教案化學(xué)平衡狀態(tài)及化學(xué)平衡常數(shù)省公開課一等獎全國示范課微課金獎

思索：化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物能全部轉(zhuǎn)化為生成物嗎？舉例說明。有些化學(xué)反應(yīng)能進行完全，如鎂燃燒，鈉與水反應(yīng)；有些化學(xué)反不能進行完全，如合成氨，二氧化硫催化氧化等?；瘜W(xué)平衡狀態(tài)第1頁1、可逆反應(yīng)定義：在相同條件下同時向正、反兩個方向進行反應(yīng)稱可逆反應(yīng)。2SO2+O22SO33H2+N22NH3第2頁交流·研討以下說法是否正確：1、氫氣在氧氣中燃燒生成水，水在電解時生成氫氣和氧氣，H2+O2=H2O是可逆反應(yīng)。2、硫酸銅晶體加熱變成白色粉末，冷卻又變成藍色，所以無水硫酸銅結(jié)合結(jié)晶水反應(yīng)是可逆反應(yīng)。3、氯化銨加熱變成氨氣和氯化氫氣體，兩種氣體又自發(fā)變成氯化銨，氯化銨分解是可逆反應(yīng)。第3頁1、可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)特點：（1）不能進行到底，有一定程度（2）正反兩個方向反應(yīng)在同時進行（3）一定條件下，正逆反應(yīng)達平衡第4頁1、可逆反應(yīng)人們利用可逆反應(yīng)進行化工生產(chǎn)時要同時考慮兩個原因：反應(yīng)進行速和反應(yīng)進行程度?；瘜W(xué)反應(yīng)程度決定原料利用率和產(chǎn)品產(chǎn)率，所以，研究可逆反應(yīng)，提升化學(xué)反應(yīng)程度含有主要意義。第5頁1、可逆反應(yīng)例1：在1升容器內(nèi)，發(fā)生

2SO2+O22SO32體積SO21體積O2500℃，

101KPa,V2O55min后SO2—6％O2—3％SO3—91％10min

后如前幾小時后如前？反應(yīng)停頓了嗎第6頁反應(yīng)開始V正>V逆到一定時間V正＝V逆≠0反應(yīng)過程中V正減小,V逆增大1、可逆反應(yīng)在反應(yīng)過程中速率改變第7頁2、化學(xué)平衡定義：在一定條件下可逆反應(yīng)進行到一定程度時，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)物和生成物濃度不再發(fā)生改變，這種狀態(tài)稱為化學(xué)平衡狀態(tài)，簡稱化學(xué)平衡。關(guān)鍵點：對象——可逆反應(yīng)條件——一定條件下，V正=V逆特征——各成份濃度不再改變第8頁特點動—化學(xué)平衡是一個動態(tài)平衡V正＝V逆≠0；定—反應(yīng)混合物中各組成濃度保持不變；

變—當(dāng)外界條件（C、P、T）改變時，V正≠V逆，平衡發(fā)生改變2、化學(xué)平衡第9頁①同一個物質(zhì)：該物質(zhì)生成速率等于它消耗速率。②不一樣物質(zhì)：速率之比等于方程式中各物質(zhì)計量數(shù)之比，但必須是不一樣方向速率?；瘜W(xué)平衡狀態(tài)標(biāo)志:（1）等速標(biāo)志，υ正=υ逆（本質(zhì)特征）第10頁（2）恒濃標(biāo)志，反應(yīng)混合物中各組成成份濃度保持不變（外部表現(xiàn)）：①各組成成份質(zhì)量、物質(zhì)量、分子數(shù)、體積（氣體）、物質(zhì)量濃度均保持不變。②各組成成份質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)量分?jǐn)?shù)、氣體體積分?jǐn)?shù)均保持不變。第11頁③若反應(yīng)前后物質(zhì)都是氣體，且總體積不等，則氣體總物質(zhì)量、總壓強（恒溫、恒容）、平均摩爾質(zhì)量、混合氣體密度（恒溫、恒壓）均保持不變。④反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)物產(chǎn)率保持不變。（2）恒濃標(biāo)志，反應(yīng)混合物中各組成成份濃度保持不變（外部表現(xiàn)）：第12頁主要題型判斷可逆反應(yīng)到達平衡狀態(tài)？能夠說明N2+3H22NH3反應(yīng)在密閉容器中已到達平衡狀態(tài)是：①容器內(nèi)N2、H2、NH3三者共存②容器內(nèi)N2、H2、NH3三者濃度相等③容器內(nèi)N2、H2、NH3濃度比恰為1:3:2第13頁⑥某時間內(nèi)斷裂3molH-H鍵同時，斷裂6molN-H鍵⑦容器內(nèi)質(zhì)量不隨時間改變而改變④tmin內(nèi)生成1molNH3同時消耗0.5molN2⑤tmin內(nèi)，生成1molN2同時消耗3molH2第14頁⑧容器內(nèi)壓強不隨時間改變而改變⑨容器內(nèi)密度不再發(fā)生改變⑩容器內(nèi)平均摩爾質(zhì)量不再發(fā)生改變判斷化學(xué)平衡狀態(tài)方法第15頁項目mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)

是否平衡混合體系中各組分含量各物質(zhì)物質(zhì)量或物質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定平衡各物質(zhì)質(zhì)量或質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定平衡各氣體體積或體積分?jǐn)?shù)一定平衡總壓強、總體積、總物質(zhì)量一定不一定第16頁mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)是否平衡正、逆反應(yīng)速率關(guān)系在單位時間內(nèi)消耗了mmolA同時生成了mmolA平衡在單位時間內(nèi)消耗了nmolB同時消耗了pmolC平衡在單位時間內(nèi)生成了nmolB同時消耗了qmolD（均指ひ逆）不一定ひ(A)?ひ(B)?ひ(C)?ひ(D)==m?n?p?q，ひ正不一定等于ひ逆不一定第17頁mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)是否平衡壓強當(dāng)m+n≠p+q時，總壓力一定（其它條件一定）平衡當(dāng)m+n=p+q時，總壓力一定（其它條件一定）不一定混合氣體平均M當(dāng)m+n≠p+q時，M一定平衡當(dāng)m+n=p+q時，M一定不一定第18頁注意化學(xué)反應(yīng)特點密度ρC（s）+CO2（g）2CO（g）（ρ一定）平衡N2（g）+3H2（g）2NH3（g）（ρ一定）不一定H2（g）+I2（g）2HI（g）（ρ一定）不一定第19頁是指在一定條件下（恒溫、恒容或恒溫、恒壓），對同一可逆反應(yīng)，只要起始時加入物質(zhì)物質(zhì)量不一樣，而到達化學(xué)平衡時，同種物質(zhì)含量相同平衡狀態(tài)。等效平衡第20頁只改變起始時加入物質(zhì)物質(zhì)量，假如依據(jù)反應(yīng)方程式中計量數(shù)換算成等號同一邊物質(zhì)物質(zhì)量，只要對應(yīng)物質(zhì)物質(zhì)量相等就可到達同一平衡狀態(tài)。

[規(guī)律]

在恒溫恒容(T,V)下，若反應(yīng)前后氣體物質(zhì)總體積不相等：第21頁此時，混合物中各物質(zhì)質(zhì)量（物質(zhì)量）百分含量與已知平衡狀態(tài)相同，物質(zhì)量、濃度、甚至總壓強、總物質(zhì)量也相同。第22頁只改變起始時加入物質(zhì)物質(zhì)量，如依據(jù)可逆反應(yīng)方程式計量數(shù)換算成等號同一邊物質(zhì)物質(zhì)量，對應(yīng)物質(zhì)物質(zhì)量之比相等，各組分百分含量與已知平衡狀態(tài)相同。但各組分物質(zhì)量及濃度不一定相同。在恒溫恒容(T,V)下，若反應(yīng)前后氣體物質(zhì)總體積相等：第23頁只改變起始時加入物質(zhì)物質(zhì)量，如依據(jù)可逆反應(yīng)方程式計量數(shù)換算成等號同一邊物質(zhì)物質(zhì)量，對應(yīng)物質(zhì)物質(zhì)量之比相等，各組分百分含量與已知平衡狀態(tài)相同。但各組分物質(zhì)量不一定相同。在恒溫恒壓(T,P)下：第24頁1、當(dāng)可逆反應(yīng)2SO2+O2

2SO3達平衡時,通入18O2,再次平衡時,18O存在于（）

A.SO3O2

B.SO2SO3

C.SO2O2D.SO2O2SO3D練習(xí)第25頁2、在密閉容器中進行以下反應(yīng)X2(g)+Y2(g)?2Z(g)已知X2﹑Y2﹑Z起始濃度分別為0.1mol/L﹑0.3mol/L﹑0.2mol/L。在一定條件下，當(dāng)?shù)竭_平衡時，各物質(zhì)濃度有可能是A.Z為0.3mol/LB.Y2為0.35mol/L

C.X2為0.2mol/LD.Z為0.4mol/L答:AB第26頁3、N2+3H22NH3反應(yīng)到達平衡時，以下說法正確是（）A、N2和H2不再化合了B、N2、H2、NH3濃度相等C、平衡建立前體系總質(zhì)量在不停改變而平衡建立后體系總質(zhì)量就不再變了D、N2、H2、NH3濃度保持不變D第27頁4、在一定溫度下，可逆反應(yīng)：A(g)+3B(g)2C(g)到達平衡標(biāo)志是()A.A生成速率與C分解速率相等B.A、B、C濃度不再改變C.單位時間生成n

molA同時消耗3n

molBD.A、B、C分子數(shù)之比為1：3：2BC第28頁5、可逆反應(yīng)N2＋3H22NH3正、逆反應(yīng)速率可用各反應(yīng)物或生成物濃度改變來表示。以下各關(guān)系中能說明反應(yīng)已到達平衡狀態(tài)是（）A.3v正（N2）＝v正（H2）

B.v正（N2）＝v逆（NH3）C.2v正（H2）＝3v逆（NH3）

D.v正（N2）＝3v逆（H2）C第29頁6、體積相同甲、乙兩個容器中，分別都充有等物質(zhì)量SO2和O2，在相同溫度下發(fā)生反應(yīng)：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)并到達平衡，反應(yīng)過程中，甲容器保持體積不變，乙容器保持壓強不變，若甲容器中SO2轉(zhuǎn)化率為p%，則乙容器中SO2轉(zhuǎn)化率為（）。

A.等于p%

B.大于p%

C.小于p%

D.無法判斷B第30頁VLP%VL>P%<VL恒容恒壓加壓甲乙起始狀態(tài)

平衡狀態(tài)反應(yīng)過程分析：第31頁7、在一個固定體積密閉容器中,加入2molA和1molB,發(fā)生反:2A(g)+B(g) 3C(g)+D(g)到達平衡時,C濃度為Wmol/L。若維持容器體積和溫度不變，按以下幾個配比作為起始物質(zhì)，到達平衡后，C物質(zhì)量濃度:_______________大于Wmol/L、_________等于Wmol/L、_______小于Wmol/L。A、B、C、F、ID、GE、H第32頁A．4molA+1molBB．2molA+2molBC．4molA+2molBD．3molC+1molDE．2molA+1molB+3molC+1molDF．3molC+1molD+1molBG．1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molDH.3molC+2molDI．4molC+1molD第33頁2L2L1L4molA+2molB平衡狀態(tài)1平衡狀態(tài)2加壓第34頁8、在一個固定體積密閉容器中,保持一定溫度,進行以下反應(yīng)：H2(g)+Br2(g)

2HBr(g),已知加入1molH2和2molBr2時，到達平衡后生成amolHBr(見下表“已知”項)。在同溫同壓下,且保持平衡時各組成成份百分含量不變,對以下編號⑴和⑵狀態(tài),填寫表中空白:第35頁編號起始狀態(tài)(mol)

平衡時HBr(mol)H2Br2HBr已知120a(1)240(2)10.5a00.52a第36頁2L2L1L1L1L已知甲乙丙(1)起始狀態(tài)平衡狀態(tài)加壓第37頁化學(xué)平衡常數(shù)第38頁——K化學(xué)平衡常數(shù)試驗測得，同一反應(yīng)（如：aA+bBcC+dD）在某溫度下到達化學(xué)平衡狀態(tài)，平衡體系中各物質(zhì)濃度滿足下面關(guān)系：其中c為各組分平衡濃度，溫度一定，K為定值。一、表示式結(jié)論：一定溫度下，生成物濃度系數(shù)次方乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次方乘積之比為一常數(shù)第39頁K值大小，表示在一定溫度下，反應(yīng)到達平衡時該反應(yīng)進行程度（反應(yīng)程度）。（1）K值越大，反應(yīng)程度增大，轉(zhuǎn)化率越高；反之則轉(zhuǎn)化率越低。（2）K值與濃度無關(guān)，隨溫度改變而改變二、意義化學(xué)平衡常數(shù)第40頁三、使用平衡常數(shù)應(yīng)注意問題化學(xué)平衡常數(shù)（1）必須指明溫度，反應(yīng)必須到達平衡狀態(tài)（2）平衡常數(shù)表示反應(yīng)進行程度，不表示反應(yīng)快慢，即速率大，K值不一定大（3）在進行K值計算時，固體不作考慮，表示式中不需表示Fe3O4(s)+4H2(g)

高溫3Fe(s)+4H2O(g)如：一定溫度下第41頁三、使用平衡常數(shù)應(yīng)注意問題（4）在進行K值計算時，稀溶液中H2O濃度可不表示Cr2O72-+H2O

2CrO42-+2H+如：一定溫度下第42頁（5）平衡常數(shù)表示式與方程式書寫相關(guān)N2+3H22NH32NH3N2+3H21/2N2+3/2H2NH3K1=1/K2=K32三、使用平衡常數(shù)應(yīng)注意問題某溫度下第43頁（6）利用K值可判斷某狀態(tài)是否處于平衡狀態(tài)三、使用平衡常數(shù)應(yīng)注意問題如某溫度下，可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)平衡常數(shù)為K，若某時刻時，反應(yīng)物和生成物濃度關(guān)系以下：K’＜K，V正＞V逆，反應(yīng)向正方向進行K’＝K，V正＝V逆，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)K’＞K，V正＜V逆，反應(yīng)向逆方向進行則：第44頁四、平衡轉(zhuǎn)化率平衡轉(zhuǎn)化率=平衡時已轉(zhuǎn)化了某反應(yīng)物量轉(zhuǎn)化前該反應(yīng)物量×100%第45頁例題：

一氧化碳變換反應(yīng)CO(g)+H2O(g)

CO2(g)+H2(g)在773K時,平衡常數(shù)Kc=9，如反應(yīng)開始時CO和H2O濃度都是0.020mol·L，計算在這條件下，CO轉(zhuǎn)化率最大是多少？第46頁c(始):0.0200.02000c(平):0.020-x0.20-xxx

解得:x=0.015(mol·L-1)解：設(shè)平衡時CO2和H2濃度為xmol·LCO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

K=————=9x2(0.020-x)2第47頁