内容正文:
第六章 化学反应速率和化学平衡
6.2化学平衡
课时1 可逆反应与化学平衡
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1.认识化学反应的限度
2.了解化学反应的可逆性
3.描述化学平衡状态
4.判断化学反应是否达到平衡
知识点拨
知识点拨01 可逆反应
在同一条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的反应。
可逆反应总是不能进行到底,得到的总是反应物和生成物的混合物。
知识点拨02 化学平衡
(1)定义:化学平衡状态,就是指在一定条件下的可逆反应里,正反应速率和逆反应速率相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态
(2)标志
①v正=v逆
②各组分成分的物质的量、质量、含量保持不变
(3)特征:
①“逆”:研究对象必须是 可逆 反应
②“等”:处于密闭体系的可逆反应,化学平衡状态建立的条件是正反应速率和逆反应速率相等。即v(正)=v(逆)≠0。这是可逆反应达到平衡状态的重要标志。
③“定”:当一定条件下可逆反应一旦达平衡(可逆反应进行到最大程度)状态时,在平衡体系的混合物中,各组成成分的含量(即反应物与生成物的物质的量,物质的量浓度,质量分数,体积分数等)保持一定而不变(即不随时间的改变而改变)。这是判断体系是否处于化学平衡状态的重要依据。
④“动”:指定化学反应已达化学平衡状态时,反应并没有停止,实际上正反应与逆反应始终在进行,且正反应速率等于逆反应速率,所以化学平衡状态是动态平衡状态。
⑤“变”:任何化学平衡状态均是暂时的、相对的、有条件的(与浓度、压强、温度等有关)。而与达平衡的过程无关(化学平衡状态既可从正反应方向开始达平衡,也可以从逆反应方向开始达平衡)。
知识点拨03化学平衡的移动的判断
反应举例
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
平衡判定
混合物体系中各成分的含量
①各物质的物质的量或物质的量分数一定
②各物质的质量或各物质的质量分数一定
③各气体的体积或体积分数一定
④m+n=p+q时,总体积、总压力、总物质的量一定
m+n≠p+q时,总体积、总压力、总物质的量一定
平衡
平衡
平衡
不一定平衡
平衡
正、逆反应速率的关系
①在单位时间内消耗了mmolA,同时生成mmolA,即v正=v逆
平衡
②在单位时间内消耗了nmolB,同时消耗了pmolC,即v正=v逆
平衡
③v(A):v(B):v(C):v(D)=m:n:p:q,v正不一定等于v逆
不一定平衡
④在单位时间内生成nmolB,同时消耗了qmolD
不一定平衡
压强
①m+n≠p+q时,总压强一定,其他条件一定
②m+n=p+q时,总压强一定,其他条件一定
平衡
不一定平衡
混合气体平均相对分子质量Mr
①m+n≠p+q时,Mr一定
②m+n=p+q时,Mr一定
平衡
不一定平衡
温度
任何反应都伴随着能量变化,当体系温度一定时
平衡
体系的密度
密度一定
不一定平衡
颜色
体系颜色不再变化
平衡
(1)压强
① 对于反应前后气态物质化学计量数有变化的可逆反应,当体系总压强不变时,可逆反应一定处于化学平衡状态。如:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)、2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)、C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)等。
② 对于化学反应前后气体的化学计量数没有变化的可逆反应,当体系总压强不变时,可逆反应不一定处于化学平衡状态。如:H2(g)+I2(g)2HI(g)、CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)等。
(2)气体平均摩尔质量
数学表达式:
① 均为气体参与的可逆反应,则根据质量守恒定律mg一定不变,
当△n(g)≠0,一定时,可逆反应一定处于化学平衡。如N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
当△n(g)=0,为一定时,可逆反应不一定处于化学平衡。如:H2(g)+I2(g)2HI(g)
② 有非气体参与的可逆反应,需具体问题具体分析:
NH2COONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g)
若投入一定量NH2COONH4,一定时,可逆反应一定处于化学平衡。
CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s)
气体只有二氧化碳,始终都等于44,可逆反应不一定处于化学平衡。
2NH3(g)+CO2(g) CO(NH2)2(s)+H2O(g)
(反应物) = 30g/mol,一定时,可逆反应不一定处于化学平衡。
(反应物) ≠ 30g/mol,一定时,可逆反应一定处于化学平衡。
(3)气体密度
数学表达式:ρ= mg ÷ Vg
①各组分均为气体,则根据质量守恒定律,mg始终保持不变:
△n(g)=0. ρ总为恒值,不能作平衡标志
当△n(g)≠0,恒容:体积不变,则ρ总为恒值,不能作平