【课件】化学平衡状态课件高二化学人教版（2019）选择性必修1.pptx

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1、 第二节第二节 化学平衡化学平衡第第1 1课时课时 化学平衡状态化学平衡状态第二章第二章 化学反应速率与化学平衡化学反应速率与化学平衡XUE XI MU BIAO1、了解可逆反应的含义及其特点。2、了解化学平衡的建立过程,掌握化学平衡状态的特征。3、学会平衡状态的判断方法。ZHI SHI DAO HANG本节重点1本节难点2化学平衡状态的判断。化学平衡状态的判断。4 环节1、课前引入自1784年氨被发现以来，人们一直在研究如何利用化学方法由氮气和氢气合成氨，直到1913年才实现了合成氨的工业化生产。化学反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)看起来十分简单，合成氨的工业化生产却经历了漫长的发

2、展过程。化工生产中，我们需要考虑哪些因素呢？化学反应进行的限度化学反应进行的限度1、使原料尽可能快地转化为产品2、使原料尽可能多地转化为产品化学反应速率化学反应速率（即化学平衡）（即化学平衡）思考：同学们，合成氨反应有哪些特点？什么是可逆反应？5 0 01 1可逆反应在同一条件下，能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应.N2+3H22NH3催化剂高温高压1、特征：2、表示：方程式而用“”连接，而不用“=”三同一小1）相同条件下；2）正、逆反应同时进行3）反应物、生成物同时 存在 任一组分的转化率都小于100%。6 1.试分析NH3溶于水得到的氨水溶液中含有哪些微粒？课堂检测课堂检测NH

3、3 +H2O NH3 H2O NH4+OH-分子：离子：NH3 、H2O、NH3 H2ONH4+、OH-、H+H2O H+OH-7 NH3+H2O NH3 H2O SO2+H2O H2SO3CO2+H2O H2CO3H2+I2 2HI 加热加热2NO2 N2O4Cl2 +H2O HCl+HClO2SO2+O2 2SO3催化剂催化剂高温高温N2+3H2 2NH3催化剂催化剂高温高压高温高压2常见的可逆反应在一定条件下，容积不变的密闭容器中，充入1 mol N2和3 mol H2发生反应，能否反应生成2 mol NH3？8 meiyangyang8602时间时间/min012345678c(N2)

4、10.90.80.750.70.70.70.70.7c(H2)32.72.42.252.12.12.12.12.1c(NH3)00.20.40.50.60.60.60.60.6 某密闭容器中发生如下反应：meiyangyang8602化学平衡状态的建立根据上表绘图 9 l化学平衡状态化学平衡状态合成氨反应中有关物质的浓度随时间变化示意图合成氨反应中有关物质的浓度随时间变化示意图浓浓度度时间时间(t t)NH3 N2H2 正向：正向：N2+3H2 2NH3随随着着反反应应的的进进行行，体体系系中中NH3的的浓浓度度逐逐渐渐增增大大，而而N2与与H2的的浓浓度度逐逐渐渐减减小小。从从某某一一时时刻

5、刻开始，它们的浓度均不再改变开始，它们的浓度均不再改变 10 任任何何可可逆逆反反应应在在一一定定条条件件下下都都存存在在反反应应的的限限度度。达到限度时，反应就停止了吗？达到限度时，反应就停止了吗？11 meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang8602化学平衡状态的建立在密闭容器中充入1 mol N2、3 mol H2发生反应N2 +H2 NH3（1）开始时）开始时c(N2)、c(H2)大，大，c(NH3)=0v(正正)最大最大，v(逆逆)=0 12 meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang8602化学平衡状

6、态的建立N2 +H2 NH3（2）瞬间后）瞬间后c(N2)、c(H2)变小变小 ,c(NH3)0正逆反应都进行，v(逆)0，v(正)v(逆)13 meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang8602化学平衡状态的建立（3）c(N2)、c(H2)逐渐变小，c(NH3)逐渐增大，三种物质的浓度达到一个特定值。v(正正)=v(逆逆)0N2 +H2 NH3化学平衡状态 14 meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang8602化学平衡状态的建立各物质的浓度不再变化 15 小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨

7、sir化学侵权必究环节2、知识精讲一定条件下的可逆反应，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。1、定义：v(逆)v(正)=v v(逆逆)时间时间时间时间速速速速率率率率v v(正正)0时间时间时间时间浓浓浓浓度度度度0N2H2标志标志本质本质平衡状态是在一定条件下，可逆反应所能进行的最大程度，即可逆反应的限度。NH3N N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g)(g)2NH2NH3 3(g(g)二、化学平衡状态 16 2.1化学平衡的建立化学平衡的建立化学平衡的建立化学平衡的建立 在一定条件下的可逆反应里，当正、逆反应的速率相等时，反应物和生成物的浓度均保持不变，

8、即体系的组成不随时间而改变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态我们称之为化学平衡状态，简称化学平衡。化学平衡状态反应物的转化率达到最大值 100%反应物的减少量反应物的起始量转化率 17 典例精讲各物质的起始量各物质的起始量/mol充分反应后各物质的量充分反应后各物质的量/molN2H2NH3 N2H2NH3 5150394【例1】某温度下，在容积不变的密闭容器中N2与H2反应达到化学平衡，请根据以下数据计算达到化学平衡时H2的转化率。2NH3 N2+3H2 催化剂催化剂高温、高压高温、高压N2+3H2 2NH3起始量/mol变化量/mol平衡量/mol 5150264394平

9、衡时平衡时H2的转化率的转化率 100%40%6 mol15 mol平平衡衡时时反反应应物物的的转转化化率率是是该该条条件件下下反反应应物物能能达达到到的的最最大大转转化化率率 18 小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究环节2、知识精讲2、化学平衡状态的特点：逆化学平衡状态的研究对象是_反应等各组分浓度/物质的量/百分含量_动正 _ 逆 _ 0，是一个动态平衡定变外界条件改变时，原平衡状态被破坏，在新条件下建立平衡可逆 保持不变“表现”“本质”19 如如何何判判断断一一个个可可逆逆的的化化学学反反应应是是否否达达到到了了化化学学平平衡衡状状态态？20 全部

10、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)间接标志（静态标志、现象）：“变量不变”二、化学平衡状态的标志 21 小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究环节2、知识精讲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

11、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断裂一看有无正逆，二看是否等于系数之比。一看有无正逆，二看是否等于系数之比。解题方法：标志一 22 小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究环节2、知识精讲N2+3H2 2NH3b用不同物质，正逆反应速率之比=化学计量数之比a用同一物质，v消=v生(消耗速率等于生成速率)如：v正(N2)=v逆(N2)如：单位时间内生成a mol N2，同时消耗a mol N2 如：单位时间内断裂1 mol N

12、N键，同时形成1 mol N N键如：单位时间内，消耗3 mol H2，同时消耗2 mol NH3如：单位时间内，消耗1 mol N2，同时生成3 mol H2如：单位时间内，消耗1 mol N2，同时消耗3 mol H2 如：单位时间内，消耗1 mol N2，同时生成2 mol NH3 如：单位时间内断裂1 mol N N键，同时形成3 mol H-H键 23 小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究环节4、本节检测1可逆反应 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。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是()A3v正(N2)=v正(H2)Bv

13、正(N2)=v逆(NH3)C2v正(H2)=3v逆(NH3)Dv正(N2)=3v逆(H2)N2+3H22NH3CA的消耗速率与A的生成速率。A的消耗速率与C的 速率之比等于 。B的生成速率与C的 速率之比等于 。A的生成速率与B的 速率之比等于 。相等消耗mp生成np消耗mn2反应mA(g)+nB(g)pC(g)，达到平衡的标志为：24 小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究环节2、知识精讲例2、恒温恒容时,可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)达到平衡状态的标志是_ N2、H2、NH3 的浓度比为1:3:2 N2的浓度不随时间变化 NH3的百分含量

14、不再发生变化 混合气体的颜色不再发生变化 H2的转化率不再发生变化三、化学平衡状态的标志判断这个物理量是否为变量判断这个物理量是否为变量解题方法：解题方法：“变量”“不变”标志二 25 mB、nB、CB、质量分数质量分数wB、转化率转化率B、颜色、绝热容器内的温度颜色、绝热容器内的温度等等不再变化时不再变化时，可以证明反应达到了，可以证明反应达到了平衡状态平衡状态。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

15、第一类第二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况例外个别情况例外，（注意不是相等，也不是成一定的比值）（注意不是相等，也不是成一定的比值）特例：只有生成物有气体时，体积分数始终不变，不是变量特例：只有生成物有气体时，体积分数始终不变，不是变量标志二：变量不变标志二：变量不变 26 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

16、.30.33min0.40.4 我我们发现：从反：从反应开始起，开始起，B=1/2、C=1/2。始始终没有改没有改变，不，不是是变量，不能作量，不能作为判断平衡状判断平衡状态的依据的依据思考：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 27 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3：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：变量不变标志二：变量不变标志二：变量不变 28 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。

17、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nAnBnCn 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

18、1.60 保保持持不不变变逐逐渐渐减减少少你有什么你有什么发现？29 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(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混合气体的总压强、总体积、总物质的量不随时间改变而混合气体的总压强、总体积、总物质的量不随时间改变而 ，（适用于

19、（适用于 ）改变改变m+np 的反应的反应第三类PV=nRT当n(g)=0，则P为恒值，不一定是化学平衡状态。当n(g)0，则P一定时，一定是化学平衡状态。30 第四类m总M=n总气体系数之和气体总质量分子、分母只要有一个是变量，M 即可作为判断平衡的依据A(g)+B(g)2C(g)A(g)+B(g)C(g)A(s)+B(g)C(g)m总n总M不变不变不变不变变变变不变变思考：A(s)=B(g)+C(g)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？混合气体的平均摩尔质量M，不再变化时，要具体分析：M不变时，即为平衡状态 31 0 01 1二、化学平衡状态的判断二、化学平衡状态的判

20、断气体气体系数气体密度若若有非气体参与，恒压或是恒容不变时，一定为平衡状态若各物质均为气体若各物质均为气体恒容不变时，不一定为平衡状态恒压若m+np+q若m+n=p+q=m总V容器第五类以mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)为例m总为定值m总=V不会变 32 小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究环节2、知识精讲与平衡与平衡无关无关的说法的说法各组分的浓度相等。各组分的浓度之比等于计量系数之比。各组分的分子个数之比等于计量系数之比。二、化学平衡状态的标志标志三AN2O4和NO2的分子数比为1：2BN2O4和NO2的浓度相等C平衡体系的颜色一定不再改变

21、D单位时间有1 mol N2O4变为NO2的同时，有2 mol NO2变为N2O4 例4、在2NO2 N2O4的可逆反应中，下列状态一定属于平衡状态的是（）CD 33 恒容恒容绝热绝热容器中容器中N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H2(g)+I2(g)2HI(g)气体的总物质的量不变气体的总质量不变气体的总压强不变气体的密度不变气体的平均相对分子质量不变混合气体的颜色不变体系的温度不变判断下列条件能否说明该反应已达化学平衡？判断下列条件能否说明该反应已达化学平衡？H2(g)+I2(s)2HI(g)34 小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究环节4、本节检

22、测1.可逆反应可逆反应2NO2(g)2NO(g)O2(g)在恒容密闭容器中进行：在恒容密闭容器中进行：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的同时，生成的同时，生成2n mol NO用用NO2、NO和和O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为2 2 1混合气体的颜色不再改变混合气体的颜色不再改变混合气体的密度不再改变混合气体的密度不再改变混合气体的压强不再改变混合气体的压强不再改变混合气体的平均相对分子质量不再改变混合气体的平均相对分子质量不再改变可说明该反应达

23、到化学平衡状态的是可说明该反应达到化学平衡状态的是_。35 小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究环节4、本节检测练习2、在一密闭容器中进行如下反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol/L、0.1 mol/L、0.2 mol/L，当反应达平衡时，可能存在的数据是（）A、SO2为0.4 mol/L、O2为0.2 mol/LB、SO2、SO3均为0.15 mol/LC、SO3为0.25 mol/LD、SO3为0.4 mol/LC 36 小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号

24、：杨sir化学侵权必究环节4、本节检测练习3、在一定条件下，某可逆反应的正反应速率和逆反应速率随时间变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是（）A、t1时刻，反应逆向进行B、t2时刻，正反应速率大于逆反应速率C、t3时刻，达到反应进行的限度D、t4时刻，反应处于平衡状态，反应停止B 37 小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究环节4、本节检测练习4、在一定温度下，可逆反应2NO2(g)2NO(g)+O2(g)在体积固定的密闭容器中进行，反应达到平衡状态的标志是（）单位时间内生成n mol O2，同进生成2n mol NO2单位时间内生成n mol O2，同进生成2n mol NO用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为221混合气体的密度不再改变混合气体的颜色不再改变混合气体平均相对分子质量保持不变A、B、C、D、以上全部A 38 小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究环节3、本节小节化学化学平衡平衡状态状态可逆反应可逆反应概念概念逆逆、等、等、动动、定、变定、变判断依据判断依据1 1、等、等2 2、变、变“变量变量”不变不变研究对象研究对象特征：特征：系数之比系数之比正正逆逆