化學(xué)平衡判定標(biāo)志.ppt

1、化學(xué)平衡的標(biāo)志和判斷,一、教學(xué)目的： 1、了解化學(xué)反應(yīng)的可逆性，理解化學(xué)平衡的涵義。 2、掌握達(dá)到平衡的標(biāo)志。 3、學(xué)會(huì)判斷化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡。 4、掌握等效平衡的一些知識(shí)。,一、化學(xué)平衡的概念。 在一定條件下的可逆反應(yīng)里，正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)叫化學(xué)平衡狀態(tài)。它的建立與反應(yīng)途徑無關(guān)，從正反應(yīng)或逆反應(yīng)開始都可以建立平衡狀態(tài)。,二、達(dá)到平衡的標(biāo)志： 1、逆：化學(xué)平衡研究的對象是可逆反應(yīng)，可逆反應(yīng)不能進(jìn)行到底，即反應(yīng)過程中反應(yīng)物（生成物）不能全部轉(zhuǎn)化為生成物（反應(yīng)物）。 2、“動(dòng)”達(dá)到平衡時(shí)，V正=V逆0，即化學(xué)平衡是動(dòng)態(tài)平衡，正反應(yīng)和逆反應(yīng)仍在繼續(xù)進(jìn)行。

2、,3、等V正=V逆它的具體含義有兩個(gè)方面,（1）用同一種物質(zhì)來表示反應(yīng)速率時(shí)，該物質(zhì)的生成速率與消耗速率相等。即單位時(shí)間內(nèi)生成與消耗某反應(yīng)物（生成物）的量相等。,（2）用不同種物質(zhì)來表示反應(yīng)速率時(shí)速率不一定相等但必須符合兩方面,（i）表示兩個(gè)不同的方向。,（ii）速率之比=濃度的變化量之比=物質(zhì)的量的變化量之比=化學(xué)方程式中相應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。,例：下列說法中，可以證明反應(yīng)N2+3H2 2NH3已達(dá)到平衡狀態(tài)的是（ ） A 1個(gè)NN鍵斷裂的同時(shí)，有3個(gè)H-H鍵形成 B 1個(gè)NN鍵斷裂的同時(shí)，有3個(gè)H-H鍵斷裂 C 1個(gè)NN鍵斷裂的同時(shí)，有6個(gè)N-H鍵斷裂 D 1個(gè)NN鍵斷裂的同時(shí)，有6個(gè)N-

3、H鍵形成,分析：A、NN斷裂代表正反應(yīng)速率，H-H鍵形成代表逆反應(yīng)速率，且比值為1：2，正確。 B、NN斷裂，H-H斷裂都只代表逆反應(yīng)速率，錯(cuò)誤。 C、N-H鍵斷裂代表逆反應(yīng)速率，NN斷裂代表正反應(yīng)速率，且N2:NH3=1:2，正確 D、表示反應(yīng)速率的方向一致，錯(cuò)誤。 答案：A、C,4、定：因?yàn)閂正=V逆0，所以同一瞬間，同一物質(zhì)的生成量等于消耗量。總的結(jié)果是混合體系中各組成成分的物質(zhì)的量、質(zhì)量，物質(zhì)的量濃度，各成分的百分含量（體積分?jǐn)?shù)、質(zhì)量分?jǐn)?shù)），轉(zhuǎn)化率，等不隨時(shí)間變化而變化。或在反應(yīng)過程中，某一直在變化的物理量，（如M、p、T等） 某一時(shí)刻保持不變即達(dá)到了平衡。有氣體參與的可逆反應(yīng)： （1

4、）從反應(yīng)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量M考慮,（I）若各物質(zhì)均為氣體 對于非等摩反應(yīng)，如2SO2+O2 2SO3，M一定可做為平衡標(biāo)志。 對于等摩反應(yīng)，H2+Cl2=2HCl，M一定不能做為平衡標(biāo)志。 （II）若有非氣體參與，無論等摩非等摩反應(yīng)，如C(s)+O2(g) CO2(g)， CO2(g)+C(s) 2CO(g)，M一定可標(biāo)志達(dá)到平衡。,（2）從氣體密度考慮 （I）當(dāng)反應(yīng)前后各成分均為氣體時(shí) 恒容：總為恒值，不能做平衡標(biāo)志。 恒壓：等摩反應(yīng)，總為恒值，不能作平 衡標(biāo)志。 非等摩反應(yīng)，為一定值時(shí)，可做為平衡標(biāo)志。,（II）當(dāng)有非氣體物質(zhì)參與時(shí) 恒容：為一定值時(shí)，可作平衡標(biāo)志。 恒壓：為一定值

5、時(shí)，可作平衡標(biāo)志。,（3）從體系內(nèi)部壓強(qiáng)考慮：因?yàn)楹闳荨⒑銣貤l件下，n(g)越大則壓強(qiáng)p就越大，則無論各成份是否均為氣體，只需考慮n(g)。,當(dāng)n(g)=0，即等摩反應(yīng)則p為恒值，不能作平衡標(biāo)志。 n(g)0，則當(dāng)p一定時(shí)，可做平衡標(biāo)志。,（4）從體系內(nèi)部溫度考慮：當(dāng)化學(xué)平衡尚未建立成平衡發(fā)生移動(dòng)時(shí)，反應(yīng)總要放出或吸收熱量，若為絕熱體系，當(dāng)體系內(nèi)溫度一定時(shí)，則標(biāo)志達(dá)到平衡。,練習(xí)1：可逆反應(yīng)。2HI(g) H2(g)+I2(g)在密閉容器中進(jìn)行，當(dāng)下列4項(xiàng)中某項(xiàng)不取隨時(shí)間變化時(shí)，才能說明反應(yīng)已達(dá)平衡（ ） A 容器內(nèi)壓強(qiáng) B 平均相對分子質(zhì)量 C 各組分濃度 D 混合氣體顏色,分析：該反應(yīng)是一

6、個(gè)氣體體積不變的反應(yīng)，在任何情況下，混合氣體的質(zhì)量、物質(zhì)的量，平均相對分子質(zhì)量保持不變，在恒容下，氣體的密度保持不變；在恒溫、恒容下，氣體壓強(qiáng)很難不變。反應(yīng)混合物中只有I2(g)有顏色，混合氣體的顏色不變，說明I2(g)的濃度不變，反應(yīng)達(dá)到平衡。 答案：C D 注意：對于反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)，通常不能用物質(zhì)的量、容器的壓強(qiáng)，氣體的密度平均相對分子質(zhì)量等是否變化作為判斷平衡狀態(tài)的標(biāo)志。,練習(xí)2：在一定條件下，反應(yīng)2A(g)+2B(g) 3C(g)+D(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是（ ） A 單位時(shí)間內(nèi)生成2n molA，同時(shí)生成n molD B 容器內(nèi)的壓強(qiáng)不隨時(shí)間而變化 C 單位時(shí)間內(nèi)生成n

7、 molB，同時(shí)消耗1.5n molC D 容器內(nèi)混合氣體密度不隨時(shí)間而變化,分析：A：生成A指逆反應(yīng)方向，生成D指正反應(yīng)方向 符合化學(xué)計(jì)量數(shù)比，A正確。 B：由于此反應(yīng)為等摩反應(yīng)，壓強(qiáng)始終不變，所以此反應(yīng)壓強(qiáng)不能做為平衡的標(biāo)志。 C：生成B的方向指逆反應(yīng)方向，消耗C的方向也指逆反應(yīng)方向，方向一致，C錯(cuò)誤。 D：由于此反應(yīng)物質(zhì)皆為氣體，且又是等摩反應(yīng)，所以密度始終不變，此反應(yīng)密度不能做為平衡的標(biāo)志。 答案：A,練習(xí)3： 在一定條件下，化學(xué)反應(yīng)N2+3H2 2NH3達(dá)到平衡，下列說法正確的是（ ） A 容器內(nèi)平均相對分子質(zhì)量不隨時(shí)間變化 B N2、H2、NH3的濃度之比為1:3:2 C N2減少

8、的速率和NH3減少的速率之比為1:2 D 氣體體積為初始體積的,分析：由于M= 而此反應(yīng)又為非等摩反應(yīng)，M不隨時(shí)間變化相當(dāng)于C固定，M可做為平衡的標(biāo)志，A正確。 B、由于物質(zhì)的濃度變化量之比=化學(xué)方程式計(jì)量比，所以若N2、H2、NH3以1:3:2的比例投料，則任何狀況下N2:H2:NH3的濃度比都等于1:3:2。,C、N2的減少指正反應(yīng)，NH3的減少指逆反應(yīng)， C正確。 D、由于此反應(yīng)體積減少的量恰好為原來初始體積的一半，所以任何狀況下氣體體積都為初始體積的 D錯(cuò)誤。 答案為A、C,練習(xí)4：在一定條件下，反應(yīng)2NO+O2 2NO2達(dá)到平衡的標(biāo)志（ ） A NO、O2、NO2分子數(shù)目比是2:1:

9、2 B 反應(yīng)混合物中各組成物質(zhì)的濃度相等 C 混合氣體的顏色不再發(fā)生變化 D 混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變,分析：若起始投料NO:O2:NO2=2:1:2，任何狀態(tài)下NO、O2、NO2分子數(shù)目之比都為2:1:2 A錯(cuò)誤。 B、平衡的標(biāo)志是濃度固定，而不是濃度相等，所以B錯(cuò)誤。 C、混合氣體的顏色是由NO2的濃度決定，顏色不再發(fā)生變化，說明NO2的濃度固定，C正確。 D、由于體系中物質(zhì)皆為氣體，且該反應(yīng)為非等摩反應(yīng)，所以平均分子量可以做為平衡標(biāo)志，D正確。 答案：C、D,練習(xí)5：在2NO2 N2O4的可逆反應(yīng)中，下列狀態(tài)屬平衡狀態(tài)的是（ ） A V正=V逆0時(shí)的狀態(tài) B NO2全部轉(zhuǎn)變成N2O

10、4的狀態(tài) C NO2=N2O4的狀態(tài) D N2O4不再分解的狀態(tài) E 混合物中，NO2的百分含量不再改變的狀態(tài) F NO2的分子數(shù)與N2O4分子數(shù)的比值為2:1的狀態(tài) G 體系的顏色不再發(fā)生變化的狀態(tài),分析：化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，V正=V逆，但反應(yīng)仍在進(jìn)行，反應(yīng)速率不為零，故A正確。 平衡時(shí)，各組分的百分含量保持不變，但并不一定存在NO2等于N2O4，或二者分子數(shù)之比為2:1的情況，所以C、F錯(cuò)誤，E正確。 由于該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，反應(yīng)不能進(jìn)行到底，達(dá)平衡時(shí)，存在著反應(yīng)物與生成物共存的體系。故B錯(cuò)誤。,對于2NO2 N2O4這個(gè)具體的反應(yīng)而言，由于NO2呈棕色而N2O4無色，達(dá)平衡時(shí)各組分的百分含

11、量保持不變，體系的顏色也就不再改變。 答案：A、E、G,5、變：改變影響化學(xué)平衡的條件，平衡就被破壞，正逆反應(yīng)速率不再相等，平衡發(fā)生移動(dòng)，直至建立新的平衡。 6、化學(xué)平衡的建立與反應(yīng)的途徑無關(guān)。 同一可逆反應(yīng)，只有條件相同（即溫度、壓強(qiáng)相同）并按化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)的相應(yīng)量配比，使容器中總質(zhì)量保持不變，則無論從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，或正、逆反應(yīng)同時(shí)開始，最終都會(huì)達(dá)到同一平衡狀態(tài)。,二、等效平衡 1、對于同一可逆反應(yīng)，當(dāng)外界條件不變時(shí)，反應(yīng)無論從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始都可建立同一平衡狀態(tài)。 2、等效平衡類型 （1）恒溫恒容時(shí)非等摩反應(yīng)，物料相當(dāng)。如2SO2+O2 2SO2，恒容時(shí)，充入

12、2molSO2、1molO2和充入2molSO3時(shí)等效。,練習(xí)：在一定溫度下，把2mol SO2和1mol O2通入一個(gè)一定容積的密閉容器里，發(fā)生如下反應(yīng)：2SO2+O2 2SO3，當(dāng)此反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí)，反應(yīng)混合物就處于化學(xué)平衡狀態(tài)，現(xiàn)在該容器中維持溫度不就，令a、b、c分別代表初始加入的SO2、O2和SO3的物質(zhì)的量（mol）。如a、b、c取不同的數(shù)值，它們必須滿足一定的相互關(guān)系，才能保證達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)混合物中三種氣體的體積分?jǐn)?shù)仍跟上述平衡時(shí)的完全相同，請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?（1）若a=0，b=0，則c= _ 。 （2）若a=0.5，則b= _和c= _。 （3）a、b、c必須滿足的一般條

13、件是（請用兩個(gè)方程式表示，其中一個(gè)只含a，c另一個(gè)只含b，c_ _。 解題思路：有關(guān)氣體的物質(zhì)的量不論取何值，都把它轉(zhuǎn)化成最初給定氣體的物質(zhì)的量，若其值與題干給出的量相同，則符合題意。,根據(jù)恒容非等摩反應(yīng)，物料相當(dāng)C=2。 a=0.5mol與最初給定的物質(zhì)的量2mol差1.5mol，因?yàn)镾O2和SO3的化學(xué)計(jì)量數(shù)相等：C=1.5mol。又O2與SO3的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為1:2，b+ =1 b=0.25mol。 把a(bǔ)、b、c轉(zhuǎn)化為最初給定的物量的量，即C0，則SO2、O2分別為2mol、1mol即等效，也就是說必須符合a+c=2 b+ =1。 答案：（1）c=2 （2）b=0.25 c=1.5 （3）a+c=2 2b+c=2,（2）恒溫恒容時(shí)的等摩反應(yīng)，恒溫恒壓時(shí)的等摩與非等摩反應(yīng)。由于這三種情況改變濃度，平衡不移動(dòng)，符合物料比即可。 如VL帶活塞的容器，保持t和1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，分別投入2mol N2和5mol H