2021届高考化学一轮复习 第7章 化学反应速率和化学平衡 第1课时 化学平衡状态 化学平衡常数课件.ppt
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1、1.了了解化学反解化学反应应的可逆性。的可逆性。2结结合合图图象考象考查查化学平衡建立的化学平衡建立的过过程。程。3化学平衡状化学平衡状态态的分析、判断与比的分析、判断与比较较。4理解化学平衡常数的含理解化学平衡常数的含义义,能,能够够利用化学平衡常数利用化学平衡常数进进行行简单简单的的计计算,并判断算,并判断 反反应进应进行的方向。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。方向进行的反应
2、。2化学平衡状态化学平衡状态化化学学平平衡衡状状态态是是指指在在一一定定条条件件下下的的可可逆逆反反应应里里,当当 与与 相相等等时时,反反应应混合物中各组分的混合物中各组分的 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:正反应速
3、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表达式表达式对于反应
4、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)平衡常数只与
5、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的化学平衡常数相等吗吗?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,尽管是同一反应,平衡常数也会改
6、变。也会改变。1v正正v逆逆。指指的是同一物的是同一物质质的正反的正反应应速率与逆反速率与逆反应应速率相等。速率相等。2反反应应混合物中各混合物中各组组分的含量分的含量(质质量分数,体量分数,体积积分数,物分数,物质质的量分数的量分数)保持不保持不变变。3反反应类应类型分析型分析(如下表所示如下表所示)对对于于密密闭闭容容器器中中的的反反应应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g),根根据据对对化化学学平平衡衡概概念念的理解,判断下列各情况,是否达到平衡。的理解,判断下列各情况,是否达到平衡。可能的情况可能的情况举举例例是否已达平衡是否已达平衡混合物体混合物体系中系中各成分的各成分的含量含量各
7、物各物质质的物的物质质的量或各物的量或各物质质的物的物质质的量分数一定的量分数一定平衡平衡各物各物质质的的质质量或各物量或各物质质的的质质量分数一定量分数一定平衡平衡各气体的体各气体的体积积或体或体积积分数一定分数一定平衡平衡总压总压强强、总总体体积积、总总物物质质的量一定的量一定不一定平衡不一定平衡正、逆反正、逆反应应速率的速率的关系关系在在单单位位时间时间内消耗了内消耗了m mol A同同时时生成生成m mol A,即即v正正v逆逆平衡平衡在在单单位位时间时间内消耗了内消耗了n mol B同同时时生成生成p mol C不一定平衡不一定平衡v(A)v(B)v(C)v(D)mnpq,v正正不一
8、定等于不一定等于v逆逆不一定平衡不一定平衡在在单单位位时间时间内生成了内生成了n mol B,同,同时时消耗消耗q mol D不一定平衡不一定平衡压压强强压压强强不再不再变变化,当化,当mnpq时时平衡平衡压压强强不再不再变变化,当化,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均相对对分分子子质质量量(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任何化学反应应都伴随着能量都伴随着能量变变化,在其他条件不化,在其他条件不变变的情况下,体系温度一定的情况下,体系温度一定时时平衡平衡气体的密度气体的密度密度一
9、定密度一定不一定平衡不一定平衡颜颜色色反反应应体系内有色物体系内有色物质质的的颜颜色不色不变变,就是有色物,就是有色物质质的的浓浓度不度不变变平衡平衡【例例1】一一定定条条件件下下可可逆逆反反应应:2NO2(g)2NO(g)O2(g),在在体体积积固固定定的的密密闭闭容容器器中中,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表表示示的的反反应应速速率率的的比比为为2 2 1的的状状态态混混合合气气体体的的颜颜
10、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压压强强不再改不再改变变的状的状态态混合气体的平均相混合气体的平均相对对分子分子质质量不再改量不再改变变的状的状态态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的关系,才能全面分析,顺利解答。压强、平均相
11、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,则表示物质的浓度不再变化,说明反应已达到平
12、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)化化学学平平衡衡研研究究的的对对象象:封封闭闭体体系系的的可可逆逆反反应应。只只有有可可逆逆
13、反反应应才才有有可可能能存存在在化化学学平衡状平衡状态态。(2)“v(正正)v(逆逆)”,是是化化学学平平衡衡状状态态微微观观本本质质的的条条件件,其其含含义义可可简简单单地地理理解解为为:对对反反应应物物或或生生成成物物中中同同一一物物质质而而言言,其其生生成成速速率率等等于于消消耗耗速速率率。“反反应应混混合合物物中中各各组组分的分的浓浓度不度不变变”是平衡状是平衡状态态的宏的宏观观表表现现,是,是v(正正)v(逆逆)的必然的必然结结果。果。(3)平平衡衡状状态态直直接接规规定定了了在在一一定定条条件件下下可可逆逆反反应应进进行行的的程程度度大大小小,也也是是可可逆逆反反应应进进行到最大限
14、度的行到最大限度的结结果。果。(4)从化学平衡的特征判断可逆反从化学平衡的特征判断可逆反应应是否达到化学平衡是否达到化学平衡时时,要特,要特别别注意外界条件的注意外界条件的限制及反限制及反应应本身的特点,如本身的特点,如“恒温、恒容恒温、恒容”、“体体积积可可变变”、“体体积积不不变变”、“全是气全是气体参加体参加”等。等。1在在一一定定温温度度下下的的定定容容容容器器中中,当当下下列列哪哪些些物物理理量量不不再再发发生生变变化化时时,表表明明反反应应A(g)2B(g)=C(g)D(g)已达到平衡状已达到平衡状态态的是的是()混混合合气气体体的的压压强强混混合合气气体体的的密密度度B的的物物质
15、质的的量量浓浓度度混混合合气气体体总总物物质质的的量量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v(C)与与v(D)的的比比值值混合气体混合气体总质总质量量 混合气体混合气体总总体体积积A B C D解解析析:由由于于是是定定容容容容器器,反反应应前前后后气气体体的的质质量量不不变变,故故反反应应中中气气体体的的密密度度始始终终保保持持不不变变,故故不不能能作作为为判判断断是是否否达达到到平平衡衡状状态态的的依依据据,同同理理不不正正确确;反反应应速速率率之之比比等等于于反反应应方方程程式式中中的的计计量量数数之之比比,故故不不论论是是否否达达到到平平衡衡,它它们们的的速速率率比比值
16、值总总是是计计量量数数之之比比,故故不不正正确确;由由于于反反应应物物生生成成物物全全部部是是气气体体,根根据据质质量量守守恒恒,不不论论是是否否达达到到平平衡衡,气气体体总总质质量量保保持持不不变变,故故不不正正确确;综综上上所述,选项所述,选项B符合题意。符合题意。答案:答案:B1含义含义在在一一定定条条件件下下(恒恒温温恒恒容容或或恒恒温温恒恒压压),对对同同一一可可逆逆反反应应体体系系,起起始始时时加加入入物物质质的的物质的量不同,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。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按照照化化
17、学学方方程程式式的的化化学学计计量量数数关关系系,把把起起始始物物转转化化为为方方程程式式同同一一半半边边的的物物质质,通通过过对对比比两两种种情情况况下下对对应应组组分分的的起起始始量量是是相相等等,还还是是等等比比,来来判判断断化化学学平平衡衡是是否否等等效。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如果果按按方方程程式式的的化化学学计计量量关关系系转转化化为为方方程程式式同同一一半半边边的的物物质质,其其物物质质的的量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,
18、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(从正反从正反应应开始开始)等效于:等效于:0 0 2 mol(从逆反从逆反应应开始开始)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如果果按按方方程程式式的的化化学学计计量量关关系系转转化化为为方方程程式式同同一一半半边边的的物物质质,其其物物质质的的量量之之比比
19、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上上述述两两种种配配比比,按按方方程程式式中中化化学学计计量量关关系系均均转转化化为为反反应应物物,两两种种情情况况下下H2与与I2(g)的的物物质质的的量量比比均均为为1 1,因因此此上上述述两两种种情情况况下下建建立立的的化化学学平平衡衡状状态态是是等等效的。效的。(3)对对于于恒恒温温、恒恒压压条条件件下下的的可可逆逆反反应应(气气体体体体积积有有变变化化的的反反
20、应应或或气气体体体体积积不不变的反应变的反应)如如果果按按方方程程式式的的化化学学计计量量关关系系转转化化为为方方程程式式同同一一半半边边的的物物质质,其其物物质质的的量量之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
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