选修四2.3.1化学平衡状态（课件28页）

(共28张PPT)
第二章
化学反应速率与能量和化学平衡
第二节
化学平衡
第1课时
化学平衡状态
学习目标
宏观辨识:
了解化学反应的可逆性，了解可逆反应的概念、特点；
变化观念与平衡思想:
了解化学平衡的建立和特征。
1
2
新知导入
内容回顾：
为什么可以用饱和食盐水出去Cl2中的HCl？
Cl2+H2O?HCl+HClO
平衡
新知讲解
1.可逆反应
在相同条件下，既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行的化学反应
约定采用“?”表示，把从左向右的反应称作正反应，从右向左的反应称作逆反应
例如：SO2与H2O反应可表示为SO2+H2O?H2SO3
概念
表示
方法
特征
双向性
双同性
共存性
分为方向相反的两个反应：正反应和逆反应
指正逆反应是在相同条件下，同时进行
指反应物的转化率小于100%，反应物与生成物共存
化学平衡状态的建立：
新知讲解
2.化学平衡状态
在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下：
反应开始时
反应进行时
达到平衡时
反应物浓度逐渐减小→v正逐渐减小；
生成物浓度由零逐渐增大→v逆从0开，始逐渐增大
v正最大，v逆为0
v正==
v逆，反应混合物中各组分的浓度保持不变
化学平衡状态的建立：
新知讲解
2.化学平衡状态
化学平衡状态的建立过程
化学平衡状态：在一定条件下的可逆反应里，当正、逆两个方向的反应速率相等时，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持恒定的状态。
化学平衡状态的特征：
新知讲解
2.化学平衡状态
课堂练习
×
×
×
×
课堂练习
2．在某一容积为5
L的密闭容器内，加入0.2
mol的CO和0.2
mol的H2O，在催化剂存在的条件下加热至高温，发生如下反应：CO(g)＋H2O(g)
?CO2(g)＋H2(g)　ΔH>0。反应中CO2的浓度随时间变化情况如图：
(1)根据图中数据，反应开始至达到平衡时，CO的化学反应速率为________；反应达到平衡时，c(H2)＝________。
(2)判断该反应达到平衡的依据是________。
①CO减少的化学反应速率和CO2减少的化学反应速率相等
②CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等
③CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化
④正、逆反应速率都为零
0.003
mol·L－1·min－1　
0.03
mol·L－1　
①③
课堂练习
3．一定条件下，对于可逆反应X(g)＋3Y(g)?2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1
mol·L－1、0.3
mol·L－1、0.08
mol·L－1，则下列判断正确的是(　　)
A．c1∶c2＝3∶1
B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3
C．X、Y的转化率不相等
D．c1的取值范围为0mol·L－1
D　
课堂练习
解析：平衡浓度之比为1∶3，转化浓度亦为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，A、C不正确；平衡时Y的生成表示的是逆反应速率，Z生成表示的是正反应速率，且vY(生成)∶vZ(生成)＝3∶2，B不正确；由可逆反应的特点可知0mol·L－1，D正确。答案：D
课堂练习
4．在一定条件下，某密闭容器中发生可逆反应2X(g)＋2Y(g)?3Z(g)＋2W(g)，X、Y的初始浓度分别为2.5
mol·L－1和2.0
mol·L－1，达平衡后，下列各生成物的浓度数据中肯定错误的是(　　)
A．c(Z)＝1.5
mol·L－1　　　
B．c(Z)＝2.4
mol·L－1
C．c(W)＝1.6
mol·L－1
D．c(W)＝2.0
mol·L－1
D　
课堂练习
解析：可逆反应中，反应物不可能完全转化。由于反应中X、Y按物质的量之比1∶1反应，所以X过量，若Y完全反应，则c(Z)＝3.0
mol·L－1，c(W)＝2.0
mol·L－1。但Y不可能完全反应，所以0＜c(Z)＜3.0
mol·L－1,0＜c(W)＜2.0
mol·L－1。故D项错误。答案：D
课堂练习
5．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡H2NCOONH4(s)?2NH3(g)＋CO2(g)。
①2v(NH3)＝v(CO2)　②密闭容器中总压强不变　③密闭容器中混合气体的密度不变　④密闭容器中氨气的体积分数不变　⑤密闭容器中c(NH3)不变
能判断该反应已经达到化学平衡的是(　　)
A．②③⑤
B．②③④
C．①④⑤
D．全部
A　
课堂练习
解析：①没说明正反应速率和逆反应速率，故不能作为依据；②密闭容器中总压强与气体物质的量成正比，只有平衡时n(气)不变，故压强可以作为依据；③ρ＝m(气)/V，m(气)可变，故可以作为依据；④n(NH3)∶n(CO2)＝2∶1，故氨气的体积分数为恒值，不能作为依据；⑤根据定义，可以作为依据。答案：A
核心突破
极值法确定反应各物质的浓度范围：
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，反应达到平衡。可根据极端假设法判断，假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。
假设反应正向进行到底：X2(g)
＋
Y2(g)
?
2Z(g)
起始浓度/(mol·L－1)　
0.1　　
0.3　　　0.2
改变浓度/(mol·L－1)
　
0.1　　
0.1　　　0.2
终态浓度/(mol·L－1)
　
0　　　0.2　　　0.4
假设反应逆向进行到底：X2(g)
＋
Y2(g)
?
2Z(g)
起始浓度/(mol·L－1)　
0.1　　0.3　　　0.2
改变浓度/(mol·L－1)
　
0.1　　0.1　　　0.2
终态浓度/(mol·L－1)
　
0.2　　0.4　　　
0
平衡体系中各物质的浓度范围为0＜c(X2)＜0.2
mol·L－1；0.2
mol·L－1＜c(Y2)＜0.4
mol·L－1；0＜c(Z)＜0.4
mol·L－1。
核心突破
化学平衡状态的判定标志：
素养养成
平衡思想：理解平衡状态判定标志
(1)全部是气体参加的非等体积反应，体系的压强、平均相对分子质量不再随时间而变化。
(2)对同一物质而言，断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等。
(3)对于有色物质参加或生成的可逆反应，体系的颜色不再随时间而变化。
(4)绝热体系的温度不变，说明反应处于平衡状态。
(5)全部是气体的非等体积反应，恒压条件下，密度不再变化；对于有固体参与或生成的气体平衡体系，密度不再变化。
总之，要抓住变化的量不变可作平衡的标志；如果该物理量始终是一个定值，就不能作为判断是否达平衡的标志。
课堂总结
化学平衡状态
作业布置
1．模型法是化学中把微观问题宏观化的最常见方法，对于2HBr(g)?H2(g)＋Br2(g)反应，下列四个图中可以表示该反应在一定条件下为可逆反应的是
(　　)
A　　　　
B　　　　
C　　　
D
作业布置
2．在一定体积的密闭容器中进行反应：N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)。已知反应过程中某一时刻N2、H2、NH3的浓度分别为0.1
mol/L、0.3
mol/L、0.2
mol/L。当反应达到平衡时，可能存在的数据是
(　　)
A．N2为0.2
mol/L，H2为0.6
mol/L
B．N2为0.15
mol/L
C．N2、H2均为0.18
mol/L
D．NH3为0.4
mol/L
作业布置
3．对于可逆反应M＋N?Q达到平衡时，下列说法正确的是
(　　)
A．M、N、Q三种物质的浓度一定相等
B．M、N全部变成了Q
C．反应混合物各成分的百分比不再变化
D．反应已经停止
作业布置
4．一定温度下某容积不变的密闭容器中，可逆反应C(s)＋H2O(g)?CO(g)＋H2(g)可建立平衡状态。下列状态中不能确定该反应已达到平衡状态的是(　　)
A．体系的压强不再发生变化
B．v正(CO)＝v逆(H2O)
C．生成n
mol
CO的同时生成n
mol
H2
D．1
mol
H—H键断裂的同时断裂2
mol
H—O键
作业布置
5．在2
L密闭容器内，800
℃时反应2NO(g)＋O2(g)?2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如下表：
(1)右图表示NO2的浓度变化的曲线是________。
用O2表示从0～2
s内该反应的平均速率v＝_______________。
(2)能说明该反应已达到平衡状态的是________(填序号)。
a．v(NO2)＝2v(O2)
b．容器内压强保持不变
c．v逆(NO)＝2v正(O2)
d．容器内密度保持不变
时间(s)
0
1
2
3
4
5
n(NO)(mol)
0.02
0.010
0.008
0.007
0.007
0.007
作业布置
1．可逆反应的特点是反应物、生成物共存。答案：C
2．反应为可逆反应，反应体系中任何一种物质的转化率都小于100%，所以A、D错误；从题给量的关系知无论反应进行到什么程度，c(N2)∶c(H2)＝1∶3，因此两者不可能同时均为0.18
mol/L，故C错误。答案：B
3．答案：C
4．生成CO和H2，均为正反应方向，不能确定v正＝v逆。答案：C
作业解答
谢谢
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