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

第二节　化学平衡 第1课时　平衡状态与判断依据 第二章　 化学反应速率与化学平衡 复习回顾 · 化学平衡 思考1 ①、为什么有些化学反应存在平衡状态？ 可逆反应同时双向进行，彼此制衡，均不会进行到底，由此产生平衡 化学平衡状态是可逆反应的一种特殊状态， 是在给定条件下能达到的最大程度。 化学反应的限度 化学平衡状态 可逆 反应 化学平衡 · 建立 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 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： 2NH3 N2 + 3H2 催化剂 高温、高压 根据数据分析，随着反应进行，各物质浓度、正反应速率、逆反应速率如何发生变化 思考2 反应速率 时间 正反应 逆反应 化学平衡 当正、逆反应速率相等时，达到看似不变的“表面静止”状态，但实际反应并未停止，一直在进行中 新课导入 化学平衡 · 建立 思考3 ②、化学平衡状态有哪五个特征？ ③、用什么特征判断是否达到化学平衡? 逆、等、动、定、变 正逆速率相等 或 各物质浓度不变 可逆反应 正、逆速率相等 动态平衡 各物质浓度固定 外界条件改变时 平衡状态也随之改变 直接标志 化学平衡 · 判断 v正＝v逆 注意速率的表达 注意生成和消耗 注意方程系数 方法：先看正逆；再看比例 知识梳理 ①、3v(N2)＝v(H2) ( ) ②、2v正(N2) ＝ v逆(NH3) ( ) ③、消耗 1 mol N2的同时，生成 2 mol NH3 ( ) ④、1 mol H-H键断裂的同时，2molN-H键断裂 ( ) ⑤、单位时间内消耗的N2量是消耗NH3量的两倍 ( ) 【例1】 ，判断下列描述的反应状态是否达到平衡。 N2 + 3H2 2NH3 化学平衡 · 判断 ⑥、用NO2、NO和O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为2∶2∶1 ( ) 无法判断 没有表达清楚正/逆 平衡 ①、标示正/逆；②、速率比例关系正确 无法判断 均为正向反应 平衡 消耗1mol H2→正向 消耗2/3mol NH3→逆向 正向 正向 ①、有正有逆；②、比例正确 正向 逆向 比例不正确，无法表示正逆速率相等 无法判断 无法判断 速率之比始终等于方程系数比，无法用于判断平衡 典例精讲 化学平衡 · 判断 间接标志 “变量不变” （浓度、物质的量、质量、压强、体系温度、 物质的量分数、质量分数、体积分数、 颜色、转化率……） 重点：给定的判断依据，在该反应中是否为变量；若为变量，则可以用来判断平衡 常用公式： P V ＝ n R T 压强 气体 体积 气体 物质的量 常数 体系温度 φ(B) ＝ nB n总 M＝ m n ρ＝ m V 物质的量分数 密度 摩尔质量 相对分子质量 知识梳理 化学平衡 · 判断 情况1：气体“压强/体积问题” 【例2】判断下列反应状态时，是否达到平衡。 气体的n总不变时（看方程系数） 恒温恒容 密闭容器，p总不变时 恒温恒压 密闭容器，V总不变时 P V ＝ n R T 压强 气体 体积 气体 物质的量 常数 体系温度 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) H2(g) + I2(g) 2HI(g) 平衡 平衡 平衡 无法判断 无法判断 无法判断 典例精讲 变量 气体体积分数/物质的量分数 φ(B) ＝ nB n气总 φ(B)不变时 A(g) + B(g) 2C(g) φ(B) ＝ nB n气总 φ(B) ＝ 1 2 定量 变量 定量 A(s) B(g) + C(g) 化学平衡 · 判断 情况2：气体“分数问题” 单边气体，不用“分数” 【例3】当气体B的体积分数不变时，判断下列反应状态是否达到平衡。 平衡 无法判断 φ(B) ＝ nB n气总 知识梳理 化学平衡 · 判断 情况3：气体“平均相对分子质量问题” M＝ m总气体 n总气体 【例4】当气体平均相对分子质量不变时，判断下列反应状态是否达到平衡。 ①、2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) M＝ m总 n总 变量 定量 变量 ②、2A(g)+ B(s) 2C(g) M＝ m总 n总 变量 定量 变量 ④、NH2COONH4(s) 2NH3(g) + CO2(g) ③、H2(g)+I2(g) 2HI(g) M＝ m总 n总 定量 定量 定量 2 3 1 3 M＝ ×17＋ ×44 2 3 1 3 定量 看系数 看状态 知识梳理 化学平衡 · 判断 情况4：气体“密度问题” 【例5】在恒温恒容的密闭容器中，当气体密度不变时，下列反应是否达到平衡？ ①、2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ρ＝ m总 V 定量 定量 定量 ②、Ni(s) + 4CO(g) Ni(CO)4(g) ρ＝ m总 V 定量 变量 变量 ρ＝ m(总气体） V 【例6】在恒温恒压的密闭容器中，当气体密度不变时，下列反应是否达到平衡？ ①、2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ②、Ni(s) + 4CO(g) Ni(CO)4(g) ρ＝ m总 V 变量 定量 变量 ρ＝ m总 V 变量 变量 变量 （正向-变大） （正向-变小） 知识梳理 化学平衡 · 判断 情况5：其他问题 ，当n(SO2):n(O2):n(SO3)=2:1:2时( ) ①、2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) ②、绝热体系下， ，体系温度不变时( ) 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) 不和外界发生热量交换 平衡 无法判断 知识梳理 1、可逆反应2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)在恒容密闭容器中进行： ①单位时间内生成n mol O2的同时，生成2n mol NO2 ②单位时间内生成n mol O2的同时，生成2n mol NO ③用NO2、NO和O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为2∶2∶1 ④混合气体的颜色不再改变 ⑤混合气体的密度不再改变 ⑥混合气体的压强不再改变 ⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变 可说明该反应达到化学平衡状态的是__________。 ①④⑥⑦ 课堂练习 典例精讲 2.在一定温度下的恒容容器中，发生反应：2A(g)＋B(s)　　 C(g)＋D(g)， 下列描述中能表明反应已达到平衡状态的是( ) ①混合气体的压强不变 ②混合气体的密度不变 ③C(g)的物质的量浓度不变 ④容器内A、C、D三种气体的浓度之比为2∶1∶1 ⑤单位时间内生成n mol C，同时生成n mol D ⑥单位时间内生成n mol D，同时生成2n mol A A.①②⑤ B.②③⑤ C.②③⑥ D.①③⑥ C 课堂练习 随堂演练 3．在一个绝热的固定容积的密闭容器中， 发生可逆反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(s)，当m、n、p、q为任意整数时，一定可以作为反应达到平衡状态的标志是(　　 ) ①体系的压强不再改变　 ②体系的温度不再改变　 ③体系的密度不再变化　 ④各组分质量分数不再改变 A．①②③ B．①②③④ C．②③④ D．③④ C 课堂练习 随堂演练   $$