2.2.1 化学平衡状态 课件 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第二章 化学反应速率与化学平衡 第二节 化学平衡 第一课时 化学平衡状态 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展过程。化工生产中，我们需要考虑哪些因素呢？ 2、使原料尽可能快地转化为产品 ——化学反应速率 1、使原料尽可能多地转化为产品 ——化学反应进行的限度 （即化学平衡） 多 快 好 3、效益好，日产量高 ——化学反应速率与化学平衡综合运用 省 4、节省成本 合成氨工厂 写出合成氨的化学方程式，分析反应的特点？ 特点：①可逆反应总是不能进行到底， ②反应物不能完全转化为生成物，得到的总是反应物与生成物的混合物, ③反应会达到一定的限度。 一、可逆反应 1.定义： 在相同条件下，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。 2.表示方法: 书写可逆反应的化学方程式时不用“ = ”而用“ ”。 3.特点: 双向性 可逆反应分为正反应方向和逆反应方向 双同性 正、逆反应在同一条件下同时进行 共存性 反应物不能全部转化为生成物，即反应物的转化率小于100% 3.典型的可逆反应有: 2SO2+ O2 2SO3 催化剂 SO2 + H2O H2SO3 NH3 + H2O NH3 ·H2O 一、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 ？ 在容积为 2L 的密闭容器里，加1mol N2 和 3mol H2 (合适催化剂)， 分析：下表是 反应中起始和反应不同时间时各物质的浓度变化。 反应时间 C N2 C H2 C NH3 起始时 0.5 1.5 0 10min 0.4 1.2 0.2 20min 0.35 1.05 0.3 30min 0.3 0.9 0.4 40min 0.3 0.9 0.4 50min 0.3 0.9 0.4 开始时c(N2) 、c(H2)大， c(NH3) = 0 N2 + H2 NH3 只有正反应，v(逆) = 0 ①当反应刚开始时，反应物和生成物的浓度哪个大？ ②当反应刚开始后，正反应和逆反应哪个反应速率大？ 开始后c(N2) 、c(H2 )变小 , c(NH3) ≠ 0 N2 + H2 NH3 正逆反应都进行，v (逆) ≠ 0，v (正) > v (逆) 思考以下问题： N2 + H2 NH3 v (正) = v (逆) ≠ 0 ③ 随着反应的进行，反应物和生成物浓度如何变化？ 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。 ④ 随着反应的进行，v(正)、 v(逆)怎样变化？ 思考以下问题： ⑤根据上述分析画出 N2和 H2反应过程中，v正、v逆 随时间变化的关系图。 反应速率 时间（t） 0 v(正) v(逆) t1 v(正) = v(逆) ≠0 浓度 时间（t） 0 c(H2) c(N2) c(NH3) t1 t1 c(NH3) c(H2) c(N2) 当一个可逆反应达到平衡时，各物质的浓度保持不变，这时反应停止了吗？ 表面静止的状态 动态平衡 由于v(正) = v(逆) ≠ 0，虽然正、逆反应都在进行， 但各种物质的百分含量、浓度都不会发生变化。 从外表上看，反应好像“停止”。 可逆反应的这种特殊状态就是我们今天要研究的化学平衡状态。 二、化学平衡状态的建立过程 三、化学平衡状态 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， 反应物浓度不再减少，生成物浓度不再增加， 反应混合物中各组分的含量保持不变的状态。 1.定义： 前提（适用范围）：可逆反应 内在本质：v(正) = v(逆) ≠ 0 外在标志：反应混合物中各组分的浓度保持不变 注意： 标志 本质 三、化学平衡状态 2.意义： 3.特征： (1)逆：化学平衡状态的研究对象是可逆反应 (2)等： v(正) = v(逆) ≠ 0 (3)动：动态平衡（正逆反应仍在进行） (4)定：反应混合物中各组分的浓度保持不变，各组分的含量一定 (5)变：外界条件改变时，原平衡状态会被破坏，在新的条件下建立新的平衡 逆、等、动、定、变 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