【人教版创新设计】2011届高考化学一轮复习 第1课时 化学平衡状态 化学平衡常数课件 新人教版.ppt
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1、1. 了了解化学反应的可逆性。解化学反应的可逆性。2结合图象考查化学平衡建立的过程。结合图象考查化学平衡建立的过程。3化学平衡状态的分析、判断与比较。化学平衡状态的分析、判断与比较。4理解化学平衡常数的含义,能够利用化学平衡常数进行简单的计算,并判断理解化学平衡常数的含义,能够利用化学平衡常数进行简单的计算,并判断 反应进行的方向。反应进行的方向。 第二节第二节 化学平衡和化学反应进行的方向化学平衡和化学反应进行的方向第第1 1课时课时 化学平衡状态化学平衡状态 化学平衡常数化学平衡常数1可逆反应可逆反应在在 条件下,既能向条件下,既能向 方向进行又能向方向进行又能向 方向进行的反应。方向进行
2、的反应。2化学平衡状态化学平衡状态化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应里,当化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应里,当 与与 相等时,相等时,反应混合物中各组分的反应混合物中各组分的 保持不变的状态,称为化学平衡状态。保持不变的状态,称为化学平衡状态。相同相同正反应正反应逆反应逆反应正反应速率正反应速率逆反应速率逆反应速率质量或浓度质量或浓度3化学平衡状态的特征化学平衡状态的特征(1)逆:研究对象必须是逆:研究对象必须是 反应。反应。(2)动:化学平衡是动:化学平衡是 平衡,达到平衡时平衡,达到平衡时v正正v逆逆 0,即:正、逆反应仍在即:正、逆反应仍在 进行。进行。(3)等:正反应速率等
3、:正反应速率 逆反应速率,是化学平衡的实质。逆反应速率,是化学平衡的实质。(4)定:各组分物质的量浓度保持定:各组分物质的量浓度保持 ,反应混合物的百分组成,反应混合物的百分组成 。(5)变:化学平衡状态是有条件的、暂时的,改变影响平衡的外界条件,变:化学平衡状态是有条件的、暂时的,改变影响平衡的外界条件,平衡会发生平衡会发生 ,达到新的平衡。,达到新的平衡。 可逆可逆动态动态继续继续不变不变不变不变移动移动1概念概念在一定温度下,当一个在一定温度下,当一个 达到平衡状态时,生成物达到平衡状态时,生成物 与与反应物反应物 的比值是一个常数,用符号的比值是一个常数,用符号 表示。表示。2表达式表
4、达式对于反应对于反应mA(g)nB(g) pC(g)qD(g),K 。3平衡常数的应用和注意事项平衡常数的应用和注意事项(1)在不同条件下进行的同一可逆反应,在不同条件下进行的同一可逆反应,K值越大,反应物的转化率值越大,反应物的转化率 ,正反应进行的程度正反应进行的程度 。可逆反应可逆反应浓度计量数次方的乘积浓度计量数次方的乘积浓度计量数次方的乘积浓度计量数次方的乘积K越大越大越高越高3平衡常数的应用和注意事项平衡常数的应用和注意事项(1)在不同条件下进行的同一可逆反应,在不同条件下进行的同一可逆反应,K值越大,反应物的转化率值越大,反应物的转化率 ,正反应进行的程度正反应进行的程度 。(2
5、)平衡常数只与平衡常数只与 有关,与其他因素无关。有关,与其他因素无关。(3) 和和 的浓度通常看作常数的浓度通常看作常数“ “1”,不计入平衡常数表达式中。,不计入平衡常数表达式中。思考:思考:反应:反应:3H2N2 2NH3 H2 N2 NH3的化学平衡常数相等吗?的化学平衡常数相等吗?越大越大越高越高温度温度固体固体纯液体纯液体提示:提示:化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变,则平衡常化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变,则平衡常数改变。若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数数改变。若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小,尽管是同
6、一反应,平衡常数也会改变。也会改变。1v正正v逆逆。指指的是同一物质的正反应速率与逆反应速率相等。的是同一物质的正反应速率与逆反应速率相等。2反应混合物中各组分的含量反应混合物中各组分的含量(质量分数,体积分数,物质的量分数质量分数,体积分数,物质的量分数)保持不变。保持不变。3反应类型分析反应类型分析(如下表所示如下表所示)对于密闭容器中的反应对于密闭容器中的反应mA(g)nB(g) pC(g)qD(g),根据对化学平衡概,根据对化学平衡概念的理解,判断下列各情况,是否达到平衡。念的理解,判断下列各情况,是否达到平衡。可能的情况举例可能的情况举例是否已达平衡是否已达平衡混合物体混合物体系中系
7、中各成分的各成分的含量含量各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡平衡各物质的质量或各物质的质量分数一定各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡平衡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平衡平衡总压强、总体积、总物质的量一定总压强、总体积、总物质的量一定不一定平衡不一定平衡正、逆反正、逆反应速率的应速率的关系关系在单位时间内消耗了在单位时间内消耗了m mol A同时生成同时生成m mol A,即即v正正v逆逆平衡平衡在单位时间内消耗了在单位时间内消耗了n mol B同时生成同时生成p mol C不一定平衡不一定平衡v(A)v(B)v(
8、C)v(D)mnpq,v正正不一定等不一定等于于v逆逆不一定平衡不一定平衡在单位时间内生成了在单位时间内生成了n mol B,同时消耗,同时消耗q mol D不一定平衡不一定平衡压强压强压强不再变化,当压强不再变化,当mnpq时时平衡平衡压强不再变化,当压强不再变化,当mnpq时时不一定平衡不一定平衡混合气体的平混合气体的平均相对分均相对分子质量子质量(Mr)Mr一定,当一定,当mnpq时时平衡平衡Mr一定,当一定,当mnpq时时不一定平衡不一定平衡温度温度任何化学反应都伴随着能量变化,在其他条件不任何化学反应都伴随着能量变化,在其他条件不变的情况下,体系温度一定时变的情况下,体系温度一定时平
9、衡平衡气体的密度气体的密度密度一定密度一定不一定平衡不一定平衡颜色颜色反应体系内有色物质的颜色不变,就是有色物质反应体系内有色物质的颜色不变,就是有色物质的浓度不变的浓度不变平衡平衡【例【例1】 一一定条件下可逆反应:定条件下可逆反应:2NO2(g) 2NO(g)O2(g),在体积固定的密闭容器,在体积固定的密闭容器中,达到平衡状态的标志是中,达到平衡状态的标志是()单位时间内生成单位时间内生成n mol O2的同时生成的同时生成2n mol NO2单位时间内生成单位时间内生成n mol O2的的同时生成同时生成2n mol NO用用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为表示的反应速率的比为2
10、 2 1的状态的状态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混合气混合气体的压强不再改变的状态体的压强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混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A B C D全部全部解析:解析:化化学平衡状态的根本标志是:学平衡状态的根本标志是:本质:本质:v(正正)v(逆逆),现象:各组分百现象:各组分百分含量不变。解答该题时,要牢牢抓住两个根本标志,并明确气体的颜色、密度、分含量不变。解答该题时,要牢牢抓住两个根本标志,并明确气体的颜色、密度、压强、平均相对分子质量的变化与根本标志间
11、的关系,才能全面分析,顺利解答。压强、平均相对分子质量的变化与根本标志间的关系,才能全面分析,顺利解答。本题不仅考查了化学平衡的直接标志,也要求对化学平衡的间接标志进行分析,本题不仅考查了化学平衡的直接标志,也要求对化学平衡的间接标志进行分析,判断。判断。中单位时间内生成中单位时间内生成n mol O2必消耗必消耗2n mol NO2,而生成,而生成2n mol NO2时,时,必消耗必消耗n mol O2,能说明反应达到平衡。,能说明反应达到平衡。不能说明。不能说明。中无论达到平衡与否,中无论达到平衡与否,化学反应速率都等于化学计量数之比。化学反应速率都等于化学计量数之比。有有色气体的颜色不变
12、,则表示物质的浓度不再变化,说明反应已达到平衡。色气体的颜色不变,则表示物质的浓度不再变化,说明反应已达到平衡。体积固定、气体质量反应前后守恒,密度始终不变。体积固定、气体质量反应前后守恒,密度始终不变。反应前后反应前后vg0,压强不,压强不变,意味着各物质的含量不再变化。变,意味着各物质的含量不再变化。由于气体的质量不变,气体的平均相对分由于气体的质量不变,气体的平均相对分子质量不变时,说明气体中各物质的物质的量不变,该反应子质量不变时,说明气体中各物质的物质的量不变,该反应vg0,能说明反应,能说明反应达到平衡。达到平衡。答案:答案:A(1)化化学平衡研究的对象:封闭体系的可逆反应。只有可
13、逆反应才有可能存在化学学平衡研究的对象:封闭体系的可逆反应。只有可逆反应才有可能存在化学平衡状态。平衡状态。(2)“v(正正)v(逆逆)”,是化学平衡状态微观本质的条件,其含义可简单地理解为:对,是化学平衡状态微观本质的条件,其含义可简单地理解为:对反应物或生成物中同一物质而言,其生成速率等于消耗速率。反应物或生成物中同一物质而言,其生成速率等于消耗速率。“反应混合物中各反应混合物中各组分的浓度不变组分的浓度不变”是平衡状态的宏观表现,是是平衡状态的宏观表现,是v(正正)v(逆逆)的必然结果。的必然结果。(3)平衡状态直接规定了在一定条件下可逆反应进行的程度大小,也是可逆反应进平衡状态直接规定
14、了在一定条件下可逆反应进行的程度大小,也是可逆反应进行到最大限度的结果。行到最大限度的结果。(4)从化学平衡的特征判断可逆反应是否达到化学平衡时,要特别注意外界条件从化学平衡的特征判断可逆反应是否达到化学平衡时,要特别注意外界条件的限制及反应本身的特点,如的限制及反应本身的特点,如“恒温、恒容恒温、恒容”、“体积可变体积可变”、“体积不变体积不变”、“全是气体参加全是气体参加”等。等。1在在一定温度下的定容容器中,当下列哪些物理量不再发生变化时,表明反一定温度下的定容容器中,当下列哪些物理量不再发生变化时,表明反应应A(g)2B(g)=C(g)D(g)已达到平衡状态的是已达到平衡状态的是()混
15、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的物质的量浓度的物质的量浓度混合气混合气体总物质的量体总物质的量混合气体的平均相对分子质量混合气体的平均相对分子质量v(C)与与v(D)的比值的比值混合气体总质量混合气体总质量 混合气体总体积混合气体总体积A B C D解析:解析:由由于是定容容器,反应前后气体的质量不变,故反应中气体的密度于是定容容器,反应前后气体的质量不变,故反应中气体的密度始终保持不变,故不能作为判断是否达到平衡状态的依据,同理始终保持不变,故不能作为判断是否达到平衡状态的依据,同理不正确;不正确;反应速率之比等于反应方程式中的计量数之比,故不论是否达到平衡,它反应
16、速率之比等于反应方程式中的计量数之比,故不论是否达到平衡,它们的速率比值总是计量数之比,故不正确;们的速率比值总是计量数之比,故不正确;由于反应物生成物全部是气体,由于反应物生成物全部是气体,根据质量守恒,不论是否达到平衡,气体总质量保持不变,故不正确;综上根据质量守恒,不论是否达到平衡,气体总质量保持不变,故不正确;综上所述,选项所述,选项B符合题意。符合题意。答案:答案:B1含义含义在一定条件下在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压恒温恒容或恒温恒压),对同一可逆反应体系,起始时加入物质的,对同一可逆反应体系,起始时加入物质的物质的量不同,而达到化学平衡时,同种物质的百分含量相同,即为等效平衡。
17、物质的量不同,而达到化学平衡时,同种物质的百分含量相同,即为等效平衡。2分析方法分析方法按照化学方程式的化学计量数关系,把起始物转化为方程式同一半边的物质,通按照化学方程式的化学计量数关系,把起始物转化为方程式同一半边的物质,通过对比两种情况下对应组分的起始量是相等,还是等比,来判断化学平衡是否等过对比两种情况下对应组分的起始量是相等,还是等比,来判断化学平衡是否等效。效。3分类及判断方法分类及判断方法(1)对于恒温、恒容条件下,气体体积有变化的反应对于恒温、恒容条件下,气体体积有变化的反应如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质,其物质的量如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同
18、一半边的物质,其物质的量与对应组分的起始加入量相同,则建立的化学平衡状态是等效的。与对应组分的起始加入量相同,则建立的化学平衡状态是等效的。如合成氨反应,初始充入如合成氨反应,初始充入1 mol N2和和3 mol H2:N2(g) 3H2(g) 2NH3(g)起始量:起始量: 1 mol3 mol0(从正反应开始从正反应开始)等效于:等效于: 0 0 2 mol(从逆反应开始从逆反应开始)起始量:起始量: a mol b mol c mol则则a 1且且b 3时与原平衡是等效平衡时与原平衡是等效平衡(2)对于恒温、恒容条件下气体体积不变的反应对于恒温、恒容条件下气体体积不变的反应如果按方程式
19、的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质,其物质的量之比如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质,其物质的量之比与对应组分的起始加入量之比相同,则建立的化学平衡是等效的。例如:与对应组分的起始加入量之比相同,则建立的化学平衡是等效的。例如: H2(g)I2(g) 2HI(g)1 mol 1 mol 0 mol2 mol 2 mol 1 mol上述两种配比,按方程式中化学计量关系均转化为反应物,两种情况下上述两种配比,按方程式中化学计量关系均转化为反应物,两种情况下H2与与I2(g)的物质的量比均为的物质的量比均为1 1,因此上述两种情况下建立的化学平衡状态是等,因此上述两种情况下建
20、立的化学平衡状态是等效的。效的。(3)对于恒温、恒压条件下的可逆反应对于恒温、恒压条件下的可逆反应(气体体积有变化的反应或气体体积不气体体积有变化的反应或气体体积不变的反应变的反应)如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质,其物质的量之如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一半边的物质,其物质的量之比与对应组分的起始加入量之比相同,则建立的化学平衡状态是等效的。比与对应组分的起始加入量之比相同,则建立的化学平衡状态是等效的。注意:注意:三种情况下的等效均指的是平衡混合物中各组分的百分含量保持不变。实三种情况下的等效均指的是平衡混合物中各组分的百分含量保持不变。实际上三种等效是有差
21、别的,第际上三种等效是有差别的,第(1)种情况是绝对等效种情况是绝对等效(包括浓度、密度、平均相对包括浓度、密度、平均相对分子质量等都相等分子质量等都相等),而在第,而在第(2)、(3)种情况下,物质的量等存在倍数关系。种情况下,物质的量等存在倍数关系。 【例【例2】 向向某密闭容器中充入某密闭容器中充入1 mol CO和和2 mol H2O(g),发生反应:,发生反应:COH2O(g) CO2H2。当反应达到平衡时,。当反应达到平衡时,CO的体积分数为的体积分数为x。若维持容器。若维持容器的体积和温度不变,起始物质按下列四种配比充入该容器中,达到平衡时的体积和温度不变,起始物质按下列四种配比
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