内容正文:
第三节 化学平衡
第1课时 化学平衡状态
在公路上,常能看见交警拦下可疑车辆检查,请司机向酒精测定仪中吹气。若酒精测定仪中橙红色的物质变为绿色,司机就要受到处罚。人饮酒后,血液中酒精含量增多,呼出的气体中含有乙醇蒸气,遇到酒精测定仪中的重铬酸钾,橙红色的Cr2O转化为绿色的Cr3+。然而酒精测定仪中还要加入硫酸,一方面上述反应要在酸性环境中进行,另一方面还可防止Cr2O转化为CrO,这就是酒精测定仪中的化学平衡。今天就让我们一起来研究化学平衡的相关知识吧。
1.达到化学平衡状态时,反应是否停止,正逆反应速率是否为零?
提示:可逆反应达到化学平衡状态时,反应并没有停止,只不过v(正)和v(逆)相等,但不等于零。
2.达到化学平衡状态时,各组分的浓度不再变化,浓度相等吗?
提示:达到化学平衡状态时,各组分的浓度不再变化,不代表浓度相等。
3.已学过的常见可逆反应有哪些?
提示:(1)N2+3H22NH3
(2)H2+I22HI
(3)2SO2+O22SO3
(4)NH3+H2ONH3·H2ONH+OH-[来源:学科网ZXXK]
(5)Cl2+H2OHCl+HClO
知识目标
1.了解可逆反应的概念。
2.理解化学平衡状态的概念、特征及判断方法。
能力目标
能根据化学平衡状态的特征判断一个反应是否达到化学平衡状态。
重点难点
化学平衡状态的概念、特征及判断方法。
一、可逆反应与不可逆反应
1.溶解过程的可逆性
一定条件下的饱和溶液中:
固体溶质溶液中的溶质
2.可逆反应
(1)概念
在 相同条件 下,既能向 正反应 方向进行又能向 逆反应 方向进行的反应。
(2)表示方法
规定采用“ ”表示,把从左向右的反应称作 正反应 ,从右向左的反应称作 逆反应 。
例如:SO2与H2O反应可表示为 SO2+H2OH2SO3 。
正反应速率v(正):单位时间内反应物浓度的 减少 或生成物浓度的 增加 。
逆反应速率v(逆):单位时间内反应物浓度的 增加 或生成物浓度的 减少 。
(3)特征
①正逆反应同时在相同条件下进行。
②反应 不能 进行到底,反应物 不能 实现完全转化。
③与化学反应有关的各种物质同时存在于同一体系中。
3.不可逆反应
有些反应的逆反应进行程度太小因而可忽略,把 几乎完全进行 的反应叫做不可逆反应,用“ === ”号表示。
例如:Ba2++SO===BaSO4↓。
二、化学平衡状态
1.化学平衡的建立
如果把某一可逆反应的反应物装入密闭容器,其反应过程如下:
(1)反应开始时:v(正) 最大 ,v(逆)为 0 。
(2)反应进行时:反应物浓度 减小 ―→v(正)逐渐 减小 ;生成物浓度由零逐渐增大―→v(逆)从 零 开始逐渐 增大 。
(3)反应达到平衡时: v(正)=v(逆) ,反应混合物中各组分的浓度 不再发生变化 。
以上过程可用下图表示:
2.化学平衡的概念
在一定条件下的可逆反应里,当正、逆两个方向的反应速率 相等 时,反应体系中所有参加反应的物质的 质量 或 浓度 保持恒定的状态。也就是在给定条件下,反应达到了“ 限度 ”,这种状态称为化学平衡状态,简称化学平衡。
3.化学平衡的特征
4.化学平衡状态判断依据
(1)可逆反应达到平衡的重要特征(平衡的实质)是 v正=v逆≠0 。在一定温度下,可逆反应A(g)+3B(g)2C(g)达到平衡的标志是 ②③④
①单位时间内生成n mol A,同时生成3n mol B
②生成C的速率与C分解的速率相等
③3v正(A)=v逆(B)
④单位时间内生成n mol A,同时生成2n mol C
(2)可逆反应达到平衡后,其平衡结果的标志是 反应混合物中各组分的含量保持不变 。在一定温度下在容积恒定的密闭容器中,进行如下反应:A(s)+2B(g)C(g)+D(g)。当下列物理量不发生变化时,能表明该反应已达到平衡状态是 ②④ 。
①混合气体的总物质的量 ②B的物质的量浓度 ③容器内气体的压强 ④混合气体的密度
[要点一] 化学平衡状态的理解
1.化学平衡状态是一定条件下的可逆反应进行到最大限度的结果:反应混合体系中各组分的浓度不变。化学平衡状态不会因时间变化而变化,但因外部条件的改变会引起化学平衡状态的改变。
2.同一个可逆反应在不同条件下建立起来的化学平衡状态可能不同;不同的可逆反应,即使在相同的条件下,建立起来的化学平衡状态也不一定相同。
3.对于一个既定的可逆反应,如果其他条件一定,不论采取何种途径(反应是由反应物开始或由生成物开始,是一次投料或是分次投料)最后都能建立化学平衡状态。
[拓展延伸]
可逆反应达到化学平衡状态的根本原因是v(正)=v(逆),正是由于各物质的消耗速率与生成速率相等,才会有反应混合物中各组分的浓度保持不变。
[典例1] 哈伯因