化學(xué)平衡建立及其特點(diǎn)

化學(xué)平衡2013-10-18陳吉貴學(xué)習(xí)目標(biāo)1.正確理解化學(xué)平衡的概念：一定條件；可逆反應(yīng)；正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等的理解；反應(yīng)混合物的概念；正確理解各組成成分(不是只限于其中的某一成分)的濃度保持不變。2.明確化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：逆、等、動(dòng)、定、變。學(xué)習(xí)重點(diǎn)：學(xué)習(xí)難點(diǎn)：化學(xué)平衡的建立和平衡狀態(tài)的特征?；瘜W(xué)平衡概念的建立。實(shí)驗(yàn)：探索蔗糖的溶解平衡飽和溶液在一定溫度下，在一定量的溶劑里，不能再溶解某種溶質(zhì)的溶液，叫做這種溶質(zhì)的飽和溶液。飽和溶液中溶質(zhì)的溶解過(guò)程完全停止了嗎？沒(méi)有！以蔗糖溶解于水為例，蔗糖分子離開(kāi)蔗糖表面擴(kuò)散到水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率相等。即：溶解速率=結(jié)晶速率蔗糖晶體的溶解平衡動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)v溶解=v結(jié)晶、m晶體不變達(dá)到了溶解的平衡狀態(tài)，一種動(dòng)態(tài)平衡溶解平衡的特征飽和食鹽水有缺口（藍(lán)色部分）的NaCl晶體思考：(1)NaCl晶體會(huì)溶解嗎？(2)NaCl晶體的質(zhì)量有何變化？(3)NaCl晶體的形狀呢？會(huì)溶解質(zhì)量不變形狀會(huì)改變(1)是動(dòng)態(tài)平衡(動(dòng))(2)v溶解=v結(jié)晶，即v正=v逆(等)(3)NaCl質(zhì)量保持不變(定)(4)發(fā)生在一定條件（溫度一定）下的可逆過(guò)程里，隨溫度的改變而發(fā)生變化（變）：實(shí)驗(yàn)恒溫有缺口NaCl晶體溶于水后的變化1.可逆反應(yīng)的概念2SO2+O22SO3在同一條件下，既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行，同時(shí)又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)，叫做可逆反應(yīng)。即：相同條件下相同的反應(yīng)物能同時(shí)發(fā)生兩個(gè)方向相反的化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)。H2+I22HI高溫由反應(yīng)物到生成物的反應(yīng)，叫做正反應(yīng)。由生成物到反應(yīng)物的反應(yīng)，叫做逆反應(yīng)。正反應(yīng)H2+I22HI高溫逆反應(yīng)V正V逆思考：以下兩反應(yīng)是可逆反應(yīng)嗎？NH3+HCl==NH4ClNH4Cl==NH3+HCl2.可逆反應(yīng)特點(diǎn)①相同條件下，正反應(yīng)和逆反應(yīng)同時(shí)發(fā)生。②可逆反應(yīng)有一定的限度(反應(yīng)不能進(jìn)行到底)即反應(yīng)物、生成物共同存在。③一定條件下會(huì)到達(dá)化學(xué)平衡。例4、在1L密閉容器中，在一定條件下進(jìn)行合成氨的反應(yīng)3H2+N22NH3一、化學(xué)平衡的建立過(guò)程問(wèn)題1：在上述反應(yīng)中，最終生成的NH3能否達(dá)到2mol/L，為什么？不能。因?yàn)樯鲜龇磻?yīng)是可逆反應(yīng)。問(wèn)題2：在上述反應(yīng)中，哪些可用于表示正反應(yīng)，哪些可用于表示逆反應(yīng)？

消耗N2、H2和生成NH3的反應(yīng)均可用于表示正反應(yīng)。而生成N2、H2和消耗NH3(NH3分解)的反應(yīng)均可用于表示逆反應(yīng)。問(wèn)題3：我們以N2為代表，討論(1)從開(kāi)始到2min的過(guò)程中，消耗N2和生成N2的反應(yīng)速率如何變化？為什么？(2)分別以v(N2)消耗、v(N2)生成代表N2的消耗速率和生成速率，以時(shí)間為橫坐標(biāo)，化學(xué)反應(yīng)速率為縱坐標(biāo)，畫(huà)出合成氨反應(yīng)中，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率隨時(shí)間變化的示意圖。V(N2)消耗V(N2)生成V(N2)消耗＝V(N2)生成時(shí)間化學(xué)反應(yīng)速率Vt1建立化學(xué)平衡的過(guò)程化學(xué)平衡狀態(tài)c(N2)、c(H2)、c(NH3)不再改變此時(shí)的反應(yīng)速率是指瞬時(shí)速率開(kāi)始時(shí)：c(N2)、c(H2)最大，c(NH3)=0隨著反應(yīng)的進(jìn)行，c(N2)、c(H2)逐漸減小。c(NH3)逐漸增大所以，正反應(yīng)速率逐漸減小，逆反應(yīng)速率逐漸增大。進(jìn)行到一定程度，總有那么一刻，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率的大小不再變化.且正反應(yīng)速率=逆反應(yīng)速率這時(shí)，N2的消耗量等于NH3分解反應(yīng)生成的N2的量。反應(yīng)仍在進(jìn)行，但是三種物質(zhì)的濃度均保持不變，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。1、定義：化學(xué)平衡狀態(tài)，就是指在一定條件下的可逆反應(yīng)里，正反應(yīng)速率和逆反應(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)。強(qiáng)調(diào)三點(diǎn)前提條件：可逆反應(yīng)實(shí)質(zhì)：正反應(yīng)速率=逆反應(yīng)速率(指同一反應(yīng)物)標(biāo)志：反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)(3)動(dòng)：動(dòng)態(tài)平衡(正逆反應(yīng)仍在進(jìn)行，即v正＝v逆≠0)(2)等：正反應(yīng)速率=逆反應(yīng)速率，即：v正＝v逆(3)定：反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變，各組分的百分含量一定。2、化學(xué)平衡狀態(tài)的特征（1）逆：化學(xué)平衡的研究對(duì)象是可逆反應(yīng)；而化學(xué)反應(yīng)速率可以針對(duì)任意化學(xué)反應(yīng)。(4)變：條件改變，原平衡被破壞，在新的條件下建立新的平衡。注意：化學(xué)平衡的建立與反應(yīng)途徑無(wú)關(guān)，在外界條件一定時(shí)，不論從正反應(yīng)還是從逆反應(yīng)開(kāi)始，都可以達(dá)到相同的平衡狀態(tài)。6、下列說(shuō)法中可以充分說(shuō)明反應(yīng):P(氣)+Q(氣)R(氣)+S(氣),在恒溫下已達(dá)平衡狀態(tài)的是（）B(A)反應(yīng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時(shí)間變化(B)P和S的生成速率相等(C)反應(yīng)容器內(nèi)P、Q、R、S四者共存(D)反應(yīng)容器內(nèi)總物質(zhì)的量不隨時(shí)間而變化7、可逆反應(yīng)達(dá)到平衡的重要特征是：（）A.反應(yīng)停止了B.正、逆反應(yīng)速率都為零C.正、逆反應(yīng)都還在繼續(xù)進(jìn)行D.正、逆反應(yīng)的速率相等D6、在一定溫度下，可逆反應(yīng)：A2(氣)＋B2(氣)2AB（氣），達(dá)到平衡的標(biāo)志是()(A)容器的總壓強(qiáng)不隨時(shí)間而變化(B)單位時(shí)間內(nèi)有nmolA2生成的同時(shí)有nmolB2生成(C)單位時(shí)間內(nèi)有nmolB2發(fā)生反應(yīng)的同時(shí)有nmolAB分解(D)單位時(shí)間內(nèi)生成nmolA2同時(shí)就有2nmolAB生成7、在一定溫度下，可逆反應(yīng)A(g)＋3B(g)2C(g)達(dá)到平衡的標(biāo)志是（）(A)C的生成速率與C的分解速率相等(B)單位時(shí)間生成nmolA，同時(shí)生成3nmolB(C)A、B、C的濃度不再變化(D)A、B、C的分子數(shù)比為1：3：2DAC(1)等速標(biāo)志V正=V逆（本質(zhì)特征）①同一種物質(zhì)：該物質(zhì)的生成速率等于它的消耗速率。②不同的物質(zhì)：速率之比等于方程式中各物質(zhì)的計(jì)量數(shù)之比，但必須是不同方向的速率。[小結(jié)]化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志注意：用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率不能是表面上的數(shù)值相等（反之，數(shù)值相等也并不一定就是速率相等！），而應(yīng)是本質(zhì)意義相同（與計(jì)量數(shù)成正比）。①各組成成分的質(zhì)量、物質(zhì)的量、分子數(shù)、體積（氣體）、物質(zhì)的量濃度均保持不變。②各組成成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、氣體的體積分?jǐn)?shù)均保持不變。③若反應(yīng)前后的物質(zhì)都是氣體，且總體積不等，則氣體的總物質(zhì)的量、總壓強(qiáng)（恒溫、恒容）、平均摩爾質(zhì)量、混合氣體的密度（恒溫、恒壓）均保持不變。④反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)物的產(chǎn)率保持不變。(2)恒濃標(biāo)志：反應(yīng)混合物中各組成成分的含量保持不變（外部表現(xiàn)）（5）同種物質(zhì)化學(xué)鍵的斷裂與化學(xué)鍵的形成的物質(zhì)的量相等，體系中含有有色物質(zhì)時(shí)，顏色不隨時(shí)間的變化而變化；若以化學(xué)鍵或濃度表示，則必須指定反應(yīng)物和生成物且要按反應(yīng)計(jì)量系數(shù)的比例注意：（1）“各組分的濃度保持不變”不能理解為與方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比。濃度的變化量與化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比，而平衡濃度不一定與化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比。（2）本身就不隨反應(yīng)進(jìn)行而變化的量不能做為平衡的標(biāo)志。隨反應(yīng)進(jìn)行而變化的量不再變化時(shí)，說(shuō)明體系已達(dá)平衡。

是否平衡混合體系中各組分的含量各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量的分?jǐn)?shù)一定各物質(zhì)的質(zhì)量或質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定各氣體的體積或體積分?jǐn)?shù)一定總壓強(qiáng)、總體積、總物質(zhì)的量一定mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)平衡平衡平衡不一定正、逆反應(yīng)速率關(guān)系在單位時(shí)間內(nèi)消耗了mmolA的同時(shí)生成了mmolA在單位時(shí)間內(nèi)消耗了nmolB的同時(shí)消耗了pmolC在單位時(shí)間內(nèi)生成了nmolB的同時(shí)消耗了qmolDひ(A)?ひ(B)?ひ(C)?ひ(D)==m?n?p?qひ正不一定等于ひ逆不一定不一定平衡平衡小結(jié):判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的方法mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)是否平衡壓強(qiáng)當(dāng)m+n≠p+q時(shí)，總壓力一定（其它條件一定）當(dāng)m+n=p+q時(shí)，總壓力一定（其它條件一定）混合氣體的平均M當(dāng)m+n≠p+q時(shí)，M一定當(dāng)m+n=p+q時(shí)，M一定不一定不一定平衡平衡小結(jié):注意化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)密度ρC(s)+CO2(g)2CO(g)(ρ一定)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)(ρ一定)H2(g)+I2(g)2HI(g)(ρ一定)不一定不一定平衡判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的方法小結(jié)１、化學(xué)平衡狀態(tài)的概念前提條件、實(shí)質(zhì)、標(biāo)志2、化學(xué)平衡狀態(tài)的特征逆、等、動(dòng)、定、變