2.2.2化學平衡狀態(tài)課件高二上學期化學選擇性必修1

專題2化學反應(yīng)速率與化學平衡第二單元化學反應(yīng)的方向和限度化學平衡狀態(tài)第一課時1．了解化學反應(yīng)的可逆性。2．通過化學平衡狀態(tài)的建立過程，知道化學平衡是一種動態(tài)平衡，理解并會判斷化學平衡狀態(tài)的標志?！緦W習目標】

高爐煉鐵的主要反應(yīng)是：2C(焦炭)+O2(空氣)=2CO(放出熱量)，F(xiàn)e2O3+3CO2Fe＋3CO2。煉制1噸生鐵所需焦炭的實際用量遠高于按照化學方程式計算所需的量，且從高爐中出來的氣體中含有沒利用的CO氣體。

開始，煉鐵工程師們認為是CO與鐵礦石接觸不充分之故，于是設(shè)法增加高爐的高度，然而高爐增高后，高爐尾氣中的CO比例竟沒有改變，這是什么原因呢？復(fù)習回顧什么是可逆反應(yīng)？我們學過哪些反應(yīng)是可逆反應(yīng)？

可逆反應(yīng)是指在同一條件下，向正反應(yīng)方向進行的同時也向逆反應(yīng)方向進行的反應(yīng)。常見的可逆反應(yīng)有：2NH3N2

+3H2

催化劑高溫、高壓2SO3

2SO2

+O2

△催化劑2HIH2

+I2

N2O4

2NO2

HCl+HClOCl2

+H2ONH3.H2ONH3

+H2OH2SO3

SO2

+H2OH2CO3

CO2

+H2O課堂練習下列反應(yīng)屬于可逆反應(yīng)的是(

)A．H2和O2點燃生成H2O的反應(yīng)與H2O電解生成H2和O2的反應(yīng)B．CuSO4吸水形成晶體藍礬與藍礬加熱失去水分生成CuSO4C．Cl2溶于水D．Na2O溶于水答案：C解析：A、B項的反應(yīng)不是在同一條件下進行，不屬于可逆反應(yīng)；D項反應(yīng)能進行到底，不屬于可逆反應(yīng)；同一條件下，Cl2與水反應(yīng)生成HCl和HClO，同時，HCl和HClO反應(yīng)生成Cl2與水，屬于可逆反應(yīng)?？赡娣磻?yīng)在同一條件下，能向正反應(yīng)方向進行，又能向逆反應(yīng)方向進行的反應(yīng).N2+3H22NH3催化劑高溫高壓1、特征：特點雙向性反應(yīng)物

生成物正反應(yīng)方向逆反應(yīng)方向υ正

υ正(N2):N2的消耗速率，N-N鍵的斷裂

υ正(H2):H2的消耗速率，H-H鍵的斷裂

υ正(NH3):NH3的生成速率，N-H鍵的形成

取決于N2、H2的濃度υ逆

υ逆(N2):N2的生成速率，N-N鍵的形成υ逆(H2):H2的生成速率，H-H鍵的形成

υ逆(NH3):NH3的消耗速率，N-H鍵的斷裂

取決于NH3的濃度可逆反應(yīng)在同一條件下，能向正反應(yīng)方向進行，又能向逆反應(yīng)方向進行的反應(yīng).N2+3H22NH3催化劑高溫高壓1、特征：2、表示：方程式而用“”連接，而不用“=”特點雙同性共存性雙向性反應(yīng)物

生成物正反應(yīng)方向逆反應(yīng)方向在相同條件下，正、逆反應(yīng)同時進行反應(yīng)物和生成物共同存在任一組分的轉(zhuǎn)化率都小于100%【練習】下列對可逆反應(yīng)的認識正確的是（）A、2H2O==2H2↑+O2↑與2H2+O2==2H2O互為可逆反應(yīng)B、一定條件下，1molSO2與足量的O2反應(yīng)可生成1molSO3C、化學反應(yīng)，一種反應(yīng)物過量，另一種反應(yīng)物少量，充分反應(yīng)，若少量的反應(yīng)物仍存在，則證明為可逆反應(yīng)通電

點燃C思考與討論0102030405060SO21.000.700.500.380.300.300.30O20.500.350.250.190.150.150.15SO300.300.500.620.700.700.70t/minc/mol·L-1請用濃度-時間圖像來表示此變化過程。某溫度和壓強下的密閉容器中，發(fā)生

2SO2+O2

?

2SO3c/mol·L-1t/min1.00.5040SO2O2SO3從濃度對反應(yīng)速率的影響入手，分析正、逆反應(yīng)速率（某同一物質(zhì)，如SO2）隨時間是如何變化的？用速率-時間圖象來表示此變化過程。v

(mol/L·min)t/min40v正v逆對于此濃度-時間圖像，為何40min后3種物質(zhì)的濃度保持不變？是反應(yīng)是否停止了嗎？

v正=v逆≠0思考與討論

v表觀=v正–

v逆

v表觀=02SO2+O2

?

2SO3在容積為2L的密閉容器中放入12molNH3，進行反應(yīng)

N2(g)

+3H2(g)

2NH3(g)，測得當NH3的物質(zhì)的量減到8mol時，將不再減小，畫出表示此變化過程的速率-時間圖象及濃度-時間圖象。課堂練習催化劑v/mol·L-1·min-1t/min0v(逆)v(正)t0t/minc/mol·L-12460NH3H2N2t0可逆反應(yīng)的過程分析（從反應(yīng)物開始）反應(yīng)開始時：反應(yīng)過程中：一段時間后：反應(yīng)物濃度最大，正反應(yīng)速率最大生成物濃度為0，逆反應(yīng)速率為0反應(yīng)物濃度逐漸減小，正反應(yīng)速率逐漸減小生成物濃度逐漸增大，逆反應(yīng)速率逐漸增大反應(yīng)物濃度不再變化（最?。?，正反應(yīng)速率不再變化（最?。┥晌餄舛炔辉僮兓ㄗ畲螅?，逆反應(yīng)速率不再變化（最大）反應(yīng)物和生成物的濃度不再變化v正=v逆≠0

當正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等時，達到一種平衡狀態(tài)，反應(yīng)物的濃度和生成物的濃度不再改變，正反應(yīng)和逆反應(yīng)都沒有停止。化學平衡狀態(tài)的概念當外界條件不變時，可逆反應(yīng)進行到一定程度，反應(yīng)物和生成物的濃度不再隨時間的變化而發(fā)生變化。達到化學平衡時，反應(yīng)達到該條件下物質(zhì)轉(zhuǎn)化的最大“限度”，即反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率最大。電梯v逆v正化學平衡狀態(tài)4.化學平衡狀態(tài)的特征可逆反應(yīng)相等v正=v逆v正=v逆≠0一定υ正＝

υ逆化學平衡狀態(tài)υ正υ逆時間速率t1此條件下進行到什么時候達到了這個反應(yīng)的限度此時的反應(yīng)是否停止了？此時為何3種物質(zhì)的濃度保持不變

某溫度和壓強下的密閉容器中,2SO2+O22SO3△催化劑

時間（min)物質(zhì)的量濃度(mol/L)010203040506070SO210.70.50.350.20.10.10.1O20.50.350.250.180.10.050.050.05SO300.30.50.650.80.90.90.9微觀本質(zhì)t0已知反應(yīng)2SO2+O2

2SO3，在密閉容器中，充入SO2和18O原子組成的氧氣，在一定條件下開始反應(yīng)，在達到平衡后，18O存在于(

)A．只存在于氧氣中 B．只存在于SO3中C．只存在于SO2和SO3中 D．SO2、SO3、O2中都存在答案：D解析：該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，正反應(yīng)、逆反應(yīng)同時存在；化學平衡是動態(tài)平衡，正反應(yīng)發(fā)生時，18O存在于SO3中，逆反應(yīng)發(fā)生時，SO3中的18O又可以轉(zhuǎn)化到SO2中。課堂練習t1t2t3Dt3時，n(M)、n(N)不變，達平衡2NM【練習】【問題】如何判斷可逆反應(yīng)是否已達平衡狀態(tài)？判斷可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的依據(jù)：①v正=v逆≠0②各組分的含量（濃度、物質(zhì)的量、質(zhì)量分數(shù)、體積分數(shù)等）為恒定值交流討論如何判斷可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)？若某個物理量在建立平衡的過程中發(fā)生變化，平衡時不變，則該反應(yīng)一定達到平衡狀態(tài)。若某個物理量在建立平衡的過程中始終保持不變，則不能確定該反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)?；瘜W平衡化學平衡狀態(tài)的判斷動態(tài)標志靜態(tài)標志ν(正)=ν(逆)≠0變量不變同一物質(zhì):ν生成(A)

=ν消耗(A)不同物質(zhì)：

v正(A):v逆(B)=化學計量數(shù)之比①各物質(zhì)的m、n或

c

不變②各物質(zhì)的百分含量不變(物質(zhì)的量分數(shù)、質(zhì)量分數(shù)、轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率等)③

顏色、溫度（絕熱體系）不再改變“正逆相等，變量不變”必須是“一正一逆”，在1L密閉容器中充入1mol

N2(g)與3mol

H2(g)，在一定條件下進行反應(yīng)。下列哪些圖象能判斷該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是________。N2(g)+3H2(g)2NH3(g)氣體平均密度反應(yīng)進程O氣體平均摩爾質(zhì)量反應(yīng)進程ONH3的濃度反應(yīng)進程ON2的物質(zhì)的量分數(shù)反應(yīng)進程O化學平衡標志的判斷要注意“三關(guān)注”:

一要關(guān)注反應(yīng)條件,是恒溫恒容、恒溫恒壓還是絕熱容器;

二要關(guān)注反應(yīng)特點,是等體積反應(yīng),還是非等體積反應(yīng);

三要關(guān)注特殊情況,是否有固體或液體參加或生成,或固體的分解反應(yīng)。①NH3(g)的濃度c(NH3)不變②容器中氣體的密度不變

氣③N2的物質(zhì)的量分數(shù)不變④混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不變

氣體平均密度反應(yīng)進程O氣體平均摩爾質(zhì)量反應(yīng)進程ONH3的濃度反應(yīng)進程ON2的物質(zhì)的量分數(shù)反應(yīng)進程O寫出下列含量的化學表達式，試利用表達式解釋圖像變化趨勢。解析

B項，對于一個特定反應(yīng)，ΔH固定不變，不能作為判斷反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)的依據(jù)；C項，在t1時刻，2v正(N2O4)＝v逆(NO2)，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)。√化學平衡狀態(tài)的判斷分析目標反應(yīng)及外界條件確定分析角度明確變與定得出正確結(jié)論看清恒容、恒壓、絕熱等外界條件，反應(yīng)前后氣體分子數(shù)目及物質(zhì)狀態(tài)等從速率還是定的角度著手ρ=m氣總v容器M=m氣總n總P始P終＝n始n終氣體的平均相對分子質(zhì)量、密度和體系顏色變化等特征混合氣體的平均相對分子質(zhì)量：各氣體的相對分子質(zhì)量乘以該氣體的物質(zhì)的量分數(shù)（或體積分數(shù)）的和。2.下列各關(guān)系中能說明反應(yīng)N2＋3H2?2NH3已達到平衡狀態(tài)的是(

)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)CEFE.消耗1molN2，同時生成1molN2

F.一個N≡N鍵斷裂同時，有6個N－H鍵斷裂3.可逆反應(yīng)：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)在恒容的密閉容器中進行，達到平衡狀態(tài)的標志是①單位時間內(nèi)生成nmolO2的同時生成2nmolNO2②單位時間內(nèi)生成nmolO2的同時生成2nmolNO③用NO2、NO、O2表示的反應(yīng)速率的比為2∶2∶1的狀態(tài)④混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài)⑤混合氣體的密度不再改變的狀態(tài)⑥混合氣體的壓強不再改變的狀態(tài)⑦混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài)A.①④⑥⑦ B.②③⑤⑦

C.①③④⑤ D.全部√221化學反應(yīng)速率是否定量？絕熱容器中溫度不變？解析

依據(jù)v正＝v逆≠0判斷：①單位時間內(nèi)生成nmolO2的同時生成

2n

molNO2，能說明反應(yīng)已達平衡；②描述的均是正反應(yīng)速率，無法判斷；③無論反應(yīng)是否達平衡，均有此關(guān)系。依據(jù)組成一定判斷：④NO2為有顏色的氣體(紅棕色)，顏色不變能說明反應(yīng)體系中NO2的濃度一定，已達到平衡；

特別注意化學平衡狀態(tài)的判斷間接依據(jù)

：變量不再改變。這些都不是某一種物質(zhì)的數(shù)據(jù)，而是所有氣體的整體量。對于這三個量，若反應(yīng)為等體反應(yīng)，不能作為判斷依據(jù)，若反應(yīng)為非等體反應(yīng)，則可以作為判斷依據(jù)。第一類:氣體的總物質(zhì)的量n、體積V、壓強P,要具體分析：A(g)+B(