＝v逆(A)。
②不同物质：速率之比＝化学计量数之比，但必须是不同方向的速率，
即：
逆向相等
—
速率必须一个是正反应速率，一个是逆反应速率，且经过换算后同一物质的消耗速率和生成速率相等
如aA＋bB
（3）化学平衡状态的判断依据
标志一 ：v正=v逆≠0
a.直接依据——根据速率关系
例如，一定条件下，可逆反应 N2＋3H2 2NH3，对该可逆反应，表示正、逆反应速率可以用N2或H2或NH3来表示：
（1）单位时间内，消耗1molN2，同时1molN2生成
（2）单位时间内，消耗3molH2，同时有2molNH3反应掉
（3）1个 N≡N 断裂的同时，有6个N—H 键断裂
2SO2 + O2 2SO3
催化剂
相同时间内，生成 2mol SO2 同时消耗 2mol SO2
相同时间内，生成 2mol SO3 同时消耗 1mol O2
相同时间内，生成 2mol SO2 同时消耗 1mol O2
X
小试牛刀
课堂练习
1、可逆反应 2NO2 2NO＋O2 在恒容密闭容器中进行，说明该反应达到平衡状态的是（ ）
A、单位时间内生成 n mol O2 同时生成 2n mol NO2
B、单位时间内生成 n mol O2 同时生成 2n mol NO
正逆相等，变量不变
反应后v(H2)： v(N2) =3:1可否判断反应达平衡？
不可以！！！因为任何时刻速率比都等于系数比
③ 由化学平衡标志——各组成成分的含量保持不变
各组分浓度 c 不再改变
各组分物质的量 n 不再改变
各组分质量 m 不再改变
各组分百分含量不再改变，如质量分数 w 、体积分数
是各组分，不是总成分
（注意不是相等，也不是成一定的比值）
3.反应后c(H2):c(N2):c(NH3) = 3:1:2
N2+3H2 2NH3
以下可否判断反应达平衡？
1.混合气体氨气的体积分数不再改变
n(NH3)
n(H2) 是定值
2.
X
易错！！！请注意
v(正）=v(逆）
(2)组分含量不再改变
各组分的浓度不再变化
各组分的n/m/W（n）不再变化
总结 化学平衡状态的判断
同一物质：生成速率＝消耗速率，即v正(A)＝v逆(A)
不同物质：速率之比＝化学计量数之比，但必须是不同方向的速率
直接依据：
(1)正反应速率等于逆反应速率。
（注意不是相等，也不是成一定的比值）
以mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)为例
a. 对于纯气体参加的可逆反应
平衡
不一定平衡
压强
①m＋n≠p＋q时，总压强一定 (其他条件一定)
②m＋n=p＋q时，总压强一定 (其他条件一定)
压强P \ 平均摩尔质量M \ 密度ρ\ 温度T \颜色
混合气体平均摩尔质量
① 当m＋n ≠ p＋q时 ， 一定时
温度
当体系温度一定时
平衡
颜色
反应体系内有色物质的颜色一定
平衡
体系密度
不一定平衡
恒温恒压时，m＋n≠p＋q，则密度一定时
平衡
②当 m＋n=p＋q 时 ， 一定时
平衡
不一定平衡
恒温恒容时，密度一定
间接依据：
例：可逆反应 2NO2 2NO＋O2 在某恒温恒压密闭容器中进行，达到平衡的是
A、混合气体的颜色不再改变
B、混合气体的密度不再改变
C、混合气体的平均相对分子质量不再改变
D、混合气体各组分的体积分数不再改变
变量不变，平衡出现
课堂练习
某恒温恒容密闭容器中有反应 2NO2 2NO＋O2 ，达到平衡的是
A、单位时间内生成 n mol O2 同时生成 2n mol NO2
B、单位时间内生成 n mol O2 同时生成 2n mol NO
C、c (NO2) : c (NO) : c (CO2) = 2 : 2 : 1
D、混合气体的颜色不再改变
E、混合气体的密度不再改变
F、混合气体的平均相对分子质量不再改变
G、混合气体的压强不再改变
H、混合气体各组分的体积分数不再改变
ADFGH
M=
m总
n总
ρ =
m总
V
比值不行
NO2红棕色
A．3v正(H2) = 2v逆(NH3)
B．单位时间生成m mol N2的同时生成3m mol H2
C．v正(N2) = 2v正 (NH3)
D．单位时间内N-H键的形成和断开的数目相等
E．N2、H2、NH3各物质浓度不再随时间而变化
F．N2、H2、NH3的分子数之比为1∶3∶2
A
3、在一定温度下的恒容容器中发生可逆反应H2(g)+I2(g) 2HI(g) ，下列叙述不是该反应达到平衡的标志的是 ( )
①H2的生成速率与H2的分解速率相等
②单位时间内生成a molH2，同时消耗a mol I2
③ H2、I2、HI三者浓度相等的状态
④H2、I2、HI的浓度不再变化
⑤混合气体的总物质的量不再变化
⑥混合气体的总压强不再变化
⑦混合气体的密度不再变化
⑧混合气体的平均相对分子质量不再变化
③ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧

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. 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)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
(4)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
2N M
6
0.5mol/(L·min)
0.25mol/(L·min)
①④
③