2.2.1 化学平衡状态 课件 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第二章 化学反应速率和化学平衡 第二节 化学平衡 第一课时 化学平衡状态 学习任务一：可逆反应 工业合成氨 可逆反应有限度，即反应不能进行彻底。 氨气在国民经济中占有重要地位，随着人类社会的发展，对氨的需求量日益增长。 2NH3 N2 + 3H2 催化剂 高温、高压 如何提高生产效率呢？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。 回顾常见的可逆反应： 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 学习任务一：可逆反应 可逆反应的特征 （2）双同性： 同一条件、同时进行 （3）不彻底性（有限度） （1）双向性 正反应 逆反应 2Fe3+ +2I- 2Fe2+ +I2 容器中充入1mol·L-1的N2和3mol·L-1的H2在一定条件下发生反应，在以下坐标图表示出N2和NH3浓度变化情况。 时间 O 浓度/mol·L-1 用v(N2)表示正反应速率、用v(NH3)表示逆反应速率如何变化？ 时间 速率 1 0.2 1.6 c(N2) c(NH3) 浓度变化量呈系数比 平衡时：不同物质表示速率呈系数比 v(N2)正 v(NH3)逆 v(N2)逆 v(NH3)正 2x x 学习任务二：化学平衡 — 化学平衡的建立 浓度 时间 (a)反应从正向开始 2NH3 N2 + 3H2 催化剂 高温、高压 浓度—时间图 1.化学平衡状态的建立 学习任务二：化学平衡 — 化学平衡的建立 H2 N2 NH3 时间 速率 υ正＝ υ逆 化学平衡状态 υ正 υ逆 t0 t0 速率—时间图 浓度 时间 (b)反应从逆向开始 浓度—时间图 t0 H2 N2 NH3 时间 速率 υ正＝ υ逆 化学平衡状态 υ正 υ逆 t0 速率—时间图 2NH3 N2 + 3H2 催化剂 高温、高压 学习任务二：化学平衡 — 化学平衡的建立 学习任务二：化学平衡—化学平衡的概念 在一定条件下的可逆反应里，当正、逆反应的速率相等时，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态我们称之为化学平衡状态，简称化学平衡。 达到化学平衡时，反应达到该条件下物质转化的最大“限度”，即反应物的转化率最大。 α ＝ ×100% 变化量 起始量 转化率： 2.化学平衡概念： 定 等 动 变 动态平衡 条件改变，原平衡状态被破坏，在新的条件下建立新的平衡 υ(正)＝ υ(逆) 改变影响化学反应速率的因素，如浓度、压强、温度,就有可能改变化学平衡 研究的对象是可逆反应 逆 υ(正)＝ υ(逆)≠0 各组分的含量保持一定，各组分的浓度保持一定。 3.化学平衡状态的特征： 学习任务二：化学平衡—化学平衡的特征 化学平衡中的速率常数 若有基元反应 ： a A(g) ＋b B(g) c C(g) ＋d D(g) 达到化学平衡时， υ正= k正 ×ca(A)×cb(B) υ逆= k逆 ×cc(C)×cd(D) 因平衡时υ正= υ逆，即k正 ×ca(A)×cb(B) = k逆 ×cc(C)×cd(D) v(正) =v(逆)>0 1.指的是同一物质。若是不同物质，则要化为同一物质进行比较（或者满足速率之比=化学计量数之比）； 2.方向一定是一正一逆； ④ N2+ 3H2 2NH3 高温高压 催化剂 如：1.当v（N2）正：v（H2）逆=1：3时或者3v（N2）正=v（H2）逆时， 可作为反应达到平衡状态的判断依据； 2.当消耗1molN2时，同时消耗2molNH3 （或同时生成3molH2）时， 可作为反应达到平衡状态的判断依据； 1.当c(N2)：c(H2)：c(NH3)=1:3:2时，不作为反应达到平衡状态的判断依据； ！ 3. 断裂3molH-H键的同时断裂6molN-H键，可作为反应达到平衡状态的判断依据； 2.当v(N2)：v(H2)：v(NH3)=1:3:2时，不作为反应达到平衡状态的判断依据； 各物质的浓度保持不变 温度、气体密度、压强、气体平均摩尔质量 变→不变，套公式 温度： 对于任何一个可逆反应，若正反应为放热（吸热）反应，则逆 反应一定为吸热（放热）反应。在绝热条件下(没有特殊说明一般为恒温，即体系能自由热交换)，当反应未达到平衡时，v（正）不等于v（逆），则放热不等于吸热，总体表现为向外界放出或 吸收热量，环境温度会发生变化。 容器体积一定时，有色气体（如：I2 、Br2、 NO2）的 颜色不再变化； 1.气体密度ρ气体= V(总) m(总) 2.气体平均分子质量M气体= n(总) m(总) － 2.气体压强P气体:考虑气体物质的量 PV=nRT（R为常数） 类型一：无固体参加 当密度不变时，不能说明反应 达到平衡状态 当密度不变时，不能说明反应 达到平衡状态 PV=nRT 1.气体密度ρ气体= V(总) m(总) A(g)+B(g) 2C(g) 思路：m(总)不变，考虑V ①恒温恒容： ②恒温恒压： 则V不变，ρ气体一直不变 反应前后气体系数一样，则n气体不变，V不变，ρ气体一直不变 类型二：有固体参加 当密度不变时，都可以说明反应达到平衡状态 1.气体密度ρ气体= V(总) m(总) A(s)+3B(g) 2C(g)+D(g) 根据质量守恒，若未达到平衡时，气体m(总)变 ①恒温恒容： ②恒温恒压： 则V不变，ρ气体变 反应前后气体系数一样，则n气体不变，V不变，ρ气体变 当压强不变时，都不能说明反应达到平衡状态 2.压强 类型一：反应前后气体化学计量数之和不变 PV=nRT A(g)+B(g) 2C(g) ①恒温恒容： ②恒温恒压： 反应前后气体系数一样，n气体不变，则P不变 P一直不变 当压强不变时，能说明反应达到平衡状态 2.压强 类型一：反应前后气体化学计量数之和改变 PV=nRT 2A(g)+B(g) 2C(g) ①恒温恒容： ②恒温恒压： 反应前后气体系数不一样，则n气体变，则P变 P一直不变 当压强不变时，不能说明反应达到平衡状态 类型一：有固体参加 气体m(总)发生发生改变,n(总)不变,气体平均分子质量（平均摩尔质量）变 3.气体平均分子质量M气体= n(总) m(总) － A(s)+2B(g) 2C(g) 当气体平均摩尔质量不变时，可以说明反应 达到平衡状态 气体m(总)不变,n(总)不变,气体平均分子质量（平均摩尔质量）不变 3.气体平均分子质量M气体= n(总) m(总) － A(g)+B(g) 2C(g) 类型二：无固体参加，反应前后气体化学计量数之和不变 当气体平均摩尔质量不变时，不能说明反应 达到平衡状态 气体m(总)不变,n(总)变,气体平均分子质量（平均摩尔质量）变 3.气体平均分子质量M气体= n(总) m(总) － 2A(g)+B(g) 2C(g) 类型三：无固体参加，反应前后气体化学计量数之和改变 当气体平均摩尔质量不变时，可以说明反应达到平衡状态 【小结】一看条件（恒温恒压、恒温恒容、绝热等）；二看反应特点（状态、反应前后气体系数）； 三想公式（变量） 练7：向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，一定条件下使反应SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g)达到平衡，正反应速率随时间变化的示意图如右所示。由图可得出的正确结论是 A.反应在c点达到平衡状态 B.反应物浓度：a点小于b点 C.反应物的总能量低于生成物的总能量 D.△t1=△t2时，SO2的转化率：a~b段小于b~c段 D 图像分析： (1)横坐标和纵坐标的含义 (2)曲线的斜率或者趋势 (3)曲线上的特殊点，如起点、终点、交点和拐点等 (4)根据需要运用辅助线，如等温线、等压线等 面 线 点 $$