2.2.1 化学平衡状态（课件）-【大单元教学】高二化学同步备课系列（人教版2019选择性必修1）

第二单元 化学反应速率与化学平衡 第二节 化学平衡 第1课时 化学平衡状态 学习目标 1.理解化学反应的可逆性，能利用图像、数据等描述化学平衡的建立过程。 2.理解化学平衡的含义，并能根据反应情况判断可逆反应是否达到平衡。 计算出O2和SO3的量，将表格数据进行完善，分析充分反应后，都存在哪些物质？ 活动一 问题一 使用方法： 【更改文字】：将标题框及正文框中的文字可直接改为您所需文字 【更改图片】：点中图片》绘图工具》格式》填充》图片》选择您需要展示的图片 【增加减少图片】：直接复制粘贴图片来增加图片数，复制后更改方法见【更改图片】 【更改图片色彩】：点中图片》图片工具》格式》色彩（重新着色）》选择您喜欢的色彩 下载更多模板、视频教程：http://www.mysoeasy.com 3 8/16/2024 4 某温度和压强下的密闭容器中,2SO2+O2 2SO3 △ 催化剂 时间 （min) 物质的量 浓度(mol/L) 0 10 20 30 40 50 60 70 SO2 1 0.7 0.5 0.35 0.2 0.1 0.1 0.1 O2 0.5 0.35 0.25 0.18 0.1 0.05 0.05 0.05 SO3 0 0.3 0.5 0.65 0.8 0.9 0.9 0.9 此反应中反应物能否完全转化为生成物？ 充分反应后，各组分浓度的特点？ 活动二 问题二 使用方法： 【更改文字】：将标题框及正文框中的文字可直接改为您所需文字 【更改图片】：点中图片》绘图工具》格式》填充》图片》选择您需要展示的图片 【增加减少图片】：直接复制粘贴图片来增加图片数，复制后更改方法见【更改图片】 【更改图片色彩】：点中图片》图片工具》格式》色彩（重新着色）》选择您喜欢的色彩 下载更多模板、视频教程：http://www.mysoeasy.com 5 任务一 可逆反应 1、定义：在同一条件下,既向正反应方向进行,同时又向逆反应方向进行的反应。 典型的可逆反应有: N2+3H2 2NH3 催化剂 高温高压 2SO2+O2 2SO3 催化剂 高温 SO2 +H2O H2SO3 NH3 +H2O NH3 ·H2O H2 + I2 2HI 正反应 逆反应 特点 双同性 共存性 双向性 反应物 生成物 正反应方向 逆反应方向 在相同条件下，正、逆反应同时进行 反应物和生成物共同存在 注：在可逆反应的化学方程式中用“ ”代替“ ”。 任务一 可逆反应 2、 密闭容器中，一定量的SO2和O2，在一定条件下发生反应生成SO3经过足够长的时间，反应“停止”了。可以说明该反应是可逆反应的判断是（ ） A．反应生成了SO3 B．SO2和O2消耗完了 C．只有SO2和O2共同存在 D．SO3、SO2和O2和共同存在 【课堂练习1】 D 高炉炼铁的主要反应是： 科学史话： Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 高温 高炉增高后，尾气中CO的含量为何没有改变？ 问题三 从投料到平衡各成分浓度如何变化？反应的速率如何变化？ 浓度的变化 速率变化 SO2 O2 SO3 先减少后不变 先减少后不变 先增加后不变 正反应速率先减少后不变，逆反应速率先变大后不变 活动三 使用方法： 【更改文字】：将标题框及正文框中的文字可直接改为您所需文字 【更改图片】：点中图片》绘图工具》格式》填充》图片》选择您需要展示的图片 【增加减少图片】：直接复制粘贴图片来增加图片数，复制后更改方法见【更改图片】 【更改图片色彩】：点中图片》图片工具》格式》色彩（重新着色）》选择您喜欢的色彩 下载更多模板、视频教程：http://www.mysoeasy.com 10 t V正 V逆 V正=V逆 时间 速率 . . 0 氧气传感器数据监测 t/s 氧气的体积分数/% 8/16/2024 12 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，反应好象“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。 可逆反应反应速率的特点 任务一 可逆反应 什么叫化学平衡？ 在一恒容的密闭容器中，通入 2mol SO2 和 1mol O2 ，并加入适当催化剂发生反应，思考并回答下列问题： 1、刚开始反应有什么特点？ 2SO2 + O2 2SO3 催化剂 可逆反应 2、反应进行后有什么特点？ 3、反应达到平衡有什么特点？ 1．化学平衡状态的建立 任务二 化学平衡状态 (1)开始 c(SO2) 、c(O2)最大， c(SO3)＝0 2SO2 + O2 2SO3 v(正)最大，v(逆)=0 反应速率 v(正) v(逆) t1 时间（t） 0 反应速率 v(正) v(逆) t1 时间（t） 0 v(正) v(逆) (3)平衡 (2)变化 v(正)减小，v(逆)增大 v(逆)≠0，v(正)＞v(逆) v(正)=v(逆) ≠0 c(SO2) 、c(O2 )减小, c(SO3)增大 2SO2 + O2 2SO3 c(SO2) 、c(O2 )不变, c(SO3)不变 2SO2+O2 2SO3 催化剂 △ 反应速率 t1 时间（t） 0 反应物浓度最大，生成物浓度为0 反应物浓度不变，生成物浓度不变 反应物浓度减小，生成物浓度增大 时间 浓度 0 c(反) c(生) 时间 浓度 0 c(生) c(反) t0 在可逆反应中，当 v正 = v逆 时， c反 和 c生 都不再改变，达到一种表面静止的状态；在化学上称之为 化学平衡状态，简称化学平衡。 平衡状态 2．化学平衡状态的定义 任务二 化学平衡状态 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 动态平衡 从外表上看， 反应好象“停止” 反应没有停止 任务二 化学平衡状态 (1) 逆：研究对象是可逆反应 (2) 等：同一物质 v正 = v逆 ≠ 0 (3) 动：一种动态平衡；化学反应达到平衡时，反应并没有停止。 (4) 定：在平衡混合物中，各组成成分的含量保持不变 (5) 变：当外界条件发生改变，原来的化学平衡就会被破坏， 并在新的条件下建立新的化学平衡。 化学平衡的本质 化学平衡的标志 逆、等、动、定、变 3．化学平衡状态的特征 任务二 化学平衡状态 此条件下进行到什么时候达到了这个反应的限度? 此时的反应是否停止了？ 此时为何3种物质的浓度保持不变? 某温度和压强下的密闭容器中,2SO2+O2 2SO3 时间 （min) 物质的量 浓度(mol/L) 0 10 20 30 40 50 60 70 SO2 1 0.7 0.5 0.35 0.2 0.1 0.1 0.1 O2 0.5 0.35 0.25 0.18 0.1 0.05 0.05 0.05 SO3 0 0.3 0.5 0.65 0.8 0.9 0.9 0.9 △ 催化剂 任务二 化学平衡状态 4．化学平衡状态的判据 （1） V正 =V逆 ≠ 0 （1） V生成（N2）=V消耗（N2） （2）单位时间内，消耗1molN2，同时生成1molN2 a、用同一物质表示： V消耗 =V生成 例如，一定条件下，可逆反应N2＋3H2 2NH3，对该可逆反应，表示正、逆反应速率可以用N2或H2或NH3来表示： b、用不同物质表示：方向相反，各种量之比=系数之比 （3）单位时间内，消耗3mol H2，同时生成1mol N2 任务二 化学平衡状态 直接依据 根据各组分的量 首先分析该量是“变量”还是“恒量”，如为“恒量”，即随反应的进行永远不变，则不能作为判断平衡状态的依据；如为“变量”，即该量随反应进行而改变，当其“不变”时，则为平衡状态。 即： 变量不变 — 化学反应达到平衡状态 压强、密度、平均相对分子质量、总物质的量、百分含量、温度、颜色等 （2）各组分的浓度（或百分含量）不再变化 变量不变则平衡 任务二 化学平衡状态 间接依据 间接依据 以 m A(g) + n B(g) p C(g) + q D(g) 为例 ① 混合物体系中各成分的含量 各物质的物质的量或物质的量分数一定时 各物质的质量或质量分数一定时 各气体的体积或体积分数一定时 一定是化学平衡状态 一定 一定 总体积、总压强、总物质的量一定时 不一定 任务二 化学平衡状态 在一定温度下的容积不变的密闭容器中发生反应： N2+3H2 ⇌2NH3，下列叙述能说明反应一定达到平衡的是( )A．各物质的浓度相等 B．各物质在体系中的百分含量相等C．单位时间内消耗量： D．体系内正反应速率： C 【课堂练习2】 ②体系总压强 PV=nRT 间接依据 以 m A(g) + n B(g) p C(g) + q D(g) 为例 恒温恒容下且 m＋n=p＋q 时，总压强一定时 不一定平衡 恒温恒容下且 m＋n≠p＋q 时，总压强一定时 一定平衡 任务二 化学平衡状态 PV=nRT 例如：恒容、恒温条件下 ， C(s)+O2(g) CO2(g) 当体系总压强不变时， CO2(g)+C(s) 2CO(g) 当体系总压强不变时， 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) 当体系总压强不变时， H2(g)+I2(g) 2HI(g) 当体系总压强不变时， ②体系总压强 间接依据 不一定平衡 一定 平衡 不一定 平衡 一定 平衡 任务二 化学平衡状态 间接依据 ③混合气体的平均相对分子质量( ) 一定，且 m+n≠p+q 时 一定，且 m+n=p+q 时 一定平衡 不一定平衡 任务二 化学平衡状态 间接依据 例如： 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ， 当平均相对分子质量不变时， CO2(g)+C(s) 2CO(g) 当平均相对分子质量不变时， ③混合气体的平均相对分子质量( ) 一定平衡 不一定平衡 一定平衡 H2(g)+I2(g) 2HI(g) 当平均相对分子质量不变时， 任务二 化学平衡状态 间接依据 ρ = m总 V容器 ④ 体系的密度( ρ ) 恒温恒容条件下，当密度一定时 不一定平衡 任务二 化学平衡状态 间接依据 ⑤温度 一定平衡 在绝热体系中，当体系温度一定时 ⑥颜色 一定平衡 含有色物质的体系，当颜色不再变化时 任务二 化学平衡状态 在恒容的密闭容器中发生反应 下列叙述中，不能说明反应已达平衡状态的是( )A．恒温条件下，混合气体的压强不发生变化B．绝热条件下，混合气体的压强不再改变C．混合气体的密度不发生变化D．Fe2O3的质量不发生变化 【课堂练习3】 A 思维构建 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— 2、变—“变量”不变 ＝系数之比 υ正 υ逆 $$