2.2.1化学平衡状态 课件 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

第二节 化学平衡 第1课时 化学平衡状态 第二章　化学反应速率与化学平衡 1 合成氨原理： 。在合成氨的工业化生产中，从化学角度，可以通过哪些因素来提高生产效益呢？ 原料 产品 更快 更多 ——化学反应速率 ——化学反应进行的限度 （即化学平衡） 问题导入 2NH3 N2 + 3H2 催化剂 高温、高压 如何加快化学反应速率，如何提高化学反应限度 可逆反应 1、概念 在相同条件下，能同时向正、逆反应方向进行的化学反应。 2、表示 方程式而用“ ”连接，而不用 “ = ” 3、特点 （1）相同条件下 （2）正、逆反应同时进行 （3）反应物、生成物同时存在 一小 （4）任一组分的转化率都小于100%。 三同 N2 + 3H2 2NH3 催化剂 高温高压 可逆反应 常见的可逆反应 NH3 +H2O NH3 ·H2O SO2 +H2O H2SO3 CO2+H2O H2CO3 H2+I2 2HI 加热 2NO2 N2O4 Cl2 + H2O HCl+HClO 2SO2+O2 2SO3 催化剂 高温 N2+3H2 2NH3 催化剂 高温高压 SO2与O2的催化氧化 化学平衡状态 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 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 如何提高生产效率呢？只要尽力提高化学反应速率就一定高吗？ 合成氨反应有限度，原料无法完全转化。 还需考虑尽可能多地将原料转化为产品。 反应速率 化学平衡状态 正向： N2 + 3H2 ⇌2NH3 H2 N2 NH3 浓度 时间(t) 反应开始 c(反应物)最大，v正最大 c(生成物)=0， v逆为0 反应过程 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 达到平衡 v正=v逆 各组分c均不再改变 v(正) v(逆) 思考2：若反应为NH3的分解，你能否绘制出对应的c-t图像和v-t图像？ 化学平衡状态 逆向：2NH3 ⇌N2 + 3H2 NH3 N2 H2 浓度 时间(t) v(正) v(逆) 反应速率 在一定条件下的可逆反应中，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。 化学平衡状态 1、概念 内在本质 外在标志 动态平衡（v(正)= v(逆) ≠0） v(正)= v(逆) 各组分的浓度保持不变 条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。 可逆反应 逆 定 动 等 变 2、特征 化学平衡状态的判断依据 如何判断一个可逆反应达到了一定条件下的反应限度（化学平衡状态）？ 判断可逆反应是否达到平衡的直接标志。 等 定 ν (正) = ν (逆) 各组分的浓度保持不变 （不是相等，也不是成一定的比值） 化学平衡状态的判断依据 1、直接标志——“正逆相等” 同种物质：速率相等 不同物质：一正一逆，比例成化学系数之比 必须是不同方向的速率，即：同侧异向，异侧同向 v正(N2)＝v逆(N2) v消耗(N2)＝v生成(N2) N2 (g)＋3H2 (g) 2NH3 (g)为例 v消耗(N2)：v生成(H2)＝1：3 v消耗(N2)：v消耗(NH3)＝1：2 v正(N2)：v逆(H2)＝1：3 v正(N2)：v逆(NH3)＝1：2 【例1】N2＋3H2 2NH3 ，判断下列描述的反应状态是否达到平衡。 化学平衡状态的判断依据 （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）断裂3mol H—H 键的同时有断裂6mol N≡N 键 （5）v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)＝ 1∶3∶2 注：等号同侧，一个消耗一个生成 等号不同侧，同时消耗或同时生成 同侧异向 异侧同向 ②各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。 化学平衡状态的判断依据 1、直接标志——“各组分的浓度保持不变” ①各组分的浓度不随时间的改变而改变； C (N2)不变 体系中N2的质量分数、物质的量分数、体积分数不变 N2 (g)＋3H2 (g) 2NH3 (g)为例 化学平衡状态的判断依据 2、间接标志——“变量不变则平衡” 变量不变 P（总压强） 、V（总体积）、m（总质量）、ρ（密度）、 Mr（平均相对分子质量）、温度、颜色等不再变化 — 化学反应达到平衡状态 判断是“定量”还是“变量” 化学平衡状态的判断依据 ①混合气体的总压强不随时间改变而改变 ②混合气体的平均相对分子质量不随时间改变而变化 看反应前后物质的状态 看气体总系数 ③混合气体的密度不随时间改变而变化 看物质状态 若方程式中有固体，气体总质量会变化 P总 看反应前后气体的总系数 n总 PV=nRT 恒容条件 恒压条件 不变 看气体总系数 PV=nRT 化学平衡状态的判断依据 特殊标志： 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对于吸热或放热反应，如果体系温度不变，反应达到平衡 合成氨正向是放热反应，在绝热容器中，若温度不再变化，则达到平衡 与平衡无关的说法 ①各组分的浓度相等。 ②各组分的浓度之比等于计量系数之比。 ③各组分的分子个数之比等于计量系数之比。 ④ΔH保持不变 Cl2＋H2O ⇌ HCl＋HClO 习题 (2023·河池高二八校联考)在一定温度一定体积的某密闭容器中，发生反应： A(S)+2B(g) ⇌C(g)+D(g) △H<0，下列表明反应达到化学平衡状态的是( ) ①混合气体的密度不变 ②混合气体的总物质的量不变 ③混合气体的压强不变 ④反应2 molB 同时生成1molC ⑤B 和C 的物质的量比值不变 ⑥反应放出的热量不变 A.④⑤ B.①⑤⑥ C.④⑤⑥ D.①③⑤⑥ B 极值法在化学平衡中的应用 利用极端假设法确定各物质的浓度范围 (1) 原理：可逆反应不可能进行完全，反应体系各物质同时共存。 (2) 方法： 假设反应正向或逆向进行到底，求出各物质浓度的最大值和最小值，从而确定它们的浓度范围。 极值法在化学平衡中的应用 反应 X(g)+2Y(g) ⇌2Z(g)中，X、Y、Z的起始浓度分别为 0.1 mol/L、0.3 mol/L、 0.2 mol/L，在一定条件下，当反应达到化学平衡时，各物质的浓度可能是 假设反应正向进行到底：X(g) + 2Y(g) ⇌ 2Z(g) ∆c C始 C末 0.1 0.3 0.2 0.1 0.2 0.2 0 0.1 0.4 假设反应逆向进行到底：X(g) + 2Y(g) ⇌ 2Z(g) ∆c C始 C末 0.1 0.3 0.2 0.1 0.2 0.2 0.2 0.5 0 平衡体系中各物质的浓度范围为： 0＜ c(X) ＜0.2 mol/L 0.1mol/L＜c(Y)＜0.5mol/L 0＜c(Z)＜0.4 mol/L 总结：化学平衡状态的判断 直接标志 间接标志 ν (正) = ν (逆) ≠0 变量不变 同一物质: ν生成(A) = ν消耗(A) 不同物质： v正(A) : v逆(B) = 化学计量数之比 各物质的 m 、n 或 c 不变 各物质的百分含量不变 (物质的量分数、质量分数、体积分数等 pV＝nRT 看系数 看状态 恒压 恒容→m总 P 看系数 判断 $