【课件】化学平衡状态（人教版2019选择性必修1）.pptx

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1、选择性必修1(人教版2019)第二章化学反应速率 化学平衡第二节 化学平衡第1课时 化学平衡状态温温顾知新顾知新 对于一些反应，我们在进行化学计算时，从未关心过对于一些反应，我们在进行化学计算时，从未关心过反应能否进行彻底的问题，即限度问题，各种反应物之间反应能否进行彻底的问题，即限度问题，各种反应物之间是一种是一种“同归于尽同归于尽”或者或者“你死我活你死我活”的关系。它们不存的关系。它们不存在限度，即反应能进行彻底在限度，即反应能进行彻底阅读思考阅读思考 某温度下，在容积不变的密闭容器中，某温度下，在容积不变的密闭容器中，N2与与H2反应足够长时间后反应足够长时间后各物质的量不再改变，数据

2、如下：各物质的量不再改变，数据如下：各物质的起始量各物质的起始量/mol/mol充分反应后各物质的量充分反应后各物质的量/mol/molN2H2NH3N2H2NH35 515150 03 39 94 4合成氨反应有限度，原料无法转化完全；合成氨反应有限度，原料无法转化完全；只考虑化学反应速率不够，还需考虑如何尽可能多地将原料转化为产品。只考虑化学反应速率不够，还需考虑如何尽可能多地将原料转化为产品。任何可逆反应在一定条件下都存在反应的限度。任何可逆反应在一定条件下都存在反应的限度。目目录录可逆反应 化学平衡状态01化学平衡状态的判断02习学学目目 标1,1,通过通过化学平衡状态的建立过程，知道

3、化学化学平衡状态的建立过程，知道化学平衡是一种动态平衡。平衡是一种动态平衡。2,2,知道知道化学平衡状态的特征，判断反应是否达化学平衡状态的特征，判断反应是否达到化学平衡状态。到化学平衡状态。NO.1可逆反应 化学平衡状态工业生产中，只考虑化学反应速率是不够的。2NH3 N2+3H2 催化剂催化剂高温、高压高温、高压反应物的转化率多化学反应速率快生产效率 合成氨反应是一个可逆反应，反应有限度，即反应不能进行彻底。1.可逆反应总结常见的可逆反应总结常见的可逆反应例例1、当可逆反应当可逆反应2SO2+O2 2SO3达到平衡后，通入达到平衡后，通入18O2，再次达到平衡时，再次达到平衡时，18O存在

4、于哪些分子中存在于哪些分子中 A、SO3、O2 B、SO2、SO3 C、SO2、SO3、O2 D、SO2、O2例例2、将将6molSO2和和4molO2置于密闭容器中，在一定条件下让置于密闭容器中，在一定条件下让他们充分反应。反应结束后容器中他们充分反应。反应结束后容器中SO3的物质的量可能是的物质的量可能是 A、6mol B、5mol C、4molCB C可逆反应-三性双向性双同性共存性正反应和逆反应两个方向同一条件，同时进行反应物和产物共存1、绝大多数的化学反应都有一定的可逆性，但有的逆反应倾向比较弱，习惯上称为不可逆反应。2、在一定条件下，可达到化学反应的限度，即达到化学平衡状态【友情提

5、醒】在在一一定定条条件件下下的的可可逆逆反反应应 里里，当当正正、逆逆反反应应的的速速率率相相等等时时，反反应应物物和和生生成成物物的的浓浓度度均均保保持持不不变变，即即体体系系的的组组成成不不随随时时间间而而改改变变，这这表表明明该该反反应应中中物物质质的的转转化化达达到到了了“限限度度”，这这时时的的状状态态我我们们称称之之为为化化学学平平衡衡状状态态，简简称化学平衡。称化学平衡。可逆反应可逆反应速率相等速率相等 浓度均保持不变浓度均保持不变限度限度反应物的反应物的转化率最大转化率最大 100%100%反应物的减少量反应物的减少量反应物的起始量反应物的起始量转化率转化率强强调调三三点点对象

6、对象：可逆反应可逆反应实质：实质：正反应速率正反应速率=逆反应速率逆反应速率标志：标志：反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态2、化学平衡状态化学平衡状态的特征：动态平衡，v正=v逆 0：v正=v逆：各组分的浓度保持恒定：条件改变，原平衡被破坏，建立新的平衡。等动定变t1之后，反应处于平衡状态反应速率t1 平衡状态V(逆)时间V正条件变，平衡变：可逆反应逆化学平衡状态的建立反应物浓度最大，v(正)最大，生成物浓度为0，v(逆)为0反应物浓度逐渐减小，v(正)逐渐减小，生成物浓度由0逐渐增大，v(逆)从0逐渐增大V(正)=v(逆)，反应混合物中各组分的浓度保

7、持不变反应开始时反应进行时达到平衡时一定条件下，把某可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中，反应过程如下：t1V逆V正=V正V逆时间速率N2+3H2 2NH3高温高压催化剂2NH3 N2+3H2 高温高压催化剂以浓度为纵坐标，反应时间为横坐标，画出有以浓度为纵坐标，反应时间为横坐标，画出有关物质的浓度随时间变化示意图。关物质的浓度随时间变化示意图。以速率为纵坐标，反应时间以速率为纵坐标，反应时间为横坐标，画出反应速率随为横坐标，画出反应速率随时间变化示意图。时间变化示意图。化学平衡的化学平衡的本质本质v(正)=v(逆)化学平衡的化学平衡的标志标志反应混合物中各组分的浓度保持不变。同一物质：v

8、正=v逆；不同物质：正逆反应速率与系数成正比。变量不变变量不变（）定量不变定量不变（）练一练练一练 某温度下，在容积不变的密闭容器中，某温度下，在容积不变的密闭容器中，N2与与H2反应反应足够长时间后各物质的量不再改变，求足够长时间后各物质的量不再改变，求H2的转化率。的转化率。各物质的起始量各物质的起始量/mol/mol充分反应后各物质的量充分反应后各物质的量/mol/molN2H2NH3N2H2NH35 515150 03 39 94 4起始量起始量/mol /mol 变化量变化量/mol /mol 平衡量平衡量/mol /mol 5 15 0 5 15 0 2 2 6 46 4 100%

9、100%40%40%6 6 mol mol15 15 molmol平衡时平衡时H H2 2的转化率的转化率 3 3 9 49 4 N N2 2+3H+3H2 2 2NH 2NH3 3思考交流思考交流 怎样证明一个可逆反应达到平衡状态了怎样证明一个可逆反应达到平衡状态了？就是找证据：？就是找证据：正逆相等：正逆相等：变量不变。变量不变。NO.2化学平衡状态的判断全部是气体参与的等体积反应还是非等体积反应；有固体参与的等体积反应还是非等体积反应。1.“两审”一审题干条件:二审反应特点：是恒温恒容、恒温恒压、恒容绝热；同一物质，生成等于消耗。2.“两标志”(1)直接标志（动态标志、本质）：(2)间接

10、标志（静态标志、现象）：“变量不变”如何理解 V正V逆?同一物质：消耗的速率=生成的速率不同物质：要具正、逆两个方向，且两向速率之比=化学计量数之比例1：一定条件下，可逆反应N2+3H2 2NH3。（1）单位时间内，有1molN2消耗，同时有1molN2生成（2）单位时间内，有3molH2消耗，同时有2molNH3消耗（3）单位时间内，有1molN2生成，同时有2molNH3生成（4）断开1molNN的同时有6molNH断裂 以上均表示V(正)V(逆)1 1.直接直接标志：标志：正逆相等正逆相等可逆反应可逆反应 的正、逆反应速率可用各反应的正、逆反应速率可用各反应 物或生成物浓度的变化来表示。

11、下列各关系中能说明反应已达到物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到 平衡状态的是（平衡状态的是（）A.3v正正(N2)=v正正(H2)B.v正正(N2)=v逆逆(NH3)C.2v正正(H2)=3v逆逆(NH3)D.v正正(N2)=3v逆逆(H2)N2+3H2 2NH3C 如何理解反应混合物中各组分的浓度保持不变？气体的总物质的量不变气体的压强不变气体的颜色不变气体的密度不变气体平均相对分子质量不变例2：在容器体积不变和其它条件不变以2NO2(g)N2O4(g)为例，分析化学反应是否达到平衡状态：变量不变(2)(2)含量含量关系关系：mB、nB、CB、质量分数质量分数wB、转化

12、率转化率B、颜色、绝热容器内的温度颜色、绝热容器内的温度等不再变化时，可以证明反应达到了平衡状态等不再变化时，可以证明反应达到了平衡状态。其中的其中的B B指的是反应体系中的某一种物质，不是整体量。指的是反应体系中的某一种物质，不是整体量。某种气体的体积分数（即物质的量分数）某种气体的体积分数（即物质的量分数）B B不再变化时，要具体分析：不再变化时，要具体分析：第一类第二类请大家试着分析此反应中请大家试着分析此反应中B、C的体积分数变化的体积分数变化A(s)=B(g)+C(g)绝大多数情况下绝大多数情况下，体积分数，体积分数B B不变，可以作为判断平衡的依据不变，可以作为判断平衡的依据个别情

13、况例外个别情况例外，含量含量关系关系：A(s)B(g)+C(g)时间时间B B的物质的量的物质的量C C的物质的量的物质的量起始起始001min0.20.22min0.30.33min0.40.4 我们发现：从反应开始起，B=1/2、C=1/2。始终没有改变，不是变量，不能作为判断平衡状态的依据思考：A(s)=2B(g)+C(g)，分析此反应中，气体体积分数的变化，分析此反应中，气体体积分数的变化例例3 3：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)一定温度下，在容积不变的密闭容器中进行合成氨反应以下哪些选项一定温度下，在容积不变的密闭容器中进行合成氨反应以下哪些选项可以判断反应已达到化学平衡状态

14、？可以判断反应已达到化学平衡状态？.N N2 2的体积分数与的体积分数与NHNH3 3的相等的相等.c(Nc(N2 2)c(H)c(H2 2)c(NH)c(NH3 3)=132)=132.N.N2 2的物质的量不再变化的物质的量不再变化.H H2 2的体积分数保持恒定的体积分数保持恒定.N N2 2、H H2 2、NHNH3 3 的总质量保持不变的总质量保持不变思考：我们已经知道反应前后，所有物质的总质量是不会变的，即质量守恒。那么总思考：我们已经知道反应前后，所有物质的总质量是不会变的，即质量守恒。那么总物质的量呢？也不变吗？物质的量呢？也不变吗？A(g)+B(g)2C(g)时间时间nAnB

15、nCn n总总起始起始11021min0.80.80.422min0.70.70.623min0.65 0.650.724min0.60.60.825min0.60.60.82 A(g)+B(g)C(g)时间时间nAnBnCn n总总起始起始1102.001min0.80.80.21.802min0.70.70.31.703min0.65 0.650.351.654min0.60.60.401.605min0.60.60.40 1.60 保保持持不不变变逐逐渐渐减减少少你有什么发现？这些都不是某一种物质的数据，而是所有气体的整体量。这些都不是某一种物质的数据，而是所有气体的整体量。A(g)+B

16、(g)2C(g)A(g)+B(g)C(g)气体的总物质的量气体的总物质的量恒温恒容时的压强恒温恒容时的压强P恒温恒压时的体积恒温恒压时的体积V不变不变不变不变不变不变减少减少减少减少减少减少对于这三个量，若反应前后气体系数不相等，则可以作为判断依据对于这三个量，若反应前后气体系数不相等，则可以作为判断依据2 2.间接间接标志：标志：变量不变变量不变混合气体的总压强、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+np 的反应的反应混合气体的平均摩尔质量混合气体的平均摩尔质量M，不再变化时，要具体分析：，不再变化时，要具体分析

17、：m总总M=n总总看气体系数看气体系数找固体找固体分子、分母只要有一个是变量，分子、分母只要有一个是变量，M 即可作为判断平衡的依据即可作为判断平衡的依据A(g)+B(g)2C(g)A(g)+B(g)C(g)A(s)+B(g)C(g)m总总n总总M不变不变不变不变不变不变不变不变变变变变变变不变不变变变思考：此反应的平均摩尔质量不再变化时，能 否证明反应达到平衡状态？A(s)=B(g)+C(g)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恒温恒温恒容恒容时，时，气体气体的密度的密度不再变化时，要具体分析：不再变化时，要具体分析：m总总=V不会变不会变找固体找固体，若方程式中有固体，则，

18、若方程式中有固体，则气体总质量气体总质量会变化会变化对于反应：对于反应：A(s)+B(g)=C(g)mA +mB +mC不变不变（质量守恒）（质量守恒）质量减少质量减少质量增加质量增加恒容时，凡是有固体参与的反应，恒容时，凡是有固体参与的反应，其气体密度都会变其气体密度都会变混合气体的密度混合气体的密度【例4】在两个恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应：甲：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)乙：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)现有下列状态：混合气体平均相对分子质量不再改变恒温时，气体压强不再改变各气体组成浓度相等体系中温度保持不变断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍混

19、合气体密度不变单位时间内，消耗水质量与生成氢气质量比为9：1其中能表明甲、乙容器中反应都达到平衡状态的是()A B C DD（3 3）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，反应达到平衡对于有色物质参加反应，如果体系颜色不变，反应达到平衡对于吸热或放热反应，如果体系温度不变，反应达到平衡对于吸热或放热反应，如果体系温度不变，反应达到平衡【例5】在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再发生变化时,表明反应:A(s)+3B(g)2C(g)+D(g)已达平衡状态的是（其中只有B气体有颜色）A.混合气体的压强B.混合气体的密度C.气体的平均分子量 D.气体的颜色B C D动态标

20、志静态标志(正)=(逆)0变量不变同一物质:生成(A)=消耗(A)不同物质：v正(A):v逆(B)=化学计量数之比 各物质的 m、n 或 c 不变 各物质的百分含量不变 (物质的量分数、质量分数、转化率、产率等)颜色、温度（绝热体系）不再改变“正逆相等，变量不变”化学平衡状态判定的小结化学平衡状态判定的小结1.能够说明N2+3H2 2NH3反应在恒容容器中已达到平衡状态的是容器内N2、H2、NH3三者共存 容器内N2、H2、NH3三者的浓度相等容器内N2、H2、NH3的浓度比恰为1:3:2t min内，生成2molNH3同时消耗1molN2t min内，生成1molN2同时消耗3molH2某时

21、间内断裂3molH-H键的同时，断裂6molN-H键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密度不再发生变化容器内的平均摩尔质量不再发生变化 练一练2.在恒容绝热密闭容器中发生CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)，下列情况都能说明该反应已达到平衡状态的是容器内的温度不再发生变化；容器内气体的密度不再发生变化；容器内气体的压强不再发生变化；v正(NO):V逆(N2):V逆(CO2)=4：2：1；容器内混合气体的平均相对分子质量不再变化A、B、C、D、B3.汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)2CO(g)2CO2(g)N2(g)H0。若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是 (填序号)。催化剂4.298 K时，将20 mL 3x molL-1 Na3AsO3、20 mL 3x molL1 I2和20 mL NaOH溶液混合，发生反应：AsO33-(aq)I2(aq)2OH(aq)AsO43-(aq)2I-(aq)H2O(l)。溶液中c(AsO43-)与反应时间(t)的关系如图所示。下列可判断反应达到平衡的是_(填字母)。A.溶液的pH不再变化 Bv(I)2v(AsO33-)Cc(AsO43-)/c(AsO33-)不再变化 Dc(I)y molL1A、C