《化学平衡状态》PPT课件.ppt

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1、专题专题2 2 化学反应与能量变化化学反应与能量变化第一单元第一单元 化学反应速率与反应限度化学反应速率与反应限度 化学反应的限度化学反应的限度化学平衡状态化学平衡状态炼铁高炉尾气之谜炼铁高炉尾气之谜高炉炼铁的主要反应是高炉炼铁的主要反应是:2C(2C(焦炭焦炭)+O)+O2 2(空气空气)=)=COCO（放出热量）（放出热量）FeFe2 2O O3 3+3CO=2Fe+3CO+3CO=2Fe+3CO2 2炼制吨生铁所需焦炭的实际用量远高于炼制吨生铁所需焦炭的实际用量远高于按照化学方程式计算所需的量，且从高炉按照化学方程式计算所需的量，且从高炉中出来的气体中含有未被利用的中出来的气体中含有未被

2、利用的COCO气体，气体，开始，炼铁工程师们认为是开始，炼铁工程师们认为是COCO与铁矿石接与铁矿石接触不充分之故，于是设法增加高炉的高度，触不充分之故，于是设法增加高炉的高度，然而高炉增高后，高炉尾气中的然而高炉增高后，高炉尾气中的COCO比例竟比例竟没有改变，这是什么原因呢？没有改变，这是什么原因呢？N N2 2 +3H+3H2 2 2NH 2NH3 3催化剂催化剂高温高压高温高压O O2 2+2H+2H2 2=2H=2H2 2O O点燃点燃n(Hn(H2 2)/mol)/mol3 33 33 33 33 3n(Nn(N2 2)/mol)/mol0.50.51 15 51010100100

3、反应结束后反应结束后H H2 2物质的量物质的量1.81.80.40.40.240.240.150.150.080.08n(Hn(H2 2)/mol)/mol2 22 22 22 22 2n(Nn(N2 2)/mol)/mol0.50.51 15 51010100100反应结束后反应结束后H H2 2物质的量物质的量1 10 00 00 00 0 思考思考：（1 1）水电解生成氢气和氧气）水电解生成氢气和氧气（2 2）氢气和氧气点燃又生成了水；）氢气和氧气点燃又生成了水；以上反应是否互为可逆反应以上反应是否互为可逆反应?为什么为什么?1、定义：在定义：在相同条件相同条件下同时向下同时向正、反正

4、、反两个方向进两个方向进行反应。行反应。正反应：从左到右进行的反应正反应：从左到右进行的反应逆反应：从右到左进行的反应逆反应：从右到左进行的反应一、可逆反应一、可逆反应2 2、可逆反应的特点：可逆反应的特点：可逆反应用可逆反应用“”表示。表示。要求：相同条件（正、逆反应的外界因素：浓要求：相同条件（正、逆反应的外界因素：浓度、温度、压强等相同）度、温度、压强等相同）反应物、生成物同时反应，任一时刻反应物、反应物、生成物同时反应，任一时刻反应物、生成物共存生成物共存体系中任一物质都有体系中任一物质都有V V正正和和V V逆逆。可逆反应有一定的反应限度。可逆反应有一定的反应限度。练习练习：下列对下

5、列对可逆反应可逆反应的认识正确的是（的认识正确的是（）A A、2 Na+Cl2 Na+Cl2 2=2NaCl=2NaCl；2NaCl=2Na+Cl2NaCl=2Na+Cl2 2 互互为可逆反应为可逆反应B B、既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行、既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应叫可逆反应的反应叫可逆反应C C、在同一条件下，同时向正、逆两个方向进行的反、在同一条件下，同时向正、逆两个方向进行的反应叫可逆反应应叫可逆反应D D、在一定条件下、在一定条件下SOSO2 2被氧化成被氧化成SOSO3 3的反应是可逆反应的反应是可逆反应CDCD点燃点燃电解电解事实上事实上,相当多

6、的化学反应都是可逆反应相当多的化学反应都是可逆反应,只不过只不过有的可逆性较弱有的可逆性较弱,有的可逆性很强有的可逆性很强.常见的典型的常见的典型的可逆反应有可逆反应有:N N2 2+3H+3H2 2 2NH 2NH3 3催化剂催化剂高温高压高温高压2SO2SO2 2+O+O2 2 2SO 2SO3 3催化剂催化剂高温高温H H2 2+I+I2 2(g)(g)2HI 2HI ClCl2 2+H+H2 2O HCl+HClOO HCl+HClO弱电解质的电离：弱电解质的电离：此条件下进行到什么时候达到了这个此条件下进行到什么时候达到了这个反应的限度反应的限度?此时的反应是否此时的反应是否停止停止

7、了？了？此时为何此时为何3 3种物质的浓度种物质的浓度保持不变保持不变?分析分析：某温度和压强下的密闭容器中某温度和压强下的密闭容器中,2SO,2SO2 2+O+O2 2 2SO 2SO3 3催化剂催化剂 时间时间 （min)min)物质的量物质的量浓度浓度(mol/L)(mol/L)0 01010202030304040505060607070SOSO2 21 10.70.70.50.50.350.350.20.20.10.10.10.10.10.1O O2 20.50.50.350.350.250.250.180.180.10.10.050.050.050.050.050.05SOSO3

8、30 00.30.30.50.50.650.650.80.80.90.90.90.90.90.9 分析分析：在密闭容器中加入在密闭容器中加入3molH3molH2 2和和1mol N1mol N2 2反应：反应：N N2 2+3H+3H2 2 2NH 2NH3 3催化剂催化剂高温高压高温高压时间时间反应物浓度反应物浓度生成物浓度生成物浓度正反应速率正反应速率逆反应速率逆反应速率t0时时t0t1间间t1时及以时及以后后最大最大最小最小最大最大最小最小逐渐减小逐渐减小逐渐减小逐渐减小逐渐增大逐渐增大逐渐增大逐渐增大达到最小值，达到最小值，不再变化不再变化达到最大值，达到最大值，不再变化不再变化正反

9、应速率正反应速率=逆反应速率逆反应速率 0 0，反应过程中正、逆反应速率变化特点：反应过程中正、逆反应速率变化特点：v v正正v v逆逆正正=逆逆反反应应速速率率反应时间反应时间t t0 0t t0 0C C t tH H2 2 NHNH3 3N N2 2 t t0 0 t t1 1 练习练习11：在一定条件下，某容器内充入在一定条件下，某容器内充入N N2 2和和H H2 2合成合成氨氨:，以下叙述中错误的是，以下叙述中错误的是()()A A、开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零。、开始反应时，正反应速率最大，逆反应速率为零。B B、随着反应的进行，正反应速率减小，最后降为零。、随着反

10、应的进行，正反应速率减小，最后降为零。C C、随着反应的进行，正反应速率减小，逆反应速率、随着反应的进行，正反应速率减小，逆反应速率增大，最后相等。增大，最后相等。D D、在反应过程中，正反应速率的减小等于逆反应速、在反应过程中，正反应速率的减小等于逆反应速率的增加。率的增加。BDBDN N2 2+3H+3H2 2 2NH 2NH3 3催化剂催化剂高温高压高温高压（1 1）概念：）概念：化学平衡状态化学平衡状态就是指在一定条件下的就是指在一定条件下的可逆反应里，可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，正反应速率和逆反应速率相等，反反应物和生成物的应物和生成物的浓度浓度不再发生变化的状态不再发生

11、变化的状态（2 2）化学平衡状态的特征：化学平衡状态的特征：逆、等、动、定、变。逆、等、动、定、变。逆：逆：研究的对象是研究的对象是可逆反应。可逆反应。等：等：v(v(正正)v(v(逆逆)0 0。动：动：是是动态平衡动态平衡，正、逆反应还在不断进行，正、逆反应还在不断进行，正、逆反应速率相等，但不等于零。正、逆反应速率相等，但不等于零。定：定：平衡时反应混合物中平衡时反应混合物中各组分的浓度各组分的浓度保持不变。保持不变。变：变：改变外界条件时，平衡会发生移动（旧的平衡改变外界条件时，平衡会发生移动（旧的平衡将被破坏，并在新的条件下建立将被破坏，并在新的条件下建立新的平衡新的平衡）一、化学平衡

12、状态一、化学平衡状态 练习练习11：在密闭容器中充入在密闭容器中充入SOSO2 2和和O O2 2，在一定条件，在一定条件下反应：下反应：2SO2SO2 2O O2 2 2SO 2SO3 3，再充入一定量由，再充入一定量由1818O O原子组成的氧气，在达到平衡时，原子组成的氧气，在达到平衡时，1818O O存在于（存在于（）A A、只存在于氧气中、只存在于氧气中 B B、只存在于、只存在于O O2 2和和SOSO3 3中中C C、只存在于、只存在于SOSO2 2和和SOSO3 3中中D D、SOSO2 2、SOSO3 3、O O2 2中都有可能存在。中都有可能存在。D D 练练习习22：在在

13、一一定定量量的的密密闭闭容容器器中中进进行行反反应应：2SO2SO2 2(g)(g)O O2 2(g)(g)2SO2SO3 3(g)(g)。已已知知反反应应过过程程中中某某一一时时刻刻SOSO2 2、O O2 2、SOSO3 3的的浓浓度度分分别别为为0.2 0.2 mol/Lmol/L、0.1 0.1 mol/Lmol/L、0.2 0.2 mol/Lmol/L，当当反反应应达达到到平平衡衡时时，可可能能存存在的数据是在的数据是()A ASOSO2 2为为0.4 mol/L0.4 mol/L，O O2 2为为0.2 mol/L0.2 mol/LB BSOSO2 2为为0.25 mol/L0.2

14、5 mol/LC CSOSO2 2、SOSO3 3均均为为0.15 mol/L0.15 mol/LD DSOSO3 3为为0.40 mol/L0.40 mol/LB B（3 3）化学反应平衡的标志（判断依据）化学反应平衡的标志（判断依据）：1)1)本本质质特征：特征：v v(正正)v v(逆逆)0 0；分析分析：如何理解如何理解V(V(正正)V(V(逆逆)?)?例如，一定条件下，可逆反应例如，一定条件下，可逆反应N N2 23H3H2 2 2NH2NH3 3，对该可逆反应，表示正、逆反应速率可以用，对该可逆反应，表示正、逆反应速率可以用N N2 2或或H H2 2或或NHNH3 3来表示：来表

15、示：1 1）单位时间内，有）单位时间内，有1molN1molN2 2反应掉，同时有反应掉，同时有1molN1molN2 2生成生成2 2）单位时间内，有）单位时间内，有3molH3molH2 2反应掉，同时有反应掉，同时有2molNH2molNH3 3反应掉反应掉3 3）单位时间内，有）单位时间内，有1molN1molN2 2生成，同时有生成，同时有2molNH2molNH3 3生成生成以上均表示以上均表示V(V(正正)V(V(逆逆)方法方法：有有V(V(正正)、V(V(逆逆)，相同物质相同物质V(V(正正)、V(V(逆逆)相同，不同物质相同，不同物质V(V(正正)、V(V(逆逆)相当。相当。

16、练练习习：可可逆逆反反应应N N2 23H3H2 2 2NH2NH3 3的的正正、逆逆反反应应速速率率可可用用各各反反应应物物或或生生成成物物浓浓度度的的变变化化来来表表示示。下下列列各关系中能各关系中能说说明反明反应应已达到平衡状已达到平衡状态态的是的是()A A3 3v v正正(N(N2 2)v v正正(H(H2 2)B Bv v正正(N(N2 2)v v逆逆(NH(NH3 3)C C2 2v v正正(H(H2 2)3 3v v逆逆(NH(NH3 3)D Dv v正正(N(N2 2)3 3v v逆逆(H(H2 2)E E v v (N(N2 2)：v v (H(H2 2)：v v (NH(

17、NH3 3)=1)=1：3 3：2 2C C（3 3）化学反应平衡的标志（判断依据）：化学反应平衡的标志（判断依据）：2)现现象特征：反象特征：反应应混合物中各混合物中各组组分含量保持不分含量保持不变变。分析分析：如何理解如何理解各各组组分含量保持不分含量保持不变变？各各组组分含量：分含量：指反指反应应体系中某一物体系中某一物质质的的质质量、物量、物质质的量（的量（浓浓度、比例）、度、比例）、质质量分数、气体体量分数、气体体积积分数分数。练习练习11：N N2 2+3H+3H2 2 2NH2NH3 3 反应达到平衡时，下反应达到平衡时，下列说法正确的是列说法正确的是 （）A.NA.N2 2和和

18、H H2 2不再化合了不再化合了 B.NB.N2 2、H H2 2、NHNH3 3的浓度相等的浓度相等C.C.平衡建立前体系的总质量在不断变化而平衡建平衡建立前体系的总质量在不断变化而平衡建立后体系的总质量就不再变了立后体系的总质量就不再变了D.ND.N2 2、H H2 2、NHNH3 3的浓度保持不变的浓度保持不变D D 练习练习22：在一定温度下，可逆反应在一定温度下，可逆反应A+3B 2CA+3B 2C达到平衡状态的标志是（达到平衡状态的标志是（）A A、C C生成的速率与分解的速率相等生成的速率与分解的速率相等B B、A A、B B、C C的浓度不在发生变化的浓度不在发生变化C C、单

19、位时间内，生成、单位时间内，生成nmolAnmolA，同时生成，同时生成3nmolB3nmolBD D、A A、B B、C C的分子数之比为的分子数之比为1 1：3 3：2 2ABAB 拓展拓展：判断化学平衡状态的其他方法判断化学平衡状态的其他方法注意：用注意：用某一某一物理量判断平衡状态的要求是：物理量判断平衡状态的要求是：（平衡建立前这一物理量时刻在（平衡建立前这一物理量时刻在变变，平衡之后，平衡之后保持保持恒定恒定）练习练习11：反应反应A A、；B B、。下列物理量能否作为下列物理量能否作为判断可逆反应达到化学平衡状态。判断可逆反应达到化学平衡状态。2SO2SO2 2+O+O2 2 2

20、SO 2SO3 3催化剂催化剂高温高温H H2 2+I+I2 2(g)(g)2HI 2HI 2.2.体系总压强保持不变；体系总压强保持不变；3.3.体系总体积保持不变；体系总体积保持不变；1.1.体系总物质的量保持不变；体系总物质的量保持不变；4.4.体系颜色不变体系颜色不变 ；19 练习练习22：在一定温度下，反应在一定温度下，反应A A2 2(g)+B(g)+B2 2(g)(g)2AB(g)2AB(g)达到平衡的标志是达到平衡的标志是（）A.A.单位时间内生成单位时间内生成n mol An mol A2 2 的同时生成的同时生成2n molAB 2n molAB B.B.单位时间内生成单位

21、时间内生成n mol An mol A2 2 同时生成同时生成n mol Bn mol B2 2C.C.容器内反应混合物的总物质的量不随时间改变。容器内反应混合物的总物质的量不随时间改变。D.D.容器内的总压强不随时间变化容器内的总压强不随时间变化E.E.各物质浓度的比各物质浓度的比c(Ac(A2 2):c(B):c(B2 2):c(AB)=1:1:2):c(AB)=1:1:2 A A 练练习习33：可可逆逆反反应应2NO2NO2 22NO2NOO O2 2在在体体积积不不变变的的密密闭闭容器中反容器中反应应，达到平衡状，达到平衡状态态的的标标志是志是()单单位位时间时间内生成内生成n n m

22、ol O mol O2 2的同的同时时生成生成2 2n n mol NO mol NO单单位位时间时间内生成内生成n n mol O mol O2 2的同的同时时生成生成2 2n n mol NO mol NO2 2用用NONO2 2、NONO、O O2 2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之比率之比为为2 22 21 1的状的状态态混合气体的混合气体的颜颜色不再改色不再改变变的状的状态态混合气体的密度不再改混合气体的密度不再改变变的状的状态态A AB BC C D DB B3 3、一定温度下、一定温度下.密密闭容器内容器内2NO2NO2 2 2NO+O2NO+O2

23、 2 达到平衡的达到平衡的标志是（志是（）A.A.单位位时间内生成内生成n molOn molO2 2，同，同时生成生成2n molNO2n molNO2 2B.B.单位位时间内生成内生成n molOn molO2 2，同，同时生成生成2n molNO2n molNOC.C.用用NONO2.2.NO.ONO.O2 2表示的反表示的反应速率之比速率之比为2:2:12:2:1D.D.混合物的混合物的颜色不再改色不再改变A.D有关化学平衡的有关化学平衡的计计算方法算方法1计计算模式算模式设设a molL1、b molL1分分别别为为A、B两两物物质质的的起起始始浓浓度度，mx molL1为为反反应应

24、物物A的的转转化化浓浓度度，nx molL1为为B的的转转化化浓浓度，度，则则：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)c始始 a b00c mx nx px qxC平平 amx bnx px qx2基本步基本步骤骤(1)确定反确定反应应物或生成物的起始加入量。物或生成物的起始加入量。(2)确定反确定反应过应过程中各物程中各物质质的的变变化量。化量。(3)确定平衡确定平衡时时各物各物质质的平衡量。的平衡量。(4)依据依据题题干中的条件建立等式关系干中的条件建立等式关系进进行解答。行解答。注注意意：化化学学平平衡衡状状态态的的建建立立与与反反应应的的途途径径无无关关，只与最初加入物只与最初加入物

25、质质的物的物质质的量有关。的量有关。3有关化学平衡的有关化学平衡的计计算算(1)反反应应物的物的转转化率化率(2)生成物的产率生成物的产率(3)某组分的体积分数某组分的体积分数 练习练习：恒温下，将恒温下，将a a mol N mol N2 2与与b b mol H mol H2 2的混合气体的混合气体通入一个固定容通入一个固定容积积的密的密闭闭容器中，容器中，发发生如下反生如下反应应：N N2 2+3H+3H2 2 2NH2NH3 3(1)(1)若反若反应进应进行到某行到某时时刻刻t t时时，n n(N(N2 2)13 mol13 mol，n n(NH(NH3 3)6 mol6 mol，计计

26、算算a a的的值值。(2)(2)反反应应达到平衡达到平衡时时，混合气体的体，混合气体的体积为积为716.8 L(716.8 L(标标准状况下准状况下)，其中，其中NHNH3 3的含量的含量(体体积积分数分数)为为25%25%。计计算算平衡平衡时时NHNH3 3的物的物质质的量。的量。(3)(3)原混合气体与平衡混合气体的原混合气体与平衡混合气体的总总物物质质的量之比的量之比(写写出最出最简简整数比，下同整数比，下同)，n n始始n n平平_。(4)原混合气体中，原混合气体中，ab_。(5)达达到到平平衡衡时时，N2和和H2的的转转化化率率之之比比，(N2)(H2)_。a=a=1616n(n(N

27、HNH3 3)=8 mol)=8 mol5 54 42 23 31 12 2练习练习可逆反应达到平衡的重要特征（）可逆反应达到平衡的重要特征（）A.A.反应停止了反应停止了B.B.正、逆反应速率都为零正、逆反应速率都为零C.C.反应物和生成物的浓度相等反应物和生成物的浓度相等D.D.正、逆反应的速率相等正、逆反应的速率相等D D对于可逆反应对于可逆反应M MN QN Q达到平衡状态时，达到平衡状态时，下列说法正确的是（下列说法正确的是（）A.MA.M、N N、Q Q三种物质的浓度一定相等三种物质的浓度一定相等B.MB.M、N N全部变成了全部变成了Q QC.MC.M、N N、Q Q的浓度都保持

28、不变的浓度都保持不变D.D.反应已经停止反应已经停止C27练习练习1 1 在一定温度下的固定体积的容器中反应，反应在一定温度下的固定体积的容器中反应，反应N N2 2（g g）+3H+3H2 2（g g）2NH2NH3 3(g)(g)达到平衡的标志是达到平衡的标志是（）A.3V(NA.3V(N2 2)正正V(HV(H2 2)正正 B.2 V(HB.2 V(H2 2)正正 3V(NH3V(NH3 3)逆逆C C单位时间内生成单位时间内生成1 mol 1 mol 氮气，同时生成氮气，同时生成2 mol2 mol氨气氨气 DD容器内反应混合物的总物质的量不随时间改变。容器内反应混合物的总物质的量不随

29、时间改变。E E容器内的总压强不随时间变化容器内的总压强不随时间变化F F各物质浓度的比各物质浓度的比:1:3:2:1:3:2下列说法可以证明反应下列说法可以证明反应N2+3H2 2NH3 已达平衡状态的是已达平衡状态的是 ()A.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有3个个HH键形成键形成B.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有3个个HH键断裂键断裂C.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有6个个NH键断裂键断裂D.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有6个个NH键形成键形成A、C 随堂练习随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

30、志是（）达到平衡的标志是（）A.A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nmolA,同时生同时生3nmolBC.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1:3:2C14CO2 +C CO，达到化学平衡后，达到化学平衡后，平衡混合物中含平衡混合物中含14C的粒子有的粒子有 。14CO2、14C、14CO3、化学平衡状态的判定、化学平衡状态的判定对于可逆反应对于可逆反应m A(g)n B(g)+p C(g)在一在一定条件下达到平衡状态有以下几个标志定条件下达到平衡状态有以下几个标志(1)A的生成速率和分解速率相等的生成速率和分解速率相等(2)单位时间生成单位时间生成n mol B和和p mol C的同时，生成的同时，生成m mol A（3）A、B、C的物质的量不再改变的物质的量不再改变（4）A、B、C的浓度不再改变的浓度不再改变（5）A、B、C的百分含量不再改变的百分含量不再改变