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2节 化学平衡 第1课时：化学平衡状态 第二章 人教版 高二年级 选择性必修一 知识回顾 一、可逆反应与不可逆反应 1. 可逆反应与不可逆反应的比较 可逆反应 不可逆反应 定义 在__________下，既能 向________方向进行， 又能向________方向进 行的反应称为可逆反应 正反应几乎能 或逆反应进行的程度非常____，这样的反应称为不可逆反应 实例 同一条件 正反应 逆反应 进行到底 小 H2 ＋ I2 2HI Fe + 2HCl ==FeCl2 + H2↑ 对于一些反应，我们在进行化学计算时，从未关心过反应能否进行彻底的问题，即限度问题，各种反应物之间是一种“同归于尽”或者“你死我活”的关系。它们不存在限度，即反应能进行彻底 ⑵ 可逆反应的特点 ① 同一条件、同时反应、方向对立 ② 不可能完全转化 ③ 反应物和生成物同时存在 ⑴表示方法：约定采用“______”来代替反应式中的“==”。 把从左向右的过程称作_________；由右向左的反应称作________。 2、可逆反应的表示方法和特点 正反应 逆反应 例：14CO2 + C CO，达到化学平衡后，平衡混合物中含14C的粒子_____________________。 14CO2、14C、14CO 任一组分的转化率都小于100%。 二、化学平衡状态 1、化学平衡的建立 在反应中， 将1 mol N2和 1 mol H2通入1L密闭容器中，反应一段时间后，各物质浓度不变。 例 N2 + 3H2 2NH3 催化剂 高温高压 容积不变的密闭容器： 充入反应物（正向） 充入生成物（逆向） 在反应中， 将1 mol N2和 1 mol H2通入1L密闭容器中，反应一段时间后，各物质浓度不变。 ⑴反应开始时： ⑵反应进行时， ⑶反应一定时间后， v正最大， v逆为0 C反应物最大， C反应物逐渐减小， v正逐渐减小； C生成物逐渐增大， v逆逐渐增大； v正 v逆 = ，混合物中各 组分的浓度保持不变， 例 体系达到平衡状态 N2 + 3H2 2NH3 催化剂 高温高压 1、化学平衡的建立 0 t v v正 v逆 t1 v正 = v逆 化学平衡 t1时刻后， v正＝ v逆 ，即正反应消耗反应物的量与逆反应生成反应物的量相等，反应物和生成物的浓度不再发生变化 ——化学平衡 2、化学平衡的定义 二、化学平衡状态 在外界条件不变的情况下，可逆反应进行到一定的程度时，当v正=v逆，化学反应进行到最大限度，反应物和生成物的浓度不再发生变化，反应混合物处于化学平衡状态，简称化学平衡。 限度：反应物的转化率最大。转化率=反应物的减少量/反应物的起始量 ⑴反应条件 3、化学平衡的性质 温度、压强、浓度等外界条件不变 ——条件不变是基础 ⑵研究对象 ——可逆反应是前提 ⑶本质 v正＝ v逆，即同一物质消耗速率与生成速率相等 ——速率相等是实质 ⑷现象 反应混合物组成成分的浓度保持不变 ——浓度不变是标志 二、化学平衡状态 平衡时，反应混合物各组成成分的物质的量浓度、百分含量恒定，但不相等。同时，平衡状态下，反应体系的压强恒定、反应混合气体的相对分子质量恒定。 注意 4、化学平衡的特征 ⑴逆 研究的对象是可逆反应 ⑶动 化学平衡是动态平衡，虽然达到平衡状态，但正反应和逆反应并未停止，是一个动态平衡。 ⑵等 达到化学平衡时，v正 ＝ v逆 ≠0 ⑷定 反应混合物各组分的浓度保持一定。 ⑸变 化学平衡建立在一定条件下，条件改变时，平衡就会被破坏，并在新条件下建立新的平衡。 ⑹同 在一定条件下，可逆反应不论是从正反应还是逆反应开始，或者正逆反应同时开始，只要起始浓度相当，均可以建立相同的化学平衡。即平衡的建立与途径无关。 逆、等、动、定、变、同 怎么判断反应是否达到化学平衡状态？ 5、达到化学平衡的标志 v正=v逆和反应混合物各组分浓度保持不变是判断平衡的两大主要标志（判断依据）。 对于同一物质： 对于不同物质： (1)速率关系 v(正)= v(逆) ≠0 （异向成比例） v正(A)＝v逆(A) 速率之比＝化学计量数之比 但必须是不同方向的速率 6、化学平衡的判断依据 N2 + 3 H2 2NH3 催化剂 高温、高压 2v 正 (N2) v 逆 (NH3) = 1.直接标志： 正逆相等 对于不同物质，速率方向相反，速率比等于系数比.不同物质，异向成比例 练习：一定条件下，反应A2(g)+B2(g) 2AB(g)，达到平衡的标志是（ ） A、单位时间内生成 n mol A2同时生成n molAB B、单位时间内生成2n mol AB 同时生成n mol B2 C、单位时间内生成n mol A2 同时生成n mol B2 D、单位时间内生成n mol A2 同时消耗n mol B2 √ √ 练习：一定条件下，反应N2+3H2 2NH3达到平 衡的标志是 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 √ √ 在判断化学平衡时，要注意化学键数与反应物质的物质的量之间的联系，同时要注意成键、断键与反应方向之间的关系。 3．可逆反应Ｎ２＋３Ｈ２　 ２ＮＨ３的正逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示．下列各关系中能说明反应已达到最大限度的是（　　　） Ａ、３v正(N2)＝v正(H2) Ｂ、v正(N2)＝v逆(NH3) Ｃ、２v正(H2)＝３v逆(NH3) Ｄ、v正(N2)＝v逆(H2) Ｃ 各组分浓度（物质的量、物质的量分数、质量、质量分数、分子数）、百分含量、反应物转化率、产物的产率保持不变时为平衡状态 （2）含量关系 反应体系的密度、总压强、总物质的量、平均相对分子质量（M）、总质量、颜色、温度不变时，要根据具体情况判断是否为为平衡状态 变量不变 — 从反应开始到平衡之前始终变化，平衡后不再变 2.间接标志： 一个物理量在反应达到平衡前是一个变量，即在不同时间段，此物理量的数值一直在变化，当题目提示此物理量不再变化时，表明反应已经达到平衡状态。 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。 [思考]我们已经知道反应前后，所有物质的总质量是不会变的，即质量守恒。那么总物质的量呢？也不变吗？ A(g)+B(g) ⇌ 2C(g) 时间 nA nB nC n总 起始 1 1 0 2 1min 0.8 0.8 0.4 2 2min 0.7 0.7 0.6 2 3min 0.65 0.65 0.7 2 4min 0.6 0.6 0.8 2 5min 0.6 0.6 0.8 2 ………… A(g)+B(g) ⇌ C(g) 时间 nA nB nC n总 起始 1 1 0 2.00 1min 0.8 0.8 0.2 1.80 2min 0.7 0.7 0.3 1.70 3min 0.65 0.65 0.35 1.65 4min 0.6 0.6 0.40 1.60 5min 0.6 0.6 0.40 1.60 ………… 保持不变 逐渐减少 你有什么发现？ A(g) + B(g) 2C(g) A(g) + B(g) C(g) 气体的总物质的量 恒温恒容时的压强P 减少 不变 不变 减少 不变 减少 恒温恒压时的体积V 不能作为判断依据 能作为判断依据 对于这三个量，若反应前后气体系数不相等，则可以作为判断依据 ①混合气体的总压强P、总体积V、总物质的量n不随时间改变而 ，（适用于 ） 改变 m+n≠p 的反应 2.间接标志： 变量不变 ①混合气体的总压强、总体积、总物质的量不随时间改变而改变，（适用于m+n≠p 的反应 ） M m总 M= n总 看气体系数 找固体 分子、分母只要有一个是变量， M 即可作为判断平衡的依据 A(g)+B(g) ⇌ 2C(g) A(g)+B(g) ⇌ C(g) A(s)+B(g) ⇌ C(g) m总 n总 M 不变 不变 不变 不变 变 变 变 不变 变 ②混合气体的平均相对分子质量 2.间接标志： 变量不变 恒温恒容时 m总 ρ = V 不会变 找固体，若方程式中有固体，则气体总质量会变化 对于反应：A(s)+B(g)=C(g) mA + mB + mC 不变 （质量守恒） 质量减少 质量增加 恒容时，凡是有固体参与的反应，其气体密度都会变 ③混合气体的密度 2.间接标志： 变量不变 C(s)＋CO2(g) 2CO(g)，恒温恒容：v不变，m总变量， ρ变量，n变量，平均相对分子质量变量 ①混合气体的颜色不再改变 ②混合气体的平均相对分子质量不变 ③混合气体的密度不变 ④混合气体的体积不变 ⑤I2气体的物质的量浓度不变 例：在恒温恒压的的密闭容器中发生反应：2HI(g) H2(g)+I2(g)该反应达到平衡的标志是（ ） ①⑤ 练习：在一定温度下，向aL密闭容器中加入 1mol X气体和 2mol Y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. 容器内压强不随时间变化 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. 单位时间消耗0.1mol X的同时生成0.2mol Z √ √ 练习: 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. 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3n molB C. A、B、C的浓度不再变化 D. A、B、C的分子数比为1:3:2 A C 练习: 下列说法中可以充分说明反应: P(g)+Q(g) R(g)+S(g) , 在恒温下已达平衡状态的（　） 反应容器内压强不随时间变化 B. P和S的生成速率相等 C. 反应容器内P、Q、R、S四者共存 D. 反应容器内总物质的量不随时间而变化 B 练习: 在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再发生变化时,表明A(s)+3B(g) 2C(g)+D(g)已达平衡状态的是 ( ) A. 混合气体的压强不变 B. 混合气体的密度不变 C. B的物质的量浓度不变 D. 气体的总物质的量不变 B C 练习:一定温度下恒容密闭容器中，下列叙述是可逆反应 A(g)+3B(g) 2C(g)+2D(s) 达到平衡的标志的是 ①C的生成 速率与C的分解速率相等 ②单位时间内生成 a mol A，同时生成 3a molB ③A、B、C的浓度不再变化 ④A、B、C的分压强不再变化 ⑤混合气体的总压强不再变化 ⑥混合气体的物质的量不再变化 ⑦ A、B、C、D的分子数之比为 1 : 3 : 2 : 2 A. ②⑦ B. ②⑤⑦ C. ①③④⑤⑥ D. ②⑤⑥⑦ ( C ) √ √ √ √ √ $$