2024-2025學(xué)年高二化學(xué)選擇性必修1（配蘇教版）教學(xué)課件 專題2 第2單元 第2課時 化學(xué)平衡狀態(tài)

專題2第二單元第2課時化學(xué)平衡狀態(tài)基礎(chǔ)落實(shí)·必備知識全過關(guān)重難探究·能力素養(yǎng)全提升目錄索引

素養(yǎng)目標(biāo)1.了解化學(xué)反應(yīng)的可逆性。2.認(rèn)識化學(xué)平衡狀態(tài)的特征,能夠描述平衡的建立過程,能識別有關(guān)化學(xué)平衡圖像,培養(yǎng)變化觀念與平衡思想的化學(xué)核心素養(yǎng)?；A(chǔ)落實(shí)·必備知識全過關(guān)一、可逆反應(yīng)1.定義在同一條件下,既能向

方向進(jìn)行,同時又能向

方向進(jìn)行的反應(yīng)。

2.表示方法可逆反應(yīng)方程式常用“”連接,把從左向右進(jìn)行的反應(yīng)稱為

,把從右向左進(jìn)行的反應(yīng)稱為

。

正反應(yīng)逆反應(yīng)正反應(yīng)逆反應(yīng)3.特點(diǎn)(1)同一條件下,正反應(yīng)和逆反應(yīng)

。

(2)反應(yīng)

進(jìn)行到底,反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化為生成物。反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率小于100%

(3)反應(yīng)體系中,與化學(xué)反應(yīng)有關(guān)的各種物質(zhì)

。

(4)反應(yīng)達(dá)到限度時,反應(yīng)

。

同時發(fā)生、同時存在不能共存于同一反應(yīng)體系仍在進(jìn)行,沒有停止教材閱讀想一想閱讀教材“化學(xué)平衡狀態(tài)”中第1個【交流討論】思考:可逆反應(yīng)的特點(diǎn)是什么?提示

可逆反應(yīng)指在同一條件下,可同時向正、逆兩個方向進(jìn)行的反應(yīng),可逆反應(yīng)存在一定的限度。易錯辨析判一判(1)可逆反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時,反應(yīng)就會停止。(

)(2)H2和I2的化合與HI的分解是可逆反應(yīng)。(

)(3)電解水生成H2與O2和H2與O2轉(zhuǎn)化成H2O是可逆反應(yīng)。(

)×提示

可逆反應(yīng)為動態(tài)平衡。

√×提示

反應(yīng)條件不同,不是可逆反應(yīng)。

二、化學(xué)平衡狀態(tài)1.化學(xué)平衡的建立在一定條件下,把某一可逆反應(yīng)的反應(yīng)物加入固定容積的密閉容器中。反應(yīng)過程如下[本書中v(正)表示v(正反應(yīng)),v(逆)表示v(逆反應(yīng))]:零減小減小增大增大保持不變以上過程可用下圖表示:對于一個確定的可逆反應(yīng),如果其他條件一定,反應(yīng)無論從反應(yīng)物開始還是從生成物開始,最后都能建立化學(xué)平衡狀態(tài)2.化學(xué)平衡狀態(tài)一定條件下,可逆反應(yīng)中,正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等,反應(yīng)混合物中各種物質(zhì)的

保持不變的狀態(tài)。

濃度或質(zhì)量3.化學(xué)平衡狀態(tài)的特征

v(正)=v(逆)≠0

質(zhì)量或濃度教材閱讀想一想閱讀教材“化學(xué)平衡狀態(tài)”中第2個【交流討論】思考:可逆反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是什么?提示

v(正)=v(逆)≠0;各組分百分含量不隨時間變化而變化。

易錯辨析判一判(1)在化學(xué)平衡建立過程中,v(正)一定大于v(逆)。(

)(2)恒溫恒容下進(jìn)行的可逆反應(yīng):2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),當(dāng)SO3的生成速率與SO2的消耗速率相等時,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。(

)(3)在一定條件下,向密閉容器中充入1

mol

N2和3

mol

H2充分反應(yīng),可生成2

mol

NH3。(

)×提示

反應(yīng)逆向進(jìn)行時,v(逆)大于v(正)。

×提示

SO3的生成速率與SO2的消耗速率均表示v(正)。

×提示

可逆反應(yīng)存在一定的限度。

重難探究·能力素養(yǎng)全提升探究一可逆反應(yīng)問題探究(1)可逆反應(yīng)等同于可逆過程嗎?(2)已知反應(yīng):NH3+HCl══NH4Cl;NH4ClNH3↑+HCl↑。這兩個反應(yīng)能稱為可逆反應(yīng)嗎?為什么?(3)一定條件下,2molN2與3molH2充分反應(yīng),所得體系中含有哪些成分?提示

不等同?？赡孢^程包括物理變化和化學(xué)變化,而可逆反應(yīng)屬于化學(xué)變化。提示

不能。因?yàn)閮蓚€反應(yīng)的反應(yīng)條件不相同。

提示

N2、H2、NH3。

方法突破1.可逆反應(yīng)的特征(1)雙向性:可逆反應(yīng)分為方向相反的兩個反應(yīng)——正反應(yīng)和逆反應(yīng)。(2)雙同性:正、逆反應(yīng)在相同條件下是同時進(jìn)行的。(3)共存性:反應(yīng)物和生成物共存于同一體系中,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率小于100%。(4)能量轉(zhuǎn)化類型相反:若正反應(yīng)放熱,則逆反應(yīng)吸熱。2.平衡狀態(tài)(1)化學(xué)平衡狀態(tài)是一定條件下可逆反應(yīng)進(jìn)行到最大限度的結(jié)果。(2)對于一個給定的可逆反應(yīng),如果其他條件一定,不論采取何種途徑(反應(yīng)是從反應(yīng)物開始或從生成物開始),最后都能建立化學(xué)平衡狀態(tài)。(3)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時,各組分的物質(zhì)的量、體積、濃度等均不變。3.利用極端假設(shè)法確定各物質(zhì)的濃度范圍假設(shè)反應(yīng)正向或逆向進(jìn)行到底,求出各物質(zhì)濃度的最大值和最小值,從而確定它們的濃度范圍。假設(shè)反應(yīng)正向進(jìn)行到底:X2(g)+Y2(g)2Z(g)假設(shè)反應(yīng)逆向進(jìn)行到底:

X2(g)+Y2(g)2Z(g)平衡體系中各物質(zhì)的濃度范圍為0<c(X2)<0.2mol·L-1,0.2mol·L-1<c(Y2)<0.4mol·L-1,0<c(Z)<0.4mol·L-1。應(yīng)用體驗(yàn)1.一定條件下,A、B、C的起始濃度分別是0.5mol·L-1、0.1mol·L-1、1.6mol·L-1,可逆反應(yīng)A(g)+B(g)2C(g)達(dá)到平衡時,下列數(shù)據(jù)合理的是(

)A.c(A)=1.0mol·L-1

c(B)=0.2mol·L-1B.c(B)=0.5mol·L-1

c(C)=1.2mol·L-1C.c(A)=0.4mol·L-1

c(C)=1.8mol·L-1D.c(A)=0.9mol·L-1

c(B)=0.5mol·L-1D解析

達(dá)到平衡狀態(tài)時,如果c(A)=1.0

mol·L-1,A增加0.5

mol·L-1,則c(B)=0.6

mol·L-1,A項(xiàng)錯誤;如果c(B)=0.5

mol·L-1,則C減少0.8

mol·L-1,則c(C)=0.8

mol·L-1,B項(xiàng)錯誤;如果c(A)=0.4

mol·L-1,則c(B)=0

mol·L-1,可逆反應(yīng)有一定限度,濃度不可能為0,C項(xiàng)錯誤;如果c(A)=0.9

mol·L-1,A增加0.4

mol·L-1,則c(B)=0.5

mol·L-1,D項(xiàng)正確。2.下列反應(yīng)屬于可逆反應(yīng)的是(

)A.Cl2與水的反應(yīng)B.氮?dú)夂脱鯕獾姆磻?yīng)C.電解水生成H2和O2,點(diǎn)燃H2和O2的混合物生成H2OD.甲烷和氯氣光照發(fā)生的反應(yīng)A解析

氯氣與水反應(yīng)生成鹽酸和次氯酸,是可逆反應(yīng),A項(xiàng)正確;氮?dú)夂脱鯕庠诜烹姉l件下反應(yīng)生成一氧化氮是不可逆反應(yīng),B項(xiàng)錯誤;電解水生成H2和O2需要通電,

H2在O2中燃燒生成H2O需要點(diǎn)燃,反應(yīng)條件不同,不是可逆反應(yīng),C項(xiàng)錯誤;甲烷和氯氣光照發(fā)生取代反應(yīng),不是可逆反應(yīng),D項(xiàng)錯誤。3.下列各組兩個反應(yīng)互為可逆反應(yīng)的是(

)C解析

可逆反應(yīng)必須是在同一條件下同時向兩個方向進(jìn)行的反應(yīng)。

4.(2024福建南平聯(lián)考)某反應(yīng)充分反應(yīng)前后如圖所示,圖中涉及的物質(zhì)均為氣體,關(guān)于該反應(yīng)的下列說法不正確的是(

)A.該反應(yīng)可表示為2AB2(g)+B2(g)2AB3(g)B.若反應(yīng)開始加入1molB2(g),則不可能生成2molAB3(g)C.反應(yīng)速率:v(AB2)=v(AB3)、2v(AB2)=v(B2)D.相同時間內(nèi),若c(AB2)變化0.1mol·L-1,則c(B2)變化為0.05mol·L-1C解析

由圖可知,該反應(yīng)可表示為2AB2(g)+B2(g)2AB3(g),A正確;反應(yīng)方程式中參加反應(yīng)的B2(g)與生成的AB3(g)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為1∶2,因反應(yīng)為可逆反應(yīng),所以開始加入的1

mol

B2(g)不能完全反應(yīng),則不可能生成2

mol

AB3(g),B正確;化學(xué)反應(yīng)速率之比等于參加反應(yīng)的各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,則有v(AB2)=v(AB3)、v(AB2)=2v(B2),C錯誤;相同時間內(nèi),c(AB2)變化量∶c(B2)變化量=2∶1,若c(AB2)變化0.1

mol·L-1,則c(B2)變化為0.05

mol·L-1,D正確。探究二化學(xué)平衡狀態(tài)情境探究(1)在19世紀(jì)后期,人們發(fā)現(xiàn)煉鐵高爐排出的高爐氣中含有相當(dāng)量的CO。有人認(rèn)為是CO與鐵礦石的接觸時間不長所造成的。英國人耗巨資建成一個高大的煉鐵高爐,以增加CO和鐵礦石的接觸時間,結(jié)果發(fā)現(xiàn)CO的含量仍然沒有減少,你知道是為什么嗎?(2)當(dāng)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時,反應(yīng)停止了嗎?煉鐵高爐

提示

該反應(yīng)存在一定的限度,不能進(jìn)行徹底。

提示

反應(yīng)沒有停止,只是正、逆反應(yīng)速率相等,但不為零。

(3)在一定溫度下的恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng):N2+3H22NH3,當(dāng)c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2時,能說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)嗎?(4)對于在恒容容器中進(jìn)行的反應(yīng):3A(g)+B(s)2C(g)+D(g)來說,①氣體的總物質(zhì)的量不變,②壓強(qiáng)不變,③氣體的密度不變,④混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變。以上哪些可以說明該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)?提示

不能。當(dāng)c(N2)、c(H2)、c(NH3)不再隨時間變化時,即說明反應(yīng)達(dá)到平衡,且N2、H2、NH3的物質(zhì)的量之比不一定等于其化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。提示

③④

方法突破化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷(1)判斷依據(jù)。①正反應(yīng)速率與逆反應(yīng)速率相等:v(正)=v(逆)。a.對同一物質(zhì),該物質(zhì)的生成速率等于它的消耗速率。b.對不同物質(zhì),速率之比等于方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,且必須是不同方向的速率。②可逆反應(yīng)在達(dá)到平衡過程中的可變量不變。在可逆反應(yīng)達(dá)到平衡過程中有一些可變量,如濃度、物質(zhì)的量、百分含量等,當(dāng)這些可變量不變時,則反應(yīng)達(dá)到平衡。(2)判斷方法。以反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)為例v(正)=v(逆)同一物質(zhì)生成速率等于消耗速率不同物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,且表示不同方向(即“一正一逆”)可變量不變各物質(zhì)的量不再變化各組成成分的質(zhì)量、物質(zhì)的量、分子數(shù)、物質(zhì)的量濃度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、氣體的體積分?jǐn)?shù)等保持不變氣體的總物質(zhì)的量m+n≠p+q時,氣體的總物質(zhì)的量一定恒容條件下的壓強(qiáng)m+n≠p+q時,總壓強(qiáng)一定恒壓條件下氣體的密度m+n≠p+q時,

一定混合氣體的平均相對分子質(zhì)量當(dāng)m+n≠p+q時,一定有顏色變化的反應(yīng)氣體的顏色不再變化應(yīng)用體驗(yàn)視角1化學(xué)平衡狀態(tài)的特征1.一定條件下的某可逆反應(yīng),其正反應(yīng)速率v(正)和逆反應(yīng)速率v(逆)隨反應(yīng)時間t的變化如圖所示。下列判斷不正確的是(

)A.t1時刻,v(正)>v(逆)B.t2時刻,v(正)=v(逆)C.t2時刻,反應(yīng)達(dá)到最大限度D.t3時刻,反應(yīng)停止D解析

達(dá)到平衡狀態(tài)時反應(yīng)并未停止。

2.已知:X(g)+2Y(g)3Z(g)

ΔH=-akJ·mol-1(a>0)。下列說法不正確的是(

)A.0.1molX和0.2molY充分反應(yīng)生成Z的物質(zhì)的量一定小于0.3molB.達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時,X、Y、Z的濃度不再發(fā)生變化C.達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時,反應(yīng)體系的溫度不再變化D.升高反應(yīng)溫度,逆反應(yīng)速率增大、正反應(yīng)速率減小D解析

題給反應(yīng)屬于可逆反應(yīng),則0.1

mol

X和0.2

mol

Y充分反應(yīng)生成Z的物質(zhì)的量一定小于0.3

mol,A項(xiàng)正確;達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時正、逆反應(yīng)速率相等,X、Y、Z的濃度不再發(fā)生變化,B項(xiàng)正確;達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時,處于動態(tài)平衡,則正反應(yīng)放出的熱量等于逆反應(yīng)吸收的熱量,則體系溫度不變,C項(xiàng)正確;升高反應(yīng)溫度,正、逆反應(yīng)速率均增大,D項(xiàng)錯誤。視角2化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷3.在一定溫度下,在固定容積的密閉容器中進(jìn)行可逆反應(yīng):NH2COONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。不能判斷該可逆反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是(

)

A.v正(NH3)=2v逆(CO2)B.NH3和CO2的體積分?jǐn)?shù)不隨時間而變化C.容器內(nèi)的總壓強(qiáng)不再隨時間而變化D.混合氣體的質(zhì)量不變B解析

化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比,平衡狀態(tài)時v正(NH3)=2v逆(CO2),A不符合題意;NH3和CO2的體積分?jǐn)?shù)始終不隨時間而變化,B符合題意;反應(yīng)中有氣體生成,壓強(qiáng)一直在改變,當(dāng)總壓強(qiáng)不再隨時間而變化時達(dá)到平衡狀態(tài),C不符合題意;反應(yīng)中有氣體生成,氣體質(zhì)量一直在改變,混合氣體的質(zhì)量不變時反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),D不符合題意。4.在恒溫恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)2NO2(g)N2O4(g),該反應(yīng)達(dá)到平衡的標(biāo)志是(

)①混合氣體的顏色不隨時間的變化而變化;②數(shù)值上v(NO2,生成)=2v(N2O4,消耗);③混合氣體的密度不隨時間的變化而變化;④壓強(qiáng)不隨時間的變化而變化;⑤混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變A.②④⑤ B.①④⑤C.①③④ D.①②③B解析

NO2是紅棕色氣體,N2O4是無色氣體,混合氣體的顏色不隨時間的變化而變化,說明c(NO2)保持不變,該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),①正確;v(NO2,生成)、v(N2O4,消耗)均代表逆反應(yīng),且任意時刻都有v(NO2,生成)=2v(N2O4,消耗),不能判斷是否平衡,②錯誤;由于是恒容容器,且反應(yīng)物和生成物都是氣體,則氣體的質(zhì)量和體積恒定,根據(jù)

可知,氣體密度始終不變,不能判斷是否平衡,③錯誤;恒容容器中壓強(qiáng)不再變化,說明氣體總物質(zhì)的量不變,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),④正確;氣體的物質(zhì)的量變化,總質(zhì)量恒定,結(jié)合

推知,平均相對分子質(zhì)量是變量,混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變,說明達(dá)到平衡狀態(tài),⑤正確。5.工業(yè)合成氨的反應(yīng)為N2(g)+3H2(g)2NH3(g),在恒溫恒容的容器中,下列敘述可說明反應(yīng)達(dá)到平衡的是(

)A.混合氣體的總物質(zhì)的量不再變化B.混合氣體的密度保持不變C.單位時間內(nèi)生成3molH2同時消耗2molNH3D.c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2A解析

反應(yīng)后氣體體積減小,反應(yīng)中氣體總物質(zhì)的量是變量,當(dāng)混合氣體的總物質(zhì)的量不再變化時,達(dá)到平衡狀態(tài),A正確;恒溫恒容時,氣體總質(zhì)量、氣體體積均不變,則混合氣體的密度始終不變,不能判斷是否平衡,B錯誤;結(jié)合方程式,單位時間內(nèi)生成3

mol

H2同時必然消耗2

mol

NH3,不能判斷是否平衡,C錯誤;達(dá)到平衡時各氣體的濃度均保持不變,當(dāng)c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2,并不能判斷是否達(dá)到平衡,D錯誤。6.將2molSO2和1molO2充入一容積固定的密閉容器中,在一定條件下發(fā)生反應(yīng):2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。下列物理量不再改變時,并不能說明化學(xué)反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是(

)A.混合氣體的密度B.混合氣體的壓強(qiáng)C.混合氣體的總物質(zhì)的量D.混合氣體的平均相對分子質(zhì)量A解析

密度是混合氣體的質(zhì)量和容器容積的比值,在反應(yīng)過程中氣體質(zhì)量和容器容積始終是不變的,則密度不變不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),A符合題意;該反應(yīng)是體積減小的可逆反應(yīng),在反應(yīng)過程中氣體的壓強(qiáng)也是減小的,因此當(dāng)氣體的總壓強(qiáng)不再發(fā)生變化時,說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),B不符合題意;該反應(yīng)是體積減小的可逆反應(yīng),在反應(yīng)過程中氣體的總物質(zhì)的量也是減小的,因此當(dāng)氣體的總物質(zhì)的量不再發(fā)生變化時,可以說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),C不符合題意;混合氣體的平均相對分子質(zhì)量是混合氣體的質(zhì)量和混合氣體的總物質(zhì)的量的比值,質(zhì)量不變,但物質(zhì)的量是減小的,因此混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變可說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),D不符合題意。

7.在絕熱的某剛性容器中充入1molCO和2molH2,發(fā)生反應(yīng):CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

ΔH。下列說法中能夠判斷該反應(yīng)一定處于平衡狀態(tài)的有(

)①容器中CO、H2、CH3OH共存②單位時間內(nèi)生成1molCH3OH的同時消耗2molH2

③CO(g)與CH3OH(g)體積之比恒定不變④容器中溫度恒定不變⑤容器中CO、H2、CH3OH的物質(zhì)的量之比為1∶2∶1⑥反應(yīng)容器中壓強(qiáng)不隨時間變化A.①②③ B.③④⑥C.②④⑤ D.②③⑤B解析

①該反應(yīng)是可逆反應(yīng),無論反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài),三種物質(zhì)都存在,所以容器中三種物質(zhì)共存時不一定達(dá)到平衡狀態(tài),①錯誤;②單位時間內(nèi)生成1

mol

CH3OH的同時消耗2

mol

H2,只能表明化學(xué)反應(yīng)正向進(jìn)行,不能體現(xiàn)正逆反應(yīng)速率相等,②錯誤;③只要平衡發(fā)生移動,CO(g)與CH3OH(g)體積之比就會發(fā)生改變,因此當(dāng)二者體積的比值恒定不變時,反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài),③正確;④只要平衡發(fā)生移動,容器中溫度就會發(fā)生改變,則溫度恒定不變時,反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài),④正確;⑤容器中CO、H2、CH3OH的物質(zhì)的量之比為1∶2∶1,這與反應(yīng)的初始物質(zhì)的量以及反應(yīng)的轉(zhuǎn)化程度有關(guān),不能確定是否達(dá)到平衡狀態(tài),⑤錯誤;⑥該反應(yīng)是氣體體積縮小的反應(yīng),只要未達(dá)平衡,各物質(zhì)的濃度就會發(fā)生改變,壓強(qiáng)也會發(fā)生改變,當(dāng)壓強(qiáng)不隨時間而改變時,各物質(zhì)的濃度不變,反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài),⑥正確。綜合以上分析,③④⑥符合題意,故選B。8.工業(yè)上常用煤和水作原料經(jīng)過多步反應(yīng)制得氫氣,其中一步反應(yīng)原理為CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),下面選項(xiàng)的條件中可判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是(

)A.單位時間內(nèi)消耗1mol的H2O同時生成1mol的H2B.兩個H—O鍵斷裂的同時有兩個C=O鍵斷裂C.反應(yīng)容