第二节 第1课时 化学平衡状态（课件）-2024-2025学年高二化学同步教学课件+讲义（人教版2019选择性必修1）

第1课时 化学平衡状态 第二节 化学平衡 第二章 化学反应速率 与化学平衡 人教版（2019）高中化学选择性必修1 1 学习目标 1、通过图像分析，理解化学平衡状态的形成过程，发展变化观和平衡观。 2、通过讨论，认识化学平衡状态，掌握平衡状态成立的条件、特征。 3、知道化学反应中存在可逆反应，能判断一个体系是否达到平衡。 2 新课导入 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、使原料尽可能多地转化为产品 ——化学反应进行的限度 1、使原料尽可能快地转化为产品 ——化学反应速率 快 多 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 （即化学平衡） 3 教学过程 某温度下，在容积不变的密闭容器中，N2与H2反应足够长时间后各物质的量不再改变，数据如下： 各物质的起始量/mol 充分反应后各物质的量/mol N2 H2 NH3 N2 H2 NH3 5 15 0 3 9 4 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。 任何可逆反应在一定条件下都存在反应的限度。 一、化学平衡状态的建立 4 教学过程 反应开始 c(反应物)最大，v正最大 c(产物)=0， v逆为0 反应过程 c(反应物)逐渐减小，v正逐渐减小 c(产物)逐渐增大， v逆逐渐增大 达到平衡 v正=v逆 c(反应物)、c(产物)均不再改变 时间 浓度 0 NH3 H2 N2 v(正) v(正)=v(逆) 时间 速率 v(逆) 0 正向： N2 + 3H2 2NH3 高温、高压催化剂 5 教学过程 反应开始 c(产物)最大，v逆最大 c(反应物)=0， v正为0 反应过程 c(产物)逐渐减小，v逆逐渐减小 c(反应物)逐渐增大， v正逐渐增大 达到平衡 v正=v逆 c(反应物)、c(产物)均不再改变 逆向：2NH3 N2 + 3H2 高温、高压 催化剂 6 教学过程 强调三点 前提条件：可逆反应 实质：v正=v逆≠0 标志：反应混合物中各组分的浓度保持不变 二、化学平衡状态 1、实质：在一定条件下的可逆反应，正反应和逆反应的速率相等， 2、表象：反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。 7 教学过程 3、意义： 4、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，即可逆反应的限度。 8 教学过程 常见的可逆反应： 2SO3 2SO2 + O2 △ 催化剂 2NH3 N2 + 3H2 催化剂 高温、高压 2HI H2 + I2 H2CO3 CO2 + H2O H2SO3 SO2 + H2O NH3.H2O NH3 + H2O HCl+HClO Cl2 + H2O N2O4 2NO2 9 教学过程 三、图像分析方法 （1）面：横坐标和纵坐标的含义； （2）线：曲线的斜率或者趋势； （3）点：曲线上的特殊点,如起点、终点、交点、拐点、平衡点； （4）助：根据需要运用辅助线，等温线、等压线； 10 教学过程 如何判断一个化学反应是否已达到平衡状态呢？ 直接标志： 1、平衡时，v(正)= v(逆)是指定某物质(反应物或生成物)的消耗速率与生成速率相等。 间接标志：变量不变则平衡 2、各物质的浓度保持不变。 四、化学平衡状态判据 11 课堂练习 1、在一定温度下，可逆反应A(g)＋3B(g) 2C(g)达到平衡的标志是 。 A. 单位时间内生成n mol A，同时生成3n mol B B .生成C的速率与C分解的速率相等 C . A、B、C的浓度不再变化 D .单位时间内生成n mol A，同时生成2n mol C E .混合气体的总物质的量　 F . B的物质的量浓度 G .容器内气体的压强　 H .混合气体的密度 可逆反应达到平衡的重要特征(平衡的实质) 12 教学过程 2、在一定温度下，向 a L 的恒容密闭容器中加入1 molX气体和2 molY气体，发生如下反应： X(g)+2Y(g) 2Z(g)，此反应达到平衡的标志是( ) A、反应速率 2v(X)=v(Z) B、容器内各物质的浓度不随时间变化 C、容器内X、Y、Z的浓度之比为1：2：2 D、单位时间内消耗0.1 mol X 同时生成0.2 mol Z B 13 教学过程 3、在一定温度下，可逆反应A(g)＋3B(g) 2C(g)达到平衡的标志是__________ A. 单位时间内生成n mol A，同时生成3n mol B B .生成C的速率与C分解的速率相等 C . A、B、C的浓度不再变化 D .单位时间内生成n mol A，同时生成2n mol C E .混合气体的总物质的量　 F . B的物质的量浓度 G .容器内气体的压强　 H .混合气体的密度 B C D F H 可逆反应达到平衡的重 要特征(平衡的实质) 反应混合物中各组分的含量保持不变 14 教学过程 4、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_________ ① 混合气体总的物质的量不再发生变化 ② 气体的总压强不再发生变化 ③ 混合气体的平均相对分子质量不再发生变化 ④ 混合气体的密度不再发生变化 ①②③ 思考：对于可逆反应: H2(g)+I2(g) ⇌2HI(g)呢 ？ 都不行 15 教学过程 5、一定温度下，在2 L的恒容密闭容器内发生的反应中， M、N的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。 请回答下列问题： (1)该反应的化学方程式为___________。 (2)在t2时刻存在的等量关系是____________，此时反应是否达到化学平衡状态？ ____(填“是”或“否”)。 (3)在t3时刻v正___(填“＞”“＜”或“＝”)v逆，理由是____。 16 教学过程 —— v正(A) : v逆(B) = a : b 1、用同一种物质来表示反应速率时:v正(A) = v逆(A) 2、用不同种物质来表示反应速率时 必须符合两方面 ①表示两个不同的方向。 ②速率之比等于化学方程式中相应的化学计量数之比。 解题模型 17 教学过程 解题模型 （1）混合气体的n总、V总(恒T、P)、P总(恒T、V)，一切只看n总是否为变量。 m总 V总 （2）混合气体的M＝ 要根据气体的m总、n总来确定混合气体的M是否为变量。 （3）混合气体的ρ＝ 要根据气体的m总和V总来确定混合气体的ρ是否为变量。 m总 n总 单一物质：（1）各组分的质量，物质的量或分子数目保持不变 （2）各组分的物质的量的浓度或质量分数保持不变 （3）反应物的转化率或生成物的产率保持不变 混合气体（变量不变）： 18 教学过程 特例：反应物无气体，只有生成物有气体时， 体积分数始终不变，故此时体积分数不是变量 反应体系中的某种气体的体积分数（即物质的量分数）不变时，是否一定可以判断反应已达到平衡状态？ 例如：A(s) ⇌ B(g)+C(g) 当投入一定量的A时，随着反应的不断进行，B、C的体积分数始终为1/2，不是变量，不能作为判断平衡的依据。 当按系数比投入一定量的B、C时，随着反应的不断进行，B、C的体积分数始终为1/2，不是变量，不能作为判断平衡的依据。 特殊情况： 19 课堂小结 化学 平衡 状态 研究对象 可逆反应 概念 特征： 逆、等、动、定、变 判断依据 1、等— ＝系数之比 υ正 υ逆 2、变—“变量”不变 20 谢谢观看！ 21 v正＝v逆≠0 v正＝v逆≠0 $$