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选修四选修四 化学反应原理化学反应原理专题二专题二 化学反应速率与化学平衡化学反应速率与化学平衡第二单元第二单元 化学平衡与平衡常数化学平衡与平衡常数化学平衡状态化学平衡状态你知道吗你知道吗炼铁高炉尾气之谜炼铁高炉尾气之谜高炉炼铁高炉炼铁 的主要反应是的主要反应是:2C+O22COFe2O3+3CO=2Fe+3CO2冶炼吨生铁所需焦炭的实际用量远高于按冶炼吨生铁所需焦炭的实际用量远高于按照化学方程式计算量，且从高炉排出的尾气照化学方程式计算量，且从高炉排出的尾气中总含有一定量的中总含有一定量的COCO气体，开始，炼铁工气体，开始，炼铁工程师们认为是程师们认为是COCO与铁矿石接触不充分之故，与铁矿石接触不充分之故，于是花了巨资建了很高的高炉，然而高炉增于是花了巨资建了很高的高炉，然而高炉增高后，高炉尾气中的高后，高炉尾气中的COCO比例竟没有改变，比例竟没有改变，这是什么原因呢？这是什么原因呢？反应反应FeFe2 2O O3 3+3CO 2Fe+3CO+3CO 2Fe+3CO2 2 的特点是高的特点是高温下既能向温下既能向正反应正反应方向进行又能向方向进行又能向逆反应逆反应方向进行，是方向进行，是可逆反应可逆反应。可逆反应可逆反应 在相同的条件下在相同的条件下,既能向既能向正反应方向正反应方向进进行行,同时又能向同时又能向逆反应方向逆反应方向进行的反应进行的反应,叫叫做可逆反应做可逆反应.(1)(1)大部分化学反应都是可逆反应。大部分化学反应都是可逆反应。(2)(2)可逆反应的可逆反应的特点特点：相同条件下，正反应和逆反应相同条件下，正反应和逆反应同时发生同时发生反应物、生成物反应物、生成物共同存在共同存在可逆反应有一定的可逆反应有一定的限度限度(反应不能进行到底反应不能进行到底)1 1、随随着着反反应应的的进进行行，反反应应物物和和生生成成物物浓浓度度如如何何变变化化？正正反反应与逆反应速率如何变化？应与逆反应速率如何变化？2 2、当当反反应应进进行行足足够够长长时时间间后后，反反应应物物和和生生成成物物浓浓度度如如何何变变化？为什么？化？为什么？3 3、当当反反应应进进行行足足够够长长时时间间后后，是否意味着反应就停止了？是否意味着反应就停止了？时间时间速速率率正反应正反应逆反应逆反应V V(正正)=V=V(逆逆)化学平衡化学平衡N2+3H2 2NH3催化剂催化剂高温高压高温高压时间时间O浓浓度度生成物生成物反应物反应物浓度保持不变浓度保持不变在在密密闭闭容容器器中中加加入入N2N2和和H2H2，发生以下反应：发生以下反应：动动动动动态平衡：动态平衡：v(正正)0；v(逆逆)0等等等等定定定定变变变变v(正正)v(逆逆)0c(B)或或 n(B)或或(B)一定一定条件改变条件改变平衡改变平衡改变逆逆逆逆化学平衡的研究对象是可逆反应化学平衡的研究对象是可逆反应化学平衡状态特征化学平衡状态特征 指在指在一定条件一定条件下的下的可逆反应可逆反应里，里，正正反应和反应和逆逆反应的反应的速率相等速率相等，反应混合物中各组分的，反应混合物中各组分的浓浓度度保持保持不变不变的状态。的状态。一、化学平衡状态一、化学平衡状态二、化学平衡状态的标志二、化学平衡状态的标志直接判断法直接判断法v(v(正正)=v()=v(逆逆)各成分的浓度保持不变各成分的浓度保持不变ADAD练习：1 1、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)A(g)+3B(g)2C(g)达到平衡的标志是（达到平衡的标志是（）A.CA.C的生成速率与的生成速率与C C的分解速率相等。的分解速率相等。B.B.单位时间生成单位时间生成n n molAmolA，同时生成，同时生成3n 3n molBmolB。C.C.单位时间生成单位时间生成B B的速率，与生成的速率，与生成C C的速率相等。的速率相等。D.D.单位时间生成单位时间生成n n molAmolA，同时生成，同时生成2n 2n molCmolC。2 2、一定温度下，对于可逆反应、一定温度下，对于可逆反应A(g)+2B(g)3C(g),A(g)+2B(g)3C(g),下列下列叙述不能说明反应达到平衡状态的是叙述不能说明反应达到平衡状态的是()()A A、A A的质量分数不随时间变化的质量分数不随时间变化B B、B B的浓度保持不变的浓度保持不变C C、A A，B B，C C 物质的量之比为物质的量之比为1 1：2 2：3 3 D D、A A，B B，C C气体体积不随时间变化气体体积不随时间变化C C练习：间接判断法间接判断法各气体的各气体的体积体积不随时间变化而变化。不随时间变化而变化。各成分的各成分的质量、物质的量、质量分数、物质的量分质量、物质的量、质量分数、物质的量分数数等不随时间变化而变化。等不随时间变化而变化。化学键化学键的断裂与形成的断裂与形成。3能够说明一个可逆反应H2(g)I2(g)2HI(g)已达到平衡状态的是()A1 mol HH键断裂的同时有1 mol HI键形成B1 mol HH键断裂的同时有2 mol HI键形成C1 mol II键断裂的同时有2 mol HI键形成D1 mol HH键断裂的同时有1 mol II键形成练习：D D4 4、对于可逆反应：、对于可逆反应：N N2 2+3H+3H2 2 2NH 2NH3 3，在一定温度在一定温度下，定容的容器中，达到平衡的标志是下，定容的容器中，达到平衡的标志是A A、容器内的压强不再发生变化容器内的压强不再发生变化B B、单位时间内，消耗多少单位时间内，消耗多少H H2 2，同时生成多少，同时生成多少H H2 2C C、氢气、氮气、氨气的量不再发生变化氢气、氮气、氨气的量不再发生变化D D、有、有1mol1molNNNN生成生成,同时有同时有6mol6molN NH H形成形成E E、混合气体的平均相对分子质量不再发生变化、混合气体的平均相对分子质量不再发生变化F F、气体的颜色不再发生变化、气体的颜色不再发生变化G G、混合气体的密度不再发生变化、混合气体的密度不再发生变化特殊标志判断法特殊标志判断法反应体系的反应体系的总压强、总物质的量、总质量、颜色、混合气总压强、总物质的量、总质量、颜色、混合气体的平均分子量、密度体的平均分子量、密度等都是等都是有条件有条件的特殊规律，视具体的特殊规律，视具体反应、具体条件决定是否可作为平衡的标志。反应、具体条件决定是否可作为平衡的标志。练习：5 5、对于可逆反应：、对于可逆反应：I I2 2(g)(g)+H+H2 2(g)(g)2HI 2HI(g)(g)，在一定，在一定温度下，定容的容器中，达到平衡的标志是温度下，定容的容器中，达到平衡的标志是A A、容器内的压强不再发生变化容器内的压强不再发生变化B B、单位时间内，消耗多少单位时间内，消耗多少H H2 2，同时生成多少，同时生成多少H H2 2C C、H H2 2、I I2 2(g)(g)、HIHI的量不再发生变化的量不再发生变化D D、体积分数：、体积分数：(HI(HI)=(I)=(I2 2)E E、混合气体的平均相对分子质量不再发生变化、混合气体的平均相对分子质量不再发生变化F F、气体的颜色不再发生变化、气体的颜色不再发生变化G G、混合气体的密度不再发生变化、混合气体的密度不再发生变化特殊标志判断法特殊标志判断法反应体系的反应体系的总压强、总物质的量、总质量、颜色、混合气总压强、总物质的量、总质量、颜色、混合气体的平均分子量、密度体的平均分子量、密度等都是等都是有条件有条件的特殊规律，视具体的特殊规律，视具体反应、具体条件决定是否可作为平衡的标志。反应、具体条件决定是否可作为平衡的标志。练习：是否平衡正、逆反应速率关系在在单位时间内消耗了单位时间内消耗了mmolA的同时生的同时生成了成了mmolA在单位时间内消耗了在单位时间内消耗了nmolB的的同时消耗了同时消耗了pmolC在单位时间内生成了在单位时间内生成了nmolB的同时消耗了的同时消耗了qmolD（均（均指指v逆逆）v(A)v(B)v(C)v(D)=m n p q v正不一定等于正不一定等于v逆逆mA(g)+n B(g)p C(g)+q D(g)不一定不一定不一定不一定平平 衡衡平平 衡衡小结小结 是是 否否 平平 衡衡混合体系中各组分的含量各各物质的物质的量或物质的量的分数一定物质的物质的量或物质的量的分数一定各物质的质量或质量分数一定各物质的质量或质量分数一定各气体的体积或体积分数一定各气体的体积或体积分数一定总总压强、总体积、总物质的量一定压强、总体积、总物质的量一定mA(g)+n B(g)pC(g)+q D(g)平平 衡衡平平 衡衡平平 衡衡不一定不一定小小 结结 是 否 平 衡压强当当m+np+q 时，总压强一定时，总压强一定（其它条件一定）（其它条件一定）当当m+n=p+q 时，总压强一定时，总压强一定（其它条件一定）（其它条件一定）混合气体的平均M当当 m+n p+q 时，时，M一定一定当当 m+n=p+q 时，时，M一定一定mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)不一定不一定不一定不一定平平 衡衡平平 衡衡小小 结结注意化学反应的特点定温定容密闭容器中密度 C(s)+CO2(g)2CO(g)(一定)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)(一定)H2(g)+I2(g)2HI(g)(一定一定)不一定不一定不一定不一定平平 衡衡小小 结结1可可逆逆反反应应：2NO2 2NOO2在在恒恒容容密密闭闭容容器器中中进进行，达到平衡状行，达到平衡状态态的的标标志是志是()单单位位时时间间内内生生成成n mol O2的的同同时时生生成成2n mol NO2单单位位时时间间内内生生成成n mol O2的的同同时时生生成成2n mol NO用用NO2、NO、O2的的物物质质的的量量浓浓度度变变化化表表示示的的反反应应速速率率之之比比为为2 2 1的的状状态态混混合合气气体体的的颜颜色色不不再再改改变变的的状状态态混混合合气气体体的的密密度度不不再再改改变变的的状状态态混混合合气气体体的的平平均均相相对对分分子子质质量量不不再再改改变变的的状状态态A B C D练习：2在一定温度下的刚性密闭容器中，当下列哪些物在一定温度下的刚性密闭容器中，当下列哪些物质量不再发生变化时，表明下述反应：质量不再发生变化时，表明下述反应：A(s)2B(g)C(g)D(g)已达到平衡状态已达到平衡状态()混合气体的压强混合气体的压强混合气体的密度混合气体的密度B的物的物质的量浓度质的量浓度气体的总物质的量气体的总物质的量混合气体的混合气体的平均相对分子质量平均相对分子质量物质物质C的百分含量的百分含量各气各气体的物质的量体的物质的量A BC D练习：
