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

第二章 化学反应速率与化学平衡 第二节 化学平衡 课时1 化学平衡状态 人教版2019选择性必修1 新课导入 新课导入 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。 如何提高生产效率呢？ 旧知回顾 1.概念：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，称为可逆反应。 2.化学方程式中用“ ”表示 一、可逆反应 2NH3 N2 + 3H2 催化剂 高温、高压 2SO3 2SO2 + O2 △ 催化剂 HCl+HClO Cl2 + H2O 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 逆 化学平衡状态 一、化学平衡的建立 2NH3 N2 + 3H2 催化剂 高温、高压 时间 O 浓度/mol·L-1 c(H2) c(NH3) c(N2) 时间 O 浓度/mol·L-1 c(N2) c(NH3) c(H2) 浓度变化量呈系数比 化学平衡状态 一、化学平衡的建立 2NH3 N2 + 3H2 催化剂 高温、高压 时间 速率 υ正＝ υ逆 化学平衡状态 υ正 υ逆 t0 v—t图 反应从正向开始 反应开始时：反应物的浓度最大,v正最大, 生成物的浓度为0,v逆为0； 反应进行时：反应物的浓度逐渐减小→v正 逐渐减小;生成物的浓度由0逐 渐增大→v逆从0逐渐增大； 达到平衡时：v正=v逆，反应混合物中各组分 的浓度保持不变。 化学平衡状态 时间 速率 υ正＝ υ逆 化学平衡状态 υ正 υ逆 t0 v—t图 反应从逆向开始 一、化学平衡的建立 2NH3 N2 + 3H2 催化剂 高温、高压 反应开始时：生成物的浓度最大,v逆最大, 反应物的浓度为0,v正为0； 反应进行时：生成物的浓度逐渐减小→v逆 逐渐减小;反应物的浓度由0逐 渐增大→v正从0逐渐增大； 达到平衡时：v正=v逆，反应混合物中各组分 的浓度保持不变。 化学平衡状态 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，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，反应物的转化率最大。 α＝ ×100% 变化量 起始量 转化率： 化学平衡状态 二、化学平衡状态的判断——直接标志 ν正 = ν逆 ≠0 ①同一种物质：νA·正 = νA·逆 ②不同种物质: 速率之比=化学计量数之比，方向相反 2NH3 N2 + 3H2 催化剂 高温、高压 ν(N2)·正 = ν(N2)·逆 ν(H2)·正 = ν(H2)·逆 ν(N2)·正 ν(H2)·逆 = 1 3 ν(NH3)·正 ν(H2)·逆 = 2 3 一正一逆，符合比例 3v(N2)正 = v(H2)逆 2v(NH3)正 = 3v(H2)逆 √ × 化学平衡状态 速率的其余叙述方式： 1、单位时间内，有a mol N2消耗，同时有a mol N2生成 一正一逆，符合比例 2、单位时间内，有a mol N2消耗，同时有3a mol H2生成 3、单位时间内，有a mol N2消耗，同时有2a mol NH3生成 ν逆 ν正 ν正 ν逆 ν正 ν正 √ √ × 4、单位时间内，断裂3a mol H-H键，同时有2a mol N-H 键生成 5、单位时间内，断裂3a mol H-H键，同时有6a mol N-H 键消耗 ν正 ν正 × √ ν正 ν逆 课堂点拨 v(H2)： v(N2) =3:1可否判断反应达平衡？ A、一个N≡N键断裂的同时，有三个H－H键形成 B、一个N≡N键断裂的同时，有三个H－H键断裂 C、一个N≡N键断裂的同时，有六个N－H键断裂 D、一个N≡N键断裂的同时，有六个N－H键形成 AC 2NH3 N2 + 3H2 催化剂 高温、高压 × 11 化学平衡状态 二、化学平衡状态的判断——间接标志 变量不变 2NH3 N2 + 3H2 催化剂 高温、高压 判断变量， 变量不变 1、各组分浓度保持不变 ① 物质的量浓度 ② 物质的量或物质的量分数 ③ 质量或质量分数 ④ 气体的体积或体积分数 例如： N2的物质的量不变 N2的物质的量等于NH3的物质的量 √ × （注意不是相等，也不是成比例，强调不变） 特殊情况：对于单边无气体的反应，各类分数可能保持不变。 如：NH2COONH4 2NH3 + CO2 ,NH3 和CO2体积分数保持不变 化学平衡状态 二、化学平衡状态的判断——间接标志 变量不变 2NH3 N2 + 3H2 催化剂 高温、高压 2、总压强、总物质的量 PV=nRT 恒容、恒温，气体总压强与气体总物质的量成正比，则无论各成份是否均为气体，只需考虑Δn(g)（即前后气体系数差） ① 前后气体系数相等： 则P为恒值，总压强不变不一定是化学平衡状态； ② 前后气体系数不等： 则P为变量，总压强不变一定是化学平衡状态。 化学平衡状态 二、化学平衡状态的判断——间接标志 变量不变 2NH3 N2 + 3H2 催化剂 高温、高压 3、气体密度 ρ气体 = V(总) m(总) 取决于反应前后是否有非气体物质 恒温恒容 / 恒温恒压 化学平衡状态 二、化学平衡状态的判断——间接标志 变量不变 3、气体密度 ρ气体 = V(总) m(总) ①有非气体参与反应 恒温恒容： A(s)+3B(g) 2C(g)+D(g) 则V(总)不变，m(总)会改变，ρ气体是变量 恒温恒压： 则反应前后气体系数一样时V(总)不变，m(总)会改变， ρ气体是变量。 当密度不变时，均可说明反应达到平衡状态 化学平衡状态 二、化学平衡状态的判断——间接标志 变量不变 3、气体密度 ρ气体 = V(总) m(总) ②全是气体的反应 恒温恒容： A(g)+3B(g) 2C(g)+D(g) 则V(总)不变，m(总)不会改变，ρ气体不是变量 恒温恒压： 则反应前后气体系数一样时V(总)不变，m(总)不变， ρ气体不是变量 反应前后气体系数不一样时V(总)变，m(总)不变， ρ气体是变量 。 化学平衡状态 二、化学平衡状态的判断——间接标志 变量不变 4、气体平均相对分子质量 气体平均分子质量M气体= n(总) m(总) － A(s)+3B(g) 2C(g)+D(g) 取决于反应前后是否有非气体物质 取决于反应前后气体的总系数是否相等 化学平衡状态 二、化学平衡状态的判断——间接标志 变量不变 4、气体平均相对分子质量 气体平均分子质量M气体= n(总) m(总) － ①有非气体参与反应 前后气体系数相等： 前后气体系数不等： A(s)+3B(g) 2C(g)+D(g) m(总)改变，n(总)不变，M气体是变量。 － m(总)改变，n(总)不变，M气体是变量。 － M不变时，即为平衡状态 － 化学平衡状态 二、化学平衡状态的判断——间接标志 变量不变 4、气体平均相对分子质量 气体平均分子质量M气体= n(总) m(总) － ②全是气体的反应 前后气体系数相等： 前后气体系数不等： A(s)+3B(g) 2C(g)+D(g) m(总)不变，n(总)不变，M气体不是变量。 － m(总)不变，n(总)改变，M气体是变量。 － M不变时，即为平衡状态 － M不变时，无法判断 － 课堂点拨 其余判断方式： ①对于有色物质参加反应，如果体系颜色不变，反应达到平衡 ②对于绝热体系，如果体系温度不变，反应达到平衡 化学平衡状态 2、在一定温度下，可逆反应： A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡的标志是（　 ） C的生成速率与C分解的速率相等 B. 单位时间内生成n molA，同时生成3n mol B C. A、B、C的浓度不再变化 D. A、B、C的分子数比为1:3:2 　 　 AC 化学平衡状态 1.某恒容密闭容器中有反应 2NO2 2NO＋O2 ,达到平衡的是（ ） A、单位时间内生成 n mol O2 同时生成 2n mol NO2 B、单位时间内生成 n mol O2 同时生成 2n mol NO C、c (NO2) : c (NO) : c (O2) = 2 : 2 : 1 D、混合气体的颜色不再改变 E、混合气体的密度不再改变 F、混合气体的平均相对分子质量不再改变 H、混合气体个组分的体积分数不再改变 $$