第二单元 化学反应的方向与限度 第2课时（教学课件） 化学苏教版2019选择性必修1

专题2 化学反应速率与化学平衡 第二单元 化学反应的方向与限度 第2课时 化学平衡状态 苏教版2019选择性必修1 性质 2 可逆反应 1 知识导航 3 化学平衡状态 化学平衡状态的判断 知识导航 明·学习目标 1.掌握化学平衡状态的定义和特征（动态平衡、正逆反应速率相等、各物质浓度不变等 ）。 2.深入理解化学平衡状态的本质（正逆反应速率相等的微观含义 ），准确判断可逆反应是否达到平衡状态。 3.通过对可逆反应、化学平衡状态的探究，培养严谨、科学的态度和逻辑推理能力；认识化学平衡研究对工业生产（如高炉炼铁 ）、提高反应效率的重要意义。 引·新课导入 请你说说！ 为什么啤酒或可乐打开瓶盖后气泡会不断冒出？ 这是因为瓶内存在 CO₂的溶解平衡：CO2(aq)⇌CO2(g)，瓶盖打开后压强减小，平衡打破。1861 年，贝特洛首次提出 “可逆反应” 概念，揭示了化学反应的双向性。如今，从工业合成氨到生命体中的酶催化反应，平衡思想贯穿化学研究与生产。 可乐 啤酒 01 可逆反应 探·知识奥秘 一、可逆反应 [温故知新] 什么是可逆反应？请举例说明可逆反应的特征？ 1．概念： NH3＋H2O NH3·H2O ＋OH－ 在相同条件下，能同时向正、逆反应方向进行的化学反应称为可逆反应。 2．特征： (1)同一条件下，正反应和逆反应同时发生、同时存在。 (2)反应不能进行到底，反应物不能实现完全转化。 (3)反应体系中，与化学反应有关的各种物质同存于同一反应体系。 (4)反应达到限度时，反应仍在进行，没有停止。 探·知识奥秘 一、可逆反应 [温故知新] 请举例我们学过的可逆反应有哪些？ CO2+H2O H2CO3 2HI H2 + I2 N2O4 2NO2 H2CO3 CO2 + H2O 书写可逆反应的化学方程式时，不用“=”，用“⇌”。 注意 探·知识奥秘 一、可逆反应 [交流讨论] 高炉炼铁的主要反应为： Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 从炼铁炉口排出的尾气中总是含有一定量的CO。100多年前，人们曾认为这是由于CO与铁矿石接触时间不够的缘故。为使反应进行得完全，当时曾耗巨资改建高炉，通过增加炼铁炉的高度以延长CO和Fe2O3的接触时间，结果尾气中CO的体积分数并未减少。你知道这是什么原因吗？ 上述炼铁反应的进行是有限度的。在高温下，氧化铁能与一氧化碳反应生成铁和二氧化碳2C(焦炭) + O2(空气) =2CO(放出热量)；同时，铁与二氧化碳反应也能生成氧化铁和一氧化碳。该反应是可逆反应Fe2O3 + 3CO 2Fe＋3CO2。因此，研究化学反应，不仅要明确反应的方向，还应关注反应进行的限度。 探·知识奥秘 一、可逆反应 3．注意事项： (1)可逆反应概念中“同一条件”是前提,如葡萄糖在氧气中燃烧可以生成二氧化碳和水,光合作用可将二氧化碳和水变成葡萄糖和氧气,但是两者条件不同,不互为可逆反应。 (2)可逆反应的正反应、逆反应的热效应互为相反数,即一个释放能量,另一个则吸收能量。 (3)绝大多数化学反应都有一定的可逆性,但有些反应的可逆性小,可视为“不可逆”。 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 1．已知反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ•mol－1，下列说法正确的是(　　) A.向密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2，充分反应后，放出92.4 kJ的热量 B.向密闭容器中充入一定量N2和H2，放出92.4 kJ的热量时，生成了2 mol NH3 C.向密闭容器中充入1 mol N2和足量H2，充分反应后，放出92.4 kJ的热量 D.向密闭容器中充入2 mol NH3，充分反应后，吸收了92.4 kJ的热量 析·典型范例 B A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 2．可逆反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，充入由18O组成的氧气一段时间后，18O存在下列物质中的 ( ) A．多余的氧气中 B．生成的三氧化硫中 C．氧气和二氧化硫中 D．二氧化硫、氧气和三氧化硫中 析·典型范例 D A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 3．在密闭容器中进行反应 X2(g)+Y2(g)⇌2Z(g),已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 mol/L、0.2 mol/L、0.2 mol/L,在一定条件下,当反应达到平衡时,各物质的浓度有可能是(　　) A.Z为0.25 mol/L B.Y2为0.35 mol/L C.X2为0.3 mol/L D.Z为0.4 mol/L 析·典型范例 A 02 化学平衡状态 探·知识奥秘 二、化学平衡状态 [交流讨论] 图2-15是某个可逆反应的反应物和生成物的浓度随时间的变化曲线，图2-16是可逆反应的正、逆反应速率随时间的变化曲线。观察这两幅图，与同学交流讨论下列问题： 1.随着反应的进行，反应物和生成物的浓度如何变化？正、逆反应速率如何变化？ 2.当反应进行足够长时间后，反应物和生成物的浓度是否发生变化？正、逆反应速率是否发生变化？ 3.当反应进行足够长时间后，反应是否停止？ 图2-15可逆反应中反应物和生成物的浓度随时间的变化 图2-16可逆反应的反应速率随时间的变化 探·知识奥秘 二、化学平衡状态 可逆反应的过程分析（从反应物开始） 反应开始时： 反应过程中： 一段时间后： 反应物浓度最大，正反应速率最大 生成物浓度为0，逆反应速率为0 反应物浓度逐渐减小，正反应速率逐渐减小 生成物浓度逐渐增大，逆反应速率逐渐增大 反应物浓度不再变化（最小），正反应速率不再变化（最小） 生成物浓度不再变化（最大），逆反应速率不再变化（最大） v正=v逆≠0 探·知识奥秘 二、化学平衡状态 1.定义 在一定条件下的可逆反应体系中，当正反应和逆反应的速率相等时，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随着时间而改变，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。 v(逆) v(正)=v(逆) 速率 v(正) 0 时间 浓度 0 N2 标志 本质 平衡状态是在一定条件下，可逆反应所能进行的最大程度，即可逆反应的限度。 时间 探·知识奥秘 二、化学平衡状态 等 逆 动 变 ——研究对象为可逆反应 ——v正= v逆≠0 ——正逆反应速率相等 ——平衡混合物中，各组分的百分含量保持一定 ——外界条件改变，化学平衡状态可能发生改变 定 2.特征 υ正＝ υ逆 化学平衡状态 υ正 υ逆 时间 速率 t1 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 析·典型范例 1．正误判断 (1)可逆反应平衡状态的建立可以加入反应物从正反应方向开始，也可以加入生成物从逆反应方向开始 (2)在化学平衡建立过程中，v正一定大于v逆 (3)化学平衡状态是一定条件下可逆反应进行到最大限度的结果 (4)化学反应达到化学平衡状态后反应物和生成物的浓度相等 (5)化学反应达到化学平衡状态后，反应混合物中各组分的浓度一定与化学方程式中对应物质的化学计量数成比例 √ × √ × × A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 2．一定温度下，反应N2O4(g) ⇌ 2NO2(g)的焓变为ΔH。现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是(　　) 析·典型范例 A．①② B．②④ C．③④ D．①④ D A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 3．在一密闭容器中进行反应2SO2(g)＋O2(g) ⇌ 2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.6 mol•L－1、0.3 mol•L－1、0.6 mol•L－1，当反应至正、逆反应速率相等时，可能存在的状态是(　　) 析·典型范例 A.SO2为1.2 mol•L－1、O2为0.6 mol•L－1 B.SO2为0.75 mol•L－1 C.SO2、SO3均为0.45 mol•L－1 D.SO3为1.2 mol•L－1 B 03 化学平衡状态 的判断 探·知识奥秘 三、化学平衡状态的判断 如何判断一个化学反应是否已达到平衡状态呢？ [思考交流] 1.看速率（看正逆，除系数） （1）同种物质—— v正(A) = v逆(A) “等” （2）不同物质—— v正(A) : v逆(B) = a : b（化学计量数之比） 正逆相等 【思维模型】 v正= v逆 ①方向 ②数值 相反 同一物质 不同物质 相同 化学计量比 探·知识奥秘 三、化学平衡状态的判断 2.看变量（变量不变则平衡） （1）对同一组分，c、n、w(质量分数)、X％(物质的量分数)等，保持不变则平衡。 特例：NH4Cl(S)=NH3(g)+HCl(g) w、X％一定时，不能判定平衡 （2）温度保持不变则达到平衡（绝热体系） （3）对于有色物质参与反应，颜色不变则达到平衡 如何判断一个化学反应是否已达到平衡状态呢？ [思考交流] 常见有色气体：红棕色Br2(g) NO2(g)、黄绿色：Cl2(g)、紫色：I2(g) 注意 【思维模型】 变量 不变 平衡 【关键】 判断某参数是否是变量 探·知识奥秘 三、化学平衡状态的判断 2.看变量（变量不变则平衡） 压强不变 若m+n≠p+q 一 定 若m+n=p+q 不一定 平均摩尔质量不变 若m+n≠p+q 若m+n=p+q 一 定 不一定 密度不变 若m+n≠p+q 若m+n=p+q 不一定 不一定 以恒温恒容条件下mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 为例 PV=nRT M＝ m总 n总 ρ＝ m V 探·知识奥秘 三、化学平衡状态的判断 2.看变量（变量不变则平衡） 混合气体密度 看有无固体或液体 看条件（恒T恒P，恒T恒V） 有非气体参与 恒温恒容 恒温恒压 Δn(g)=0 Δn(g)≠0 √ × 恒温恒容 恒温恒压 Δn(g)=0 Δn(g)≠0 √ √ 极限法 × 均为气体 探·知识奥秘 三、化学平衡状态的判断 2.看变量（变量不变则平衡） 均为气体 有非气体参与 Δn(g)=0 Δn(g)≠0 √ × Δn(g)=0 Δn(g)≠0 极限法 √ 混合气体平均相对分子质量 析·典型范例 1．可逆反应：2NO2(g)⇌ 2NO(g)＋O2(g)在恒容的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是(　　) 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、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态 ④混合气体的颜色不再改变的状态 ⑤混合气体的密度不再改变的状态 ⑥混合气体的压强不再改变的状态 ⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 A．①④⑥⑦ B．②③⑤⑦ C．①③④⑤ D．全部 A 析·典型范例 2．在密闭容器中发生反应I2(g)＋H2(g)⇌ 2HI(g)　ΔH＝－14.9 kJ·mol－1，能说明反应已经达到化学平衡状态的是(　　) A．各物质的浓度相等 B．反应容器内压强不变 C．混合气体的颜色不再变化 D．单位时间内断裂a mol H—H键，同时形成2a mol H—I键 C 析·典型范例 3．下列标志可表明对应反应达到平衡状态的是( ) B 选项 反应条件 可逆反应 标志 A 恒温恒容 H2(g)+I2(g) ⇌ 2HI(g) 混合气体的密度不变 B 恒温恒容 2NO(g)+O2(g) ⇌ 2NO2(g) 混合气体颜色不变 C 恒温恒压 NH2COONH4(s) ⇌ 2NH3(g)+CO2(g) NH3在混合气体中的百分含量不变 D 恒温恒压 2NO2(g) ⇌ N2O4(g) c(NO2)=2c(N2O4) 理·核心要点 化学平衡状态 可逆反应 概念 逆、等、动、定、变 判断依据 正逆相等 变量不变 研究对象 特征： 练·技能实战 1.下列各关系中能说明反应N2＋3H2 ⇌2NH3已达到平衡状态的是( 　 ) 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)＝3v逆(H2) E.消耗1mol N2，同时生成1molN2 F.一个N≡N键断裂同时，有6个N－H键断裂 CEF 练·技能实战 2、下列说法中可以证明2HI(g) ⇌ H2(g)+I2(g)（紫色）已达到平衡状态的是___________。 ①单位时间内生成 n mol H2的同时生成 n molHI ②一个H-H键断裂的同时有两个H-I键断裂 ③ 反应速率 v(H2) = v(I2) 时 ④c(HI):c(H2):c(I2) = 2:1:1时 ⑤温度和体积一定，容器内压强不再变化时 ⑥温度和体积一定，混合气体的颜色不再变化时 ⑦条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化时 ⑧温度和压强一定，混合气体的密度不再变化时 ②⑥ 练·技能实战 3. 1 133 K时，向某恒容密闭容器中充入等物质的量的CO(g)和H2(g)，发生反应：CO(g)＋3H2(g) ⇌ CH4(g)＋H2O(g)，容器内的压强与时间的关系如图所示，下列有关该反应的判断不正确的是(　 　) A.当容器内混合气体的平均摩尔质量不再改变时，该反应达到了平衡状态 B.当CO的分压是H2的2倍时，该反应达到了平衡状态 C.当1 mol O—H键断裂同时有2 mol C—H键形成时， 该反应达到了平衡状态 D.当容器内混合气体的密度不再改变时，该反应达到 了平衡状态 D 感谢 您的聆听 THANKS 苏教版2019选择性必修1 $$