23化学平衡第一课时.ppt

第二章第二章 化学反应速率和化学平衡化学反应速率和化学平衡第三节第三节 化学平衡化学平衡(第一课时第一课时)勤学，善思；坚强，自信。勤学，善思；坚强，自信。高炉炼铁的主要反应为：高炉炼铁的主要反应为：Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 从炼铁炉口排出的尾气中含有一定量的从炼铁炉口排出的尾气中含有一定量的CO。100多年前，人们曾认为这是由于多年前，人们曾认为这是由于 CO与与铁矿石接触时间不够的缘故。为使反应进行的铁矿石接触时间不够的缘故。为使反应进行的完全，当时曾耗巨资改建高炉，以延长完全，当时曾耗巨资改建高炉，以延长 CO和和Fe2O3的接触时间，结果尾气中的接触时间，结果尾气中CO的含量并未的含量并未减少。你知道这是为什么吗？减少。你知道这是为什么吗？反应反应Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 为什么为什么不能进行到底？不能进行到底？讨论、小结讨论、小结：反应反应Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 的特点的特点是高温下既能向正反应方向进行又能向逆是高温下既能向正反应方向进行又能向逆反应方向进行，是可逆反应。反应方向进行，是可逆反应。什么叫可逆反应？什么叫可逆反应？可逆反应有哪些特点？可逆反应有哪些特点？1:定义定义:在在相同条件下相同条件下，既能向正反应方向，既能向正反应方向 进行，进行，同时同时，又能向逆反应方向进，又能向逆反应方向进 行的化学反应，叫可逆反应。行的化学反应，叫可逆反应。2:特点特点:(1)条件同一、反应同时、方向对立条件同一、反应同时、方向对立 (2)不可能完全转化不可能完全转化,可逆反应有一定可逆反应有一定的限度的限度(反应物的转化率不能达到反应物的转化率不能达到100%)100%)注意：可逆反应总是不能进行到底，得到的总注意：可逆反应总是不能进行到底，得到的总 是反应物和生成物的混合物是反应物和生成物的混合物复习复习一一 可逆反应可逆反应下列说法是否正确：下列说法是否正确：1.氢气在氧气中燃烧生成水，水在电解时生氢气在氧气中燃烧生成水，水在电解时生成氢气和氧气，成氢气和氧气，2H2+O2=2H2O是可逆反应。是可逆反应。2.硫酸铜晶体加热变成白色粉末，冷却又变硫酸铜晶体加热变成白色粉末，冷却又变成蓝色，所以无水硫酸铜结合结晶水的反应成蓝色，所以无水硫酸铜结合结晶水的反应是可逆反应。是可逆反应。3.氯化铵加热变成氨气和氯化氢气体，两种氯化铵加热变成氨气和氯化氢气体，两种气体又自发变成氯化铵，氯化铵的分解是可气体又自发变成氯化铵，氯化铵的分解是可逆反应。逆反应。化学反应速率研究反应的快慢，化学反应速率研究反应的快慢，研究一个化学反应还需要讨论研究一个化学反应还需要讨论哪些内容？哪些内容？还需要研究化学反应进行还需要研究化学反应进行的程度的程度化学平衡化学平衡思考：思考：思考思考:什么是饱和溶液？什么是饱和溶液？在一定温度下，在一定量的溶剂里，不在一定温度下，在一定量的溶剂里，不能再溶解某种溶质的溶液，叫做能再溶解某种溶质的溶液，叫做这种溶质这种溶质的饱和溶液。的饱和溶液。饱和溶液中溶质的溶饱和溶液中溶质的溶解过程完全停止了吗？解过程完全停止了吗？没有！没有！第三节第三节 化学平衡化学平衡分析：在一定温度下，将一定分析：在一定温度下，将一定质量的蔗糖溶于质量的蔗糖溶于100mL水的过程水的过程蔗糖在溶解时，一方面，蔗糖分子不断离开蔗糖在溶解时，一方面，蔗糖分子不断离开蔗糖表面扩散到水中，溶液中的蔗糖分子又蔗糖表面扩散到水中，溶液中的蔗糖分子又不断在未溶解的蔗糖表面聚集成为晶体不断在未溶解的蔗糖表面聚集成为晶体蔗糖晶体蔗糖晶体 蔗糖溶液蔗糖溶液溶解溶解结晶结晶讨论：可逆反应为什么有讨论：可逆反应为什么有“度度”的限制？的限制？“度度”是怎样产生的？是怎样产生的？V溶解溶解 V结晶结晶V溶解溶解=V结晶结晶蔗糖分子离开蔗糖表面扩散到水中蔗糖分子离开蔗糖表面扩散到水中的速率与溶解在水中的蔗糖分子在的速率与溶解在水中的蔗糖分子在蔗糖表面聚集成为晶体的速率相等。蔗糖表面聚集成为晶体的速率相等。硫酸铜晶体硫酸铜晶体饱和硫酸铜溶液饱和硫酸铜溶液过程分析：过程分析：、开始时，、开始时，v v溶解溶解 ，v v结晶结晶、然后，、然后，v v溶解溶解 ，v v结晶结晶 最大最大0逐渐减小逐渐减小逐渐增大逐渐增大建立溶解平衡，形成饱和溶液，即建立溶解平衡，形成饱和溶液，即溶解的蔗糖的质量与结晶的蔗糖质量相等，溶解的蔗糖的质量与结晶的蔗糖质量相等，固体质量不再减少了固体质量不再减少了、最后，、最后，v v溶解溶解 v v结晶，结晶，讨论：在一定条件下，达到溶解平衡后，讨论：在一定条件下，达到溶解平衡后，蔗糖晶体的质量和溶液的浓度是否变化？蔗糖晶体的质量和溶液的浓度是否变化？溶解和结晶过程是否停止？溶解和结晶过程是否停止？晶体质量和溶液的浓度不会发生改变，但晶体质量和溶液的浓度不会发生改变，但溶解和结晶过程并未停止，溶解和结晶过程并未停止，v v溶解溶解v v结晶结晶，蔗糖溶解多少则结晶多少。蔗糖溶解多少则结晶多少。“度度”的产生的产生 消耗量等于生成量，量上消耗量等于生成量，量上不再变化不再变化小结小结:3:溶解平衡溶解平衡 溶解与溶解与结晶结晶平衡时平衡时 v溶解溶解 =v结晶结晶结论结论:在一定温度下，溶质的溶解速率与在一定温度下，溶质的溶解速率与结晶速率相等，溶质的质量分数保持不变，结晶速率相等，溶质的质量分数保持不变，称为溶解平衡状态。溶解平衡是一种称为溶解平衡状态。溶解平衡是一种动态动态平衡平衡。开始时开始时 v溶解溶解 v结晶结晶（扩散）（扩散）（聚集）（聚集）那么，可逆反应的情况又怎样呢？那么，可逆反应的情况又怎样呢？在容积为在容积为1L1L的密闭容器里，加的密闭容器里，加0.01molCO0.01molCO和和0.01molH0.01molH2 2O(g),COO(g),COH H2 2O COO CO2 2H H2 21、反应刚开始时：、反应刚开始时：反应物浓度反应物浓度，正，正反应速率反应速率 生成物浓度为生成物浓度为，逆，逆反应速率为反应速率为最大最大最大最大00二、二、化学平衡的建立过程化学平衡的建立过程2、反应过程中：、反应过程中：反应物浓度反应物浓度，正反应速率，正反应速率 ，生成物浓度生成物浓度 ，逆反应速率，逆反应速率 。减小减小逐渐逐渐减小减小增大增大逐渐增大逐渐增大3、一定时间后一定时间后,必然出现：必然出现：正反应速率逆反应速率正反应速率逆反应速率V V正正V V逆逆V V正正=V=V逆逆t tV V 反应仍在进行，但是四种物质的浓度均保反应仍在进行，但是四种物质的浓度均保持不变，达到动态平衡，这就是我们今天要持不变，达到动态平衡，这就是我们今天要重点研究的重要概念重点研究的重要概念化学平衡状态化学平衡状态反应开始反应开始 V正正 V逆逆反应过程中反应过程中 V正正减小减小,V逆逆增大增大到一定时间到一定时间 V V正正V V逆逆0 0三、化学平衡三、化学平衡1 1、概念：、概念：在外界条件不变的情况下，在外界条件不变的情况下，可逆反应可逆反应进进行到一定的程度时，行到一定的程度时，V V正反应速率正反应速率=V=V逆反应速率逆反应速率，化，化学反应进行到最大限度，反应物和生成物的学反应进行到最大限度，反应物和生成物的浓度不再发生变化浓度不再发生变化，反应混合物处于化学平，反应混合物处于化学平衡状态，简称衡状态，简称化学平衡化学平衡反应条件：反应条件：2、化学平衡的性质：化学平衡的性质：温度、压强、浓度等不变温度、压强、浓度等不变可逆反应，不可逆反应一般不会出现平衡状态可逆反应，不可逆反应一般不会出现平衡状态条件不变是条件不变是基础基础研究对象：研究对象：可逆反应是可逆反应是前提前提本质：本质：v v正正 v v逆逆即即同一物质同一物质消耗速率与生成速率相等消耗速率与生成速率相等速率相等是速率相等是实质实质现象：现象：反应混合物组成成分的浓度保持不变反应混合物组成成分的浓度保持不变浓度不变是浓度不变是标志标志注意：注意：平衡时，反应混合物平衡时，反应混合物各组成成分各组成成分的的物质物质的量浓度、百分含量恒定，的量浓度、百分含量恒定，但不相等但不相等。同。同时，平衡状态下，反应时，平衡状态下，反应体系的压强恒定体系的压强恒定、反应混合气体的反应混合气体的相对分子质量相对分子质量恒定恒定3 3、化学平衡的、化学平衡的特征特征：逆、动、等、逆、动、等、定、变、同定、变、同逆：逆：研究的对象是可逆反应。研究的对象是可逆反应。动：动：化学平衡是动态平衡，虽然达到平衡状态，但正反化学平衡是动态平衡，虽然达到平衡状态，但正反应和逆反应应和逆反应并未停止，是一个并未停止，是一个动态平衡动态平衡。等：等：达到化学平衡时，达到化学平衡时，v v正正 v v逆逆0定：定：反应混合物各组分的浓度保持一定。反应混合物各组分的浓度保持一定。变：变：化学平衡建立在一定条件下，条件改变时，平衡就化学平衡建立在一定条件下，条件改变时，平衡就会被破坏，变为不平衡，并在新条件下建立新的平会被破坏，变为不平衡，并在新条件下建立新的平衡。衡。同：同：在在一定条件下，可逆反应不论是从正反应还是逆一定条件下，可逆反应不论是从正反应还是逆反应开始，还是正逆反应同时开始，只要起始浓反应开始，还是正逆反应同时开始，只要起始浓度相当，均可以建立相同的化学平衡。度相当，均可以建立相同的化学平衡。即平衡的即平衡的建立与途径无关。建立与途径无关。4、达到化学平衡的、达到化学平衡的标志标志：V正正=V逆逆和反应混合物各组分和反应混合物各组分浓度保持不变浓度保持不变是判断平衡的是判断平衡的两大主要标志。两大主要标志。直接标志：直接标志：速率关系：速率关系：v v正正 v v逆逆含量关系：含量关系：反应混合物各组分的浓度、质量分反应混合物各组分的浓度、质量分数、物质的量、数、物质的量、物质的量物质的量分数、体积分数、分子分数、体积分数、分子数之比保持不变数之比保持不变a a 同一种物质：该物质的生成速率等于它的同一种物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率。消耗速率。b b 不同的物质：速率之比等于方程式中各物不同的物质：速率之比等于方程式中各物质的计量数之比，但必须是质的计量数之比，但必须是不同方向不同方向的速率。的速率。以以反应反应mA(g)+nBmA(g)+nB(g)(g)pC(gpC(g)为例，达到为例，达到平衡的标志为：平衡的标志为：A的消耗速率与的消耗速率与A的生成速率的生成速率A的消耗速率与的消耗速率与C的的速率之比等于速率之比等于B的的生成速率与生成速率与C的的速率之比等于速率之比等于A的生成速率与的生成速率与B的的速率之比等于速率之比等于相等相等消耗消耗m m：p p生成生成n n：p p消耗消耗m m：n n异边同向，同边异向，比例计量异边同向，同边异向，比例计量例例1、一定条件下，反应、一定条件下，反应A2(g)+B2(g)2AB(g)达达到平衡的标志是到平衡的标志是A、单位时间内生成单位时间内生成n mol A2同时生成同时生成n molAB B、单位时间内生成单位时间内生成2n mol AB 同时生成同时生成n mol B2 C、单位时间内生成单位时间内生成n mol A2 同时生成同时生成n mol B2 D、单位时间内生成单位时间内生成n mol A2 同时消耗同时消耗n mol B2 例例2、一定条件下，反应、一定条件下，反应N2+3H2 2NH3达到平衡达到平衡的标志是的标志是 A、一个一个NN键键断裂的同时，有三个断裂的同时，有三个HH键键形成形成 B、一个一个NN键断裂的同时，有三个键断裂的同时，有三个HH键断裂键断裂 C、一个一个NN键断裂的同时，有六个键断裂的同时，有六个NH键键断裂断裂 D、一个一个NN键断裂的同时，有六个键断裂的同时，有六个NH键形成键形成 在判断化学平衡时，要注意化学键数与反应在判断化学平衡时，要注意化学键数与反应物质的物质的量之间的联系，同时要注意成物质的物质的量之间的联系，同时要注意成键、断键与反应方向之间的关系。键、断键与反应方向之间的关系。间接标志：间接标志：以以反应反应mA(g)+nBmA(g)+nB(g)(g)pC(gpC(g)为例为例混合气体的总压强、总体积、总物质的量不随时混合气体的总压强、总体积、总物质的量不随时间改变而间改变而 ，（适用于，（适用于）改变改变m+nm+np p 的反应的反应、混合气体的平均相对分子质量不随时间改变、混合气体的平均相对分子质量不随时间改变而而，（适用于，（适用于）改变改变m+nm+np p 的反应的反应各气体体积、体积分数、各物质的物质的量各气体体积、体积分数、各物质的物质的量、质质量量、或物质的量分数、质量分数或物质的量分数、质量分数不随时间改变不随时间改变、特殊标志：、特殊标志：对于有色物质参加反应，如果体系颜色不变，对于有色物质参加反应，如果体系颜色不变，反应达到平衡反应达到平衡对于吸热或放热反应，如果体系温度不变，对于吸热或放热反应，如果体系温度不变，反应达到平衡反应达到平衡例例3:下列说法中可以充分说明反应下列说法中可以充分说明反应:P(g)+Q(g)R(g)+S(g),在恒温下已达平衡状态的是（在恒温下已达平衡状态的是（）A.反应容器内压强不随时间变化反应容器内压强不随时间变化B.B.P和和S的生成速率相等的生成速率相等C.反应容器内反应容器内P、Q、R、S四者共存四者共存 D.反应容器内总物质的量不随时间而变化反应容器内总物质的量不随时间而变化 B在等系数的气体反应中不能作为平衡判据的是：在等系数的气体反应中不能作为平衡判据的是：气体的总压、气体的总的物质的量、混合气体的气体的总压、气体的总的物质的量、混合气体的平均相对分子质量、混合气体的密度、反应混合平均相对分子质量、混合气体的密度、反应混合物平衡时物质的量之比物平衡时物质的量之比小结 对于不同类型的可逆反应，某一物理量不对于不同类型的可逆反应，某一物理量不变是否可作为平衡已到达的标志，取决于该变是否可作为平衡已到达的标志，取决于该物理量在平衡到达前（反应过程中）是否发物理量在平衡到达前（反应过程中）是否发生变化。生变化。若是则可；否则，不行。若是则可；否则，不行。反应过程中如果哪个量在变，一旦它不变了反应过程中如果哪个量在变，一旦它不变了就可以作为判断化学反应达到平衡的标志。就可以作为判断化学反应达到平衡的标志。课堂练习：课堂练习：【】在一定温度下在一定温度下,可逆反应可逆反应A(g)+3B(g)2C(g)达到平衡的标志是（达到平衡的标志是（）A.C的生成速率与的生成速率与C分解的速率相等分解的速率相等 B.单位时间内生成单位时间内生成n molA,同时生成同时生成3n molBC.A、B、C的浓度不再变化的浓度不再变化 D.A、B、C的分子数比为的分子数比为1:3:2AC 【2】、在一定温度下，向、在一定温度下，向aL密闭容器中加密闭容器中加入入1molX气体和气体和2molY气体发生如下反应：气体发生如下反应：X(g)+2Y(g)2Z(g），），此反应达到平衡的标此反应达到平衡的标志是志是()A、容器内压强不随时间变化容器内压强不随时间变化 B、容器内各物质的浓度不随时间变化容器内各物质的浓度不随时间变化 C、容器内容器内X、Y、Z的的浓度之比为浓度之比为1:2:2D、单位时间消耗单位时间消耗0.1molX的同时生的同时生0.2molZAB【3】在一定温度下的恒容容器中在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不当下列物理量不再发生变化时再发生变化时,表明表明A(s)+3B(g)2C(g)+D(g)已达已达平衡状态的是平衡状态的是 ()A.混合气体的压强不变混合气体的压强不变 B.混合气体的密度混合气体的密度不变不变 C.B的物质的量浓度的物质的量浓度不变不变 D.气体的总物质的量气体的总物质的量不变不变 BC【4】在一定温度下在一定温度下,下列叙述不是可逆反应下列叙述不是可逆反应A(g)+3B(g)2C(g)+2D(s)达到平衡的标志的是达到平衡的标志的是 C的生成的生成 速率与速率与C的分解速率相等的分解速率相等 单位时间内生成单位时间内生成a molA,同时生成同时生成3a molB A、B、C的浓度不再变化的浓度不再变化A、B、C的分压强不再变化的分压强不再变化混合气体的总压强不再变化混合气体的总压强不再变化混合气体的物质的量不再变化混合气体的物质的量不再变化 A、B、C、D的分子数之比为的分子数之比为1:3:2:2 A.B.C.D.(A )【例例3 3】下列说法中可以充分说明反应下列说法中可以充分说明反应:P(g)+Q(gP(g)+Q(g)R(g)+S(gR(g)+S(g),),在恒温在恒温下已达平衡状态的是（）下已达平衡状态的是（）(A)P(A)P、Q Q、R R、S S的浓度不再变化的浓度不再变化 (B)P(B)P、Q Q、R R、S S的分子数比为的分子数比为1:1:11:1:1：1 1(C)(C)反应容器内反应容器内P P、Q Q、R R、S S共存共存 (D)(D)反应容器内总物质的量不随时间而变化反应容器内总物质的量不随时间而变化A【思考交流思考交流】怎样理解怎样理解反应混合物中各组分的反应混合物中各组分的浓度保持不变浓度保持不变方法小结方法小结：怎样理解：怎样理解反应混合反应混合物中各组分的浓度保持不变？物中各组分的浓度保持不变？“各组分的浓度保持不变各组分的浓度保持不变”不不能理解为与方程式的化学计量数能理解为与方程式的化学计量数成正比。也不能理解为各组分浓成正比。也不能理解为各组分浓度相等。度相等。38能够说明能够说明 N N2 2+3H+3H2 2 2NH 2NH3 3反应在密闭容器中已反应在密闭容器中已达到平衡状态的是达到平衡状态的是 ：容器内容器内N2、H2、NH3三者共存三者共存 容器内容器内N2、H2、NH3三者浓度相等三者浓度相等 容器内容器内N2、H2、NH3的浓度比恰为的浓度比恰为1:3:2t min内生成内生成1molNH3同时消耗同时消耗0.5molN2t min内，生成内，生成1molN2同时消耗同时消耗3mol H2 某时间内断裂某时间内断裂3molH-H键的同时，断裂键的同时，断裂6molN-H键键容器内质量不随时间的变化而变化容器内质量不随时间的变化而变化容器内压强不随时间的变化而变化容器内压强不随时间的变化而变化容器内密度不再发生变化容器内密度不再发生变化容器内的平均摩尔质量不再发生变化容器内的平均摩尔质量不再发生变化你你学学会会了了吗吗？（）课时小结：课时小结：一、化学平衡的建立一、化学平衡的建立化学平衡特征化学平衡特征(前提前提.对象对象.本质本质.现象现象)常见平衡常见平衡化学平衡概念化学平衡概念迁移迁移归纳归纳分析分析判定平衡状态判定平衡状态