07.化學(xué)平衡狀態(tài)

1、思考：生活中存在的平衡現(xiàn)象？思考：生活中存在的平衡現(xiàn)象？ 蓄水池進(jìn)水蓄水池進(jìn)水出水平衡出水平衡 生態(tài)平衡生態(tài)平衡 共同點(diǎn)共同點(diǎn) “動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)”“相等相等” 收支平衡收支平衡 化學(xué)平衡狀態(tài) 什么是什么是飽和溶液飽和溶液？ 在一定溫度下，在一定量的溶在一定溫度下，在一定量的溶 劑里，劑里，不能再溶解不能再溶解某種溶質(zhì)的溶液，某種溶質(zhì)的溶液， 叫做這種溶質(zhì)的飽和溶液。叫做這種溶質(zhì)的飽和溶液。 飽和溶液中溶質(zhì)的溶飽和溶液中溶質(zhì)的溶 解過程完全停止了解過程完全停止了嗎嗎？ 沒有！以蔗糖溶解于水為例，沒有！以蔗糖溶解于水為例， 蔗糖分子離開蔗糖表面擴(kuò)散到水蔗糖分子離開蔗糖表面擴(kuò)散到水 中的速率與溶解在水中的

2、蔗糖分中的速率與溶解在水中的蔗糖分 子在蔗糖表面聚集成為晶體的速子在蔗糖表面聚集成為晶體的速 率相等。率相等。 飽和溶液中溶質(zhì)的溶飽和溶液中溶質(zhì)的溶 解過程完全停止了嗎？解過程完全停止了嗎？ 即：溶解速率即：溶解速率 = 結(jié)晶速率結(jié)晶速率 達(dá)到了溶解平衡狀態(tài)，一種動(dòng)態(tài)平衡達(dá)到了溶解平衡狀態(tài)，一種動(dòng)態(tài)平衡 本質(zhì)本質(zhì)：溶解的速度等于結(jié)晶的：溶解的速度等于結(jié)晶的 速度速度 表象表象：溶液的濃度：溶液的濃度不變不變 特征特征：動(dòng)態(tài)平衡：動(dòng)態(tài)平衡 外界外界條件的影響條件的影響：條件改變，：條件改變， 原平衡被破壞，建立新平衡原平衡被破壞，建立新平衡. 溶解溶解 結(jié)晶平衡結(jié)晶平衡 可逆反應(yīng)可逆反應(yīng) 思考：

3、思考：什么樣的化學(xué)反應(yīng)什么樣的化學(xué)反應(yīng) 存在這樣一種平衡？存在這樣一種平衡？ 在在同一條件同一條件下下,既能向既能向正正反應(yīng)方向進(jìn)行反應(yīng)方向進(jìn)行, 同時(shí)又能向同時(shí)又能向逆逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng),叫做叫做 可逆反應(yīng)可逆反應(yīng). NH3H2ONH3H2ONH4 OH v可逆反應(yīng)的習(xí)慣表示法：可逆反應(yīng)的習(xí)慣表示法： 與書寫形式有關(guān)與書寫形式有關(guān) SO2+O2 2SO3 正反應(yīng)正反應(yīng) 逆反應(yīng)逆反應(yīng) 2SO3 SO2+O2 正反應(yīng)正反應(yīng) 逆反應(yīng)逆反應(yīng) v可逆反應(yīng)的特征：可逆反應(yīng)的特征： 可逆反應(yīng)總是不能向一個(gè)方可逆反應(yīng)總是不能向一個(gè)方 向完全進(jìn)行到底，及反應(yīng)物的轉(zhuǎn)向完全進(jìn)行到底，及反應(yīng)物的

4、轉(zhuǎn) 化率不能達(dá)到化率不能達(dá)到100%，得到的總是，得到的總是 反應(yīng)物與生成物的混合物。反應(yīng)物與生成物的混合物。 例題 在一定量的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)：已知 反應(yīng)過程中某一時(shí)刻SO2 O2 SO3的 濃度分別為0.2mol/L 0.1mol/L 0.2mol/L,當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，可能存 在的數(shù)據(jù)是（ ） A.SO2為0.4mol/L，O2為0.2mol/L B.SO2為0.25mol/L C.SO2 SO3均為0.15mol/L D.SO3為0.40mol/L CO + H2O（g） CO2+H2 催化劑催化劑 高溫高溫 （2）反應(yīng)到一定程度后，如果外界條）反應(yīng)到一定程度后，如果外界條 件不變，

5、為什么各組分濃度不再變化？件不變，為什么各組分濃度不再變化？ 此時(shí)，正、逆反應(yīng)速率是否為零？此時(shí)，正、逆反應(yīng)速率是否為零？ C始（始（mol/L) 0.01 0.01 0 0 Ct1（mol/L) 0.008 0.008 Ct2（mol/L) 0.005 0.005 Ct3（mol/L) 0.005 0.005 t2、t3時(shí)各時(shí)各 組分百分含量組分百分含量 0.002 0.002 0.005 0.005 0.005 0.005 25% 25% 25% 25% 減減 小小 增增 大大 （1）隨著反應(yīng)的進(jìn)行，正、逆反應(yīng)速率）隨著反應(yīng)的進(jìn)行，正、逆反應(yīng)速率 將如何改變？將如何改變？ （3）將這個(gè)過程

6、用速率）將這個(gè)過程用速率時(shí)間圖表示時(shí)間圖表示 出反應(yīng)的速率隨時(shí)間的變化關(guān)系出反應(yīng)的速率隨時(shí)間的變化關(guān)系. 正反應(yīng)正反應(yīng) 速率速率 逆反應(yīng)逆反應(yīng) 速率速率 相等相等 時(shí)間時(shí)間 速速 率率 反應(yīng)反應(yīng)仍在仍在進(jìn)行進(jìn)行，但是四種物質(zhì)的，但是四種物質(zhì)的濃度濃度均均 保持保持不變不變，達(dá)到，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡動(dòng)態(tài)平衡，這就是我們今天，這就是我們今天 要重點(diǎn)研究的重要概念要重點(diǎn)研究的重要概念化學(xué)平衡狀態(tài)化學(xué)平衡狀態(tài)。 是否所有的化學(xué)反應(yīng)是否所有的化學(xué)反應(yīng) 中都存在平衡？中都存在平衡？ 化學(xué)平衡存在于可逆反應(yīng)中化學(xué)平衡存在于可逆反應(yīng)中 一、化學(xué)平衡的研究對(duì)象 1.定義：定義： 一定條件下的可逆反應(yīng)，一定條件下的可逆

7、反應(yīng)， 正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率正反應(yīng)和逆反應(yīng)的速率相等相等， 反應(yīng)混合物中各組分的濃度保反應(yīng)混合物中各組分的濃度保 持持不變不變的狀態(tài)。的狀態(tài)。 二、化學(xué)平衡狀態(tài) 2SO2+O2 2SO3 強(qiáng)強(qiáng) 調(diào)調(diào) 前提前提：可逆反應(yīng)可逆反應(yīng) 標(biāo)志標(biāo)志：反應(yīng)混合物中各組分的濃反應(yīng)混合物中各組分的濃 度保持不變。度保持不變。 條件條件：一定條件：一定條件 實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì): 正反應(yīng)速率正反應(yīng)速率=逆反應(yīng)速率逆反應(yīng)速率 2、化學(xué)平衡狀態(tài)的特征、化學(xué)平衡狀態(tài)的特征 (1)動(dòng)動(dòng)：動(dòng)態(tài)平衡（正逆反應(yīng)仍在進(jìn)行）動(dòng)態(tài)平衡（正逆反應(yīng)仍在進(jìn)行） (2)等等：正反應(yīng)速率正反應(yīng)速率=逆反應(yīng)速率逆反應(yīng)速率(不等于零不等于零) (3)定定：反

8、應(yīng)混合物中各組分的濃度保持反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持 不變，各組分的含量一定。不變，各組分的含量一定。 (4)變變：條件改變，原平衡被破壞，在新條件改變，原平衡被破壞，在新 的條件下建立新的平衡。的條件下建立新的平衡。 重要題型重要題型：判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)？判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)？ 例題一： n當(dāng)反應(yīng)2SO2+O2 2SO3達(dá)到平衡時(shí)，下列說 法正確的是（ ） A、SO2和O2不再化合 B、SO3不再分解 C、平衡體系中SO2、O2、SO3的濃度保持不變 D、平衡體系中SO2、O2、SO3的物質(zhì)的量之比等 于2：1：2 例題二： n當(dāng)容器中充入SO2和只由18O原子組成的 1

9、8O2，在一定條件下達(dá)到平衡，18O存在 于（ ） A、只存在于O2中 B、只存在于O2和SO3中 C、只存在于SO2和SO3中 D、SO2、O2、SO3中都可能有 Fe2O3 + 3CO 2Fe +3CO2 試畫出兩反應(yīng)的下列圖像：試畫出兩反應(yīng)的下列圖像： v t 圖像圖像c t 圖像圖像P t 圖像圖像 CO + H2O (氣氣) CO2 + H2 N2 + 3H2 2NH3 第二課時(shí) 復(fù)習(xí)：什么是化學(xué)平衡狀態(tài)？ 如何判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到平如何判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到平 衡狀態(tài)？衡狀態(tài)？ （1）V正=V逆 （2）反應(yīng)混合物中各組分的濃度 保持不變（各組成成份含量保持不 變） 反應(yīng)反應(yīng)A2(g)

10、+B2(g) 2AB(g)達(dá)到化學(xué)平達(dá)到化學(xué)平 衡的標(biāo)志是衡的標(biāo)志是 （ ） A、單位時(shí)間內(nèi)消耗、單位時(shí)間內(nèi)消耗n mol A2同時(shí)消耗同時(shí)消耗n mol B2 B、單位時(shí)間內(nèi)消耗、單位時(shí)間內(nèi)消耗n mol A2同時(shí)生成了同時(shí)生成了 n mol B2 C、壓強(qiáng)不隨時(shí)間變化而改變、壓強(qiáng)不隨時(shí)間變化而改變 D、單位時(shí)間打斷、單位時(shí)間打斷n mol AA共價(jià)鍵同共價(jià)鍵同 時(shí)打斷時(shí)打斷2n mol AB共價(jià)鍵共價(jià)鍵 例例1 BD 在一定溫度下，可逆反應(yīng)在一定溫度下，可逆反應(yīng) A(g)+3B(g) 2C(g) 達(dá)到平衡達(dá)到平衡 的標(biāo)志是的標(biāo)志是( ) A. C生成的速率和生成的速率和C分解的速率相等分解

11、的速率相等 B. 單位時(shí)間內(nèi)生成單位時(shí)間內(nèi)生成n mol A，同時(shí)生成，同時(shí)生成 3n mol B C. A、B、C的濃度不再變化的濃度不再變化 D. A、B、C的分子數(shù)之比為的分子數(shù)之比為1:3:2 AC 練習(xí)練習(xí)1 在一定溫度下，固定體積的密閉容器內(nèi)，在一定溫度下，固定體積的密閉容器內(nèi)， 反應(yīng)反應(yīng)3H2+N2 2NH3達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo) 志是志是( ) N2的體積分?jǐn)?shù)不再變化；的體積分?jǐn)?shù)不再變化；生成生成1 mol N2 同時(shí)消耗同時(shí)消耗3 mol H2；容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化；容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化； 生成生成2 mol NH3同時(shí)消耗同時(shí)消耗3 mol H2；氣氣 體的密度不再變

12、化；體的密度不再變化；混合氣體的相對(duì)平混合氣體的相對(duì)平 均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化。均相對(duì)分子質(zhì)量不再變化。 A. B. C. D. C 練習(xí)練習(xí)2 3.在一定溫度下，固定體積的密閉容器內(nèi)，反應(yīng)在一定溫度下，固定體積的密閉容器內(nèi)，反應(yīng) 2HI(g) H2(g)+I2(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是：達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是： HI的生成速率與的生成速率與HI的分解速率相等；的分解速率相等； 單位時(shí)間內(nèi)生成單位時(shí)間內(nèi)生成1摩摩H2，同時(shí)消耗同時(shí)消耗1摩摩I2； 單位時(shí)間內(nèi)生成單位時(shí)間內(nèi)生成2摩摩HI，同時(shí)消耗，同時(shí)消耗1摩摩H2； 1個(gè)個(gè)HH鍵斷裂，同時(shí)有鍵斷裂，同時(shí)有1個(gè)個(gè)II鍵斷裂；鍵斷裂； 1個(gè)個(gè)HH鍵

13、斷裂，同時(shí)有鍵斷裂，同時(shí)有2個(gè)個(gè)HI鍵斷裂；鍵斷裂； 各組成成分的含量保持不變；各組成成分的含量保持不變； 容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化；容器內(nèi)壓強(qiáng)不再變化； 混合氣體的平均式量不再變化；混合氣體的平均式量不再變化； I2的轉(zhuǎn)化率不再變化；的轉(zhuǎn)化率不再變化； 混合氣體的顏色不隨時(shí)間改變混合氣體的顏色不隨時(shí)間改變 3.判斷達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn): v正 正=v逆逆 各組分濃度保持不變各組分濃度保持不變 V正=V逆 n反應(yīng)物生成物物質(zhì)的量的變化 n同一物質(zhì)的消耗速率與生成素率相等 n反應(yīng)物或生成物化學(xué)鍵的斷裂與形成 n 各組分的含量一定 n濃度一定、物質(zhì)的量一定 n轉(zhuǎn)化率 n壓強(qiáng)

14、 n平均式量一定 n總物質(zhì)的量一定 n 能夠說明能夠說明 N2 + 3H2 = 2NH3反應(yīng)在密閉容反應(yīng)在密閉容 器中已達(dá)到平衡狀態(tài)的是器中已達(dá)到平衡狀態(tài)的是 （恒溫恒容）：（恒溫恒容）： 容器內(nèi)容器內(nèi)N2、H2、NH3三者共存三者共存 容器內(nèi)容器內(nèi)N2、H2、NH3三者濃度相等三者濃度相等 容器內(nèi)容器內(nèi)N2、H2、NH3的濃度比恰為的濃度比恰為1:3:2 t min內(nèi)生成內(nèi)生成1 mol NH3同時(shí)消耗同時(shí)消耗0.5 mol N2 t min內(nèi)，生成內(nèi)，生成1 mol N2同時(shí)消耗同時(shí)消耗3molH2 某時(shí)間內(nèi)斷裂某時(shí)間內(nèi)斷裂3 mol H-H鍵的同時(shí)，斷裂鍵的同時(shí)，斷裂6 mol N-H鍵

15、鍵 容器內(nèi)質(zhì)量不隨時(shí)間的變化而變化容器內(nèi)質(zhì)量不隨時(shí)間的變化而變化 容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時(shí)間的變化而變化容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時(shí)間的變化而變化 容器內(nèi)密度不再發(fā)生變化容器內(nèi)密度不再發(fā)生變化 容器內(nèi)的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再發(fā)生變化容器內(nèi)的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再發(fā)生變化 練習(xí)練習(xí)4 n第三課時(shí) 2、化學(xué)平衡狀態(tài)的特征、化學(xué)平衡狀態(tài)的特征 (1)動(dòng)動(dòng)：動(dòng)態(tài)平衡（正逆反應(yīng)仍在進(jìn)行）動(dòng)態(tài)平衡（正逆反應(yīng)仍在進(jìn)行） (2)等等：正反應(yīng)速率正反應(yīng)速率=逆反應(yīng)速率逆反應(yīng)速率(不等于零不等于零) (3)定定：反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持 不變，各組分的含量一定。不變，各組分的含量一定。 (4)變變：條件改

16、變，原平衡被破壞，在新條件改變，原平衡被破壞，在新 的條件下建立新的平衡。的條件下建立新的平衡。 重要題型重要題型：判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)？判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)？ n閱讀閱讀P40頁倒三段頁倒三段 濃度/molL-1 時(shí)間/s 0.00 1.00 2.00 1.58 0.21 濃度/molL-1 t2 HI H2或I2 0.00 1.00 2.00 1.58 0.21 t1時(shí)間/s HI H2或I2 從正反應(yīng)開始從逆反應(yīng)開始 1molH21molI22molHI 相當(dāng)于相當(dāng)于 你還能列舉出不同的起始你還能列舉出不同的起始 狀態(tài)和上面起始態(tài)所達(dá)狀態(tài)和上面起始態(tài)所達(dá) 的平衡態(tài)等同嗎的

17、平衡態(tài)等同嗎? 化學(xué)平衡狀態(tài)的等同性 思考：思考： CO + H2O（g） CO2 + H2 狀態(tài)狀態(tài)1：0.01 0.01 0 0 狀態(tài)狀態(tài)2： 0 0 0.01 0.01 狀態(tài)狀態(tài)3:0.004 0.004 0.006 0.006 狀態(tài)狀態(tài)4:0.009 0.009 0.001 0.001 思考：思考： CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g） 狀態(tài)狀態(tài)1：1mol 1mol 0 0 狀態(tài)狀態(tài)2： 0 0 1mol 1mol 平衡態(tài)：平衡態(tài)：0.4mol 0.4mol 0.6mol 0.6mol 保持相同條件，以下列狀態(tài)做為起始狀態(tài)，是否能保持相同條件，以下列狀態(tài)做為起始狀態(tài)，是

18、否能 達(dá)到與上述平衡態(tài)相同的平衡態(tài)？達(dá)到與上述平衡態(tài)相同的平衡態(tài)？ 1、0.9mol 0.9mol 0.1mol 0.1mol 2、0.8mol 0.8mol 0.2mol 0.2mol 3、0.1mol 0.1mol 0.9mol 0.9mol 4、0.2mol 0.2mol 0.8mol 0.8mol 恒溫下恒溫下,在固定容積的密閉容器中在固定容積的密閉容器中: 化學(xué)平衡狀態(tài)的等同性 n請(qǐng)你總結(jié)一下什么是化學(xué)平衡狀態(tài)的等 同性? 同一可逆反應(yīng)在相同的反應(yīng)條件下， 不同的起始狀態(tài)可以達(dá)到相同的平衡狀 態(tài)，而與途徑無關(guān)。 n如何判斷不同的起始狀態(tài)，其平衡狀態(tài) 是否相同呢？ 化學(xué)平衡狀態(tài)的等同性

19、化學(xué)平衡狀態(tài)的等同性 外界條件相同時(shí)，可逆反應(yīng)不論從正反應(yīng)外界條件相同時(shí)，可逆反應(yīng)不論從正反應(yīng) 開始，還是從逆反應(yīng)開始，還是正反應(yīng)和逆反開始，還是從逆反應(yīng)開始，還是正反應(yīng)和逆反 應(yīng)同時(shí)開始，途徑雖然不同，應(yīng)同時(shí)開始，途徑雖然不同，只要起始濃度相只要起始濃度相 當(dāng)當(dāng)，可以達(dá)到相同的平衡狀態(tài)。，可以達(dá)到相同的平衡狀態(tài)。 有一個(gè)固定體積的密閉容器中，加入有一個(gè)固定體積的密閉容器中，加入2 molA和和1molB發(fā)生反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)， 2A(g)+B(g) 3C(g)+D(g) 達(dá)到平衡時(shí)，達(dá)到平衡時(shí)，C 的濃度為的濃度為W mol/L，若維持容器體積和溫度，若維持容器體積和溫度 不變，按下列四種方法改變起始物質(zhì)，達(dá)不變，按下列四種方法改變起始物質(zhì)，達(dá) 平衡時(shí)平衡時(shí)C的濃度仍為的濃度仍為W mol/L的是（的是（ ） A4mol A + 2mol B B2mol A + 1mol B +3mol C + 1mol D C3mol C + 1mol D +1mol B D3mol C + 1mol D 例題例題1 D 容積為容積為1L的固定的密閉容器中充入的固定的密閉容器中充入 2molNH3，在一定條件下發(fā)生下列反應(yīng)：，在一定條件下發(fā)生下列反應(yīng)： 2NH 3 3H 2 +N