高二化学课件化学平衡 第一课时 新课标 人教.ppt

第二节第二节 化学平衡化学平衡 （第一课时）（第一课时）2021/8/11 星期三1一、化学平衡的建立一、化学平衡的建立 1、类比溶解平衡状态的建立，讨论可类比溶解平衡状态的建立，讨论可逆反应化学平衡状态的建立逆反应化学平衡状态的建立 以可逆反应以可逆反应 mA（g）+nB（g）pC（g）+qD（g）为例，）为例，若开始时没有生成物，此时若开始时没有生成物，此时A和和B的浓度最大，因的浓度最大，因而正反应速率最大；而而正反应速率最大；而C和和D起始浓度为起始浓度为0，所以逆，所以逆反应速率为反应速率为0。随着反应的进行，反应物不断减少，。随着反应的进行，反应物不断减少，生成物不断增多，生成物不断增多，v（正）越来越小，（正）越来越小，v（逆）越（逆）越来越大，反应进行到某一时刻，来越大，反应进行到某一时刻，v正正=v逆逆，这时就达，这时就达到了化学平衡。这个过程可用下图表示：到了化学平衡。这个过程可用下图表示：2021/8/11 星期三2V正正V逆逆t 思考一下如果开始没有反应物只有生思考一下如果开始没有反应物只有生成物又如何呢？成物又如何呢？V逆逆V正正t 2、概括什么是化学平衡状态呢？、概括什么是化学平衡状态呢？在一定条件下的在一定条件下的可逆反应可逆反应里，正反应速率和里，正反应速率和逆反应速率逆反应速率相等相等，反应混合物中各组分的，反应混合物中各组分的浓度浓度保持不变保持不变的状态，称为化学平衡状态，简称化的状态，称为化学平衡状态，简称化学平衡。学平衡。2021/8/11 星期三3 化学平衡的前提：化学平衡的前提：实质：实质：标志：标志：一定条件、可逆反应一定条件、可逆反应V正正=V逆不等于逆不等于0反应混合物中各组分反应混合物中各组分浓度保持不变。浓度保持不变。2021/8/11 星期三4 3.总结一下化学平衡的特点：总结一下化学平衡的特点：动动,是动态平衡，即是动态平衡，即V不等于零。不等于零。V正正=V逆逆0 等，等，V正正=V逆逆。即在同一瞬间，某一成分的生。即在同一瞬间，某一成分的生成速率等于其消耗速率。成速率等于其消耗速率。定定，反应混合物或平衡混合物各成分含量反应混合物或平衡混合物各成分含量不变。是不变。是V正正=V逆逆的结果。的结果。同同，相同条件下，同一可逆反应可由不同途，相同条件下，同一可逆反应可由不同途径（不同的起始量）达到同一个平衡状态（等径（不同的起始量）达到同一个平衡状态（等效平衡）。效平衡）。变变，可逆反应达到平衡状态是在一定条件下，可逆反应达到平衡状态是在一定条件下达到的达到的,条件改变，平衡就会被破坏条件改变，平衡就会被破坏逆逆,只有可逆反应只有可逆反应,在一定条件下才建立平衡在一定条件下才建立平衡2021/8/11 星期三5 在密闭容器中充入在密闭容器中充入SO2和由和由O18原子组成的氧原子组成的氧气，在一定条件下开始反应，在达到平衡时，气，在一定条件下开始反应，在达到平衡时，O18存在于（存在于（）A、只存在于氧气中、只存在于氧气中 B、只存在于、只存在于O2和和SO3中中 C、只存在于、只存在于SO2和和SO3中中 D、SO2、SO3、O2中都有可能存在。中都有可能存在。2021/8/11 星期三6 下列各项中，可以说明下列各项中，可以说明2HI H2+I2g已已经达到平衡状态的是经达到平衡状态的是 （）（1）单位时间内，生成）单位时间内，生成nmolH2的同时生成的同时生成nmolHI。（2）一个）一个HH键断裂的同时，有键断裂的同时，有2个个HI键键断裂。断裂。（3）温度和体积一定时，某一生成物浓度不再）温度和体积一定时，某一生成物浓度不再变化。变化。（4）温度和体积一定时，容器内压强不再）温度和体积一定时，容器内压强不再变化。变化。（5）条件一定，混合气体的平均相对分子质）条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化。量不再变化。（6）温度和体积一定时，混合气体的）温度和体积一定时，混合气体的 颜色颜色不再变化。不再变化。总结一下，怎么样判断一个反应是否达到平总结一下，怎么样判断一个反应是否达到平衡状态？衡状态？某物理量是否可以作为平衡的标志,其特征是该物理量在反应进行过程中要变化,达到平衡时不在变化.2021/8/11 星期三7化学平衡状态的判断化学平衡状态的判断(化学平衡的标志化学平衡的标志)：以以mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)为例为例速率关系：速率关系：V正正V逆逆各物质的百分含量保持不变：各物质的百分含量保持不变：混合气体的总压强、总物质的量不随时间的改变而改变混合气体的总压强、总物质的量不随时间的改变而改变各物质的浓度不随时间的改变而改变各物质的浓度不随时间的改变而改变混合气平均相对分子质量不随时间的改变而改变混合气平均相对分子质量不随时间的改变而改变混合气体的密度不随时间的改变而改变混合气体的密度不随时间的改变而改变反应体系内有色物质的颜色不随时间的改变而改变反应体系内有色物质的颜色不随时间的改变而改变直接因素直接因素：间接因素间接因素：二、化学平衡的标志二、化学平衡的标志(特征特征)2021/8/11 星期三8例、下列哪种说法可以证明反应例、下列哪种说法可以证明反应N23H2 2NH3已达平衡状已达平衡状态：态：A1个个NN键断裂的同时，有键断裂的同时，有3个个HH键形成。键形成。B1个个NN键断裂的同时，有键断裂的同时，有3个个HH键断裂。键断裂。C1个个NN键断裂的同时，有键断裂的同时，有6个个NH键断裂。键断裂。D1个个NN键断裂的同时，有键断裂的同时，有6个个NH键形成。键形成。化学平衡的标志化学平衡的标志2021/8/11 星期三9例、可逆反应例、可逆反应2NO2 2NOO2在恒定容积密闭容器中反在恒定容积密闭容器中反 应，达到平衡状态的标志是：应，达到平衡状态的标志是：A单位时间内生成单位时间内生成nmolO2的同时生成的同时生成2nmolNO2。B 反应容器内，物质的分子总数不随时间的变化而变化反应容器内，物质的分子总数不随时间的变化而变化C用用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为 2：2：1。D混合气体的颜色不再改变的状态。混合气体的颜色不再改变的状态。E混合气体的密度不再改变的状态。混合气体的密度不再改变的状态。F混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态。混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态。化学平衡的标志化学平衡的标志2021/8/11 星期三101、等效平衡、等效平衡 一定条件下一定条件下(恒温、恒容或恒温、恒压恒温、恒容或恒温、恒压)，对同一可逆反应，只是起，对同一可逆反应，只是起始时加入的物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，任何相同组始时加入的物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，任何相同组分的体积分数分的体积分数(或物质的量分数或物质的量分数)均相同，这样的平衡互称为等效平均相同，这样的平衡互称为等效平衡。等效平衡的建立与途径无关，与外界条件和物质用量有关。衡。等效平衡的建立与途径无关，与外界条件和物质用量有关。（1）什么是等效平衡：）什么是等效平衡：（3）判断等效平衡的方法：注意外界条件）判断等效平衡的方法：注意外界条件使用极限转化的方法将各种情况变换成同一反应物或生成物，然使用极限转化的方法将各种情况变换成同一反应物或生成物，然后观察有关物质的数量是否相当。后观察有关物质的数量是否相当。（2）分类：分类：“等同等同”平衡平衡和和“等效等效”平衡平衡.二者关系是等效平衡包二者关系是等效平衡包含等同平衡含等同平衡,等同平衡一定是等效平衡等同平衡一定是等效平衡,等效平衡不一定是等同平衡等效平衡不一定是等同平衡.三、等效平衡问题三、等效平衡问题2021/8/11 星期三112SO2(g)+O2(g)2SO3(g)起始起始(mol)2 SO21 O20.00 SO3平衡平衡(mol)x SO2y O2 zSO3T，VL:起起始始(mol)0 SO20 O22 SO3x SO2y O2 zSO3起始起始(mol)0.5 SO20.75 O2 1.5 SO32021/8/11 星期三12例、对于反应：例、对于反应：2SO2O2 2SO3在相同条件下进行六次在相同条件下进行六次实验，实验时的有关物质的起始浓度数据如下：实验，实验时的有关物质的起始浓度数据如下：(恒温恒容恒温恒容)SO2 2a 0 a 4a 0 a O2 a 0 0.5a 2a a0.5aSO3 0 2a a 0 3a 3a(1)(2)(3)(4)(5)(6)其中达到平衡时属于等效平衡的体系有：其中达到平衡时属于等效平衡的体系有：2.等效平衡的判断等效平衡的判断1.恒温、恒容下的等效平衡问题对于气态物质反应前后分子数变化的可逆反应对于气态物质反应前后分子数变化的可逆反应2021/8/11 星期三13恒温、恒容下对于对于气态物质反应前气态物质反应前后分子数变化的可逆反应后分子数变化的可逆反应等效平衡等效平衡的判断方法是的判断方法是:使用极限转化的方法将各种情况使用极限转化的方法将各种情况变换成同一反应物或生成物，然后变换成同一反应物或生成物，然后观察有关物质的物质的量是否对应观察有关物质的物质的量是否对应相等。相等。2021/8/11 星期三14例、在一定温度下，把例、在一定温度下，把2molSO2molSO2 2和和1molO1molO2 2通入一个一定容积的密闭通入一个一定容积的密闭容器中，发生如下反应：容器中，发生如下反应：2SO2SO2 2OO2 2 2SO2SO3 3，当此反应进行到，当此反应进行到一定程度时，反应混合物就处于化学平衡状态，现在该容器中，维持一定程度时，反应混合物就处于化学平衡状态，现在该容器中，维持温度不变，令温度不变，令a,b,ca,b,c分别代表初始加入的分别代表初始加入的SOSO2 2,O,O2 2和和SOSO3 3的物质的量，如的物质的量，如果果a,b,ca,b,c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时完全相同，平衡时，反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时完全相同，请填写空白：请填写空白：(1)(1)若若a=0,b=0,a=0,b=0,则则c=_.c=_.(2)(2)若若a=0.5,b=_a=0.5,b=_和和c=_.c=_.(3)(3)若若a,b,ca,b,c取值必须满足的一般条件是取值必须满足的一般条件是(用两个方程式表示，其中一个用两个方程式表示，其中一个只含只含a a和和c,c,一个只含一个只含b b和和c c。)等效平衡问题等效平衡问题2021/8/11 星期三151.恒温、恒容下的等效平衡问题对于气态物质反应前后分子数不变的可逆反应对于气态物质反应前后分子数不变的可逆反应判断方法：使用极限转化的方法将各种情况变换成同一反应物或生使用极限转化的方法将各种情况变换成同一反应物或生成物，然后观察有关物质的物质的量比是否相等。成物，然后观察有关物质的物质的量比是否相等。如：对于如：对于H H2 2+I+I2 2（g g）2HI 2HI，在恒温、恒容下，按下列不，在恒温、恒容下，按下列不同量反应等效的有同量反应等效的有 。H2I2HI起始物质的量起始物质的量140起始物质的量起始物质的量01.51起始物质的量起始物质的量112起始物质的量起始物质的量0.10.11.8起始物质的量起始物质的量00a2021/8/11 星期三16例、在一个固定容积的密闭容器中，保持一定的温度，进行以下反例、在一个固定容积的密闭容器中，保持一定的温度，进行以下反应：应：H2+Br2 2HBr。已知加入。已知加入1molH2和和2molBr2时，达时，达到平衡后生成到平衡后生成amolHBr。恒温恒压下欲保持平衡时各组分的体积分。恒温恒压下欲保持平衡时各组分的体积分数不变。填写下列空白：数不变。填写下列空白：等效平衡问题等效平衡问题2021/8/11 星期三172.恒温、恒压下的等效平衡问题判断方法:与可逆反应气态物质的化与可逆反应气态物质的化学计量数无关学计量数无关,使用极限转化的方法使用极限转化的方法将各种情况变换成同一反应物或生将各种情况变换成同一反应物或生成物，然后观察有关物质的物质的成物，然后观察有关物质的物质的量比是否相等。量比是否相等。2021/8/11 星期三18V2molSO2molSO2 2 1molO1molO2 24molSO2 2molO2 在一定温度下，带有自由滑动在一定温度下，带有自由滑动活塞的密闭容器中进行如下反应：活塞的密闭容器中进行如下反应：催化剂催化剂2SO2SO2 2(g)+O(g)+O2 2(g)2SO(g)2SO3 3(g)(g)达平衡后两个容器中各组分的达平衡后两个容器中各组分的_、_ 分别相等，但分别相等，但_不相等。不相等。模型模型浓度浓度百分含量百分含量 物质的量物质的量2V2021/8/11 星期三19例、在一个盛有催化剂容积可变的密闭容器中，保持一定的温度和压例、在一个盛有催化剂容积可变的密闭容器中，保持一定的温度和压强，进行以下反应：强，进行以下反应：N2+3H2 2NH3。已知加入。已知加入1molN2和和4mol H2时，达到平衡后生成时，达到平衡后生成amolNH3。有恒温恒压下欲保持平衡。有恒温恒压下欲保持平衡时各组分的体积分数不变。填写下列空白：时各组分的体积分数不变。填写下列空白：（恒温恒压）（恒温恒压）等效平衡问题等效平衡问题2021/8/11 星期三20等效平衡小结等效平衡小结条件条件等效条件等效条件结果结果恒温恒容恒温恒容(n(g)0)投料换算成相同物投料换算成相同物质表示时质表示时量相同量相同 两次平衡时各组分百分量、两次平衡时各组分百分量、n、c均相同均相同 恒温恒容恒温恒容(n(g)=0)投料换算成相同物投料换算成相同物质表示时质表示时等比例等比例 两次平衡时各组分百分量相同，两次平衡时各组分百分量相同，n、c同比例变化同比例变化 恒温恒压恒温恒压 投料换算成相同物投料换算成相同物质表示时质表示时等比例等比例 两次平衡时各组分百分量、两次平衡时各组分百分量、c相相同，同，n同比例变化同比例变化 等效平衡问题等效平衡问题2021/8/11 星期三211.在一个固定体积的密闭容器中，加入2molA和1molB，发生反应：2A(气)+B(气)3C(气)+D(气)达到平衡时，C的浓度为Wmol/L，若维持容器体积和温度不变，按下列四种配比作为起始物质，达到平衡后，C的浓度仍为Wmol/L的是（D ）A.4molA+2molB B.2molA+1molB+3molC+1molD C.3molC+1molD+1molB D.3molC+1molD2021/8/11 星期三222.在一恒容的容器中充入2 mol A和1 mol B，发生反应2 A(g)+B(g)x C(g)，达到平衡后，C的体积分数为W%。若维持容器中的容积和温度不变，按起始物质的量：A为0.6 mol，B为0.3 mol，C为1.4 mol充入容器，达到平衡后，C的体积分数仍为W%，则x的值为（）A只能为2 B只能为3 C可能是2，也可能是3 D无法确定2021/8/11 星期三23等效平衡问题等效平衡问题3.I恒温、恒恒温、恒压压下，在一个可下，在一个可变变容容积积的容器中的容器中发发生如下反生如下反应应：A(g)+B(g)C(g)(1)若开始若开始时时放入放入1mol A和和1 mol B，到达平衡后，生成，到达平衡后，生成a mol C，这时这时A的物的物质质的量的量为为 mol。(2)若开始若开始时时放入放入3mol A和和3 mol B，到达平衡后，生成，到达平衡后，生成C的物的物质质的量的量为为 mol。(3)若开始若开始时时放入放入x mol A，2mol B和和1mol c，到达平衡后，到达平衡后，A和和C的物的物质质的量分的量分别别是是y mol和和3a mol，则则x=mol，y=mol，平衡，平衡时时，B的物的物质质的量的量 (选选填一个填一个编编号号)甲、甲、大于大于2mol 乙、等于乙、等于2mol 丙、小于丙、小于2mol 丁、可能大于、等于或小于丁、可能大于、等于或小于2mol作出此判断的理由是作出此判断的理由是 。(4)若若 在在(3)的的 平平 衡衡 混混 合合 物物 中中 再再 加加 入入 3mol C，待待 再再 次次 到到 达达 平平 衡衡 后后，C的的 物物 质质 的的 量量 分分 数数 是是 。若若维维持温度不持温度不变变，在一个与，在一个与(1)反反应应前起始体前起始体积积相同、且容相同、且容积积固定的容器中固定的容器中发发生上生上述反述反应应。(5)开始开始时时放入放入1mol A和和1molB到达平衡后生成到达平衡后生成b mol C。将。将b与与(1)小小题题中的中的a进进行比行比较较 。甲、甲、ab 丙、丙、a=b 丁、不能比丁、不能比较较a和和b的大小的大小作出此判断的理由是作出此判断的理由是 。2021/8/11 星期三243、等效假设、等效假设(等效平衡的应用等效平衡的应用)就是在解题过程中假设一个等效平衡，然后再转化成实际情况。就是在解题过程中假设一个等效平衡，然后再转化成实际情况。例、在一密闭容器中，充入例、在一密闭容器中，充入1molNO2,建立如下平衡，建立如下平衡，2NO2 N2O4，测得，测得NO2的转化率为的转化率为a%,在其它条件不变时，在其它条件不变时，再充入再充入1molNO2,待新平衡建立后，又测得待新平衡建立后，又测得NO2的转化率为的转化率为b%，试问：试问：a、b值的大小关系？值的大小关系？等效平衡问题等效平衡问题等效假设等效假设 上述的平衡的建立可以看成是上述的平衡的建立可以看成是:往体积大一往体积大一倍的容器中一次加入倍的容器中一次加入2mol2mol的的2NO2 达到平衡时与上述达到平衡时与上述平衡等效平衡等效,然后压缩使体积减小一半然后压缩使体积减小一半,平衡正向移动平衡正向移动,ba.,ba.2021/8/11 星期三25四、转化率四、转化率若定义某反应物若定义某反应物M在可逆反应中的转化率为：在可逆反应中的转化率为：M的转化率的转化率=100%那么如果那么如果M的转化率不再随时间而改变，也证的转化率不再随时间而改变，也证明可逆反应已达到平衡状态。明可逆反应已达到平衡状态。反应中已消耗的反应中已消耗的M的量的量反应开始时加入反应开始时加入M的量的量2021/8/11 星期三26 练习练习5：在在2升的密闭容器中升的密闭容器中2molSO2和一定量的氧气，发生反应，当反应进行和一定量的氧气，发生反应，当反应进行到到4min时，测得此时时，测得此时SO2为为0.4mol，问在，问在反应进行到反应进行到2min时，密闭容器中时，密闭容器中SO2的物的物质的量是（质的量是（）A 1.6mol B1.2mol C 大于大于1.6mol D小于小于1.2mol2021/8/11 星期三272021/8/11 星期三28