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

第二章第二节 化学平衡 第一课时 化学平衡状态 只要尽力提高化学反应速率，生产效率就一定提高吗？ 合成氨反应有限度，原料无法转化完全。 新课导入 在同一条件下，能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应 N2 + 3H2 2NH3 催化剂 高温高压 1》、表示： 方程式而用“ ”连接，而不用 “ = ” 一、可逆反应 2》、特征： 三同 1）同一条件 2）正、逆反应同时进行 3）反应物、生成物共同存在 时间t 浓度 c 0 t1 H2 NH3 N2 V正：花钱速率 V逆：挣钱速率 可逆过程虽然永远有两个相反的方向，但是因为二者速率不等，我们永远只能观察到那个速率相对较大的过程，而当二者速率相等时，我们在宏观上将看不到任何变化。 思考：从 c—t 图像来看，t1 之前，可逆反应似乎一直在向右进行，有同学认为没有逆反应的进行，对此，你怎么看？ Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O 放电 充电 思考1：下列反应是可逆反应吗？ 2H2+O2 2H2O 与 2H2O 2H2↑+O2↑ 点燃 电解 × × 思考2：在这个反应中，V正和V逆分别指什么，都和谁的浓度有关？ N2+3H2 2NH3 正反应 逆反应 高温高压 催化剂 V正 (N2)： V正 (H2)： V正 (NH3)： V逆 (N2)： V逆 (H2)： V逆 (NH3)： V正 N2的消耗速率 H2的消耗速率 NH3的生成速率 取决于 的 浓度 N2和H2 V逆 N2的生成速率 H2的生成速率 NH3的消耗速率 取决于 的 浓度 NH3 思考3：可逆反应反应物和生成物共同存在，即可逆反应不能进行彻底，反应转化率 。 ＜100％ 及时归纳 常见的可逆反应 只有可逆反应才有限度，才有化学平衡，那么什么是化学平衡呢？ N2+3H2 2NH3 催化剂 高温高压 2SO2+O2 2SO3 催化剂 加热 SO2 +H2O H2SO3 NH3 +H2O NH3 ·H2O H2+I2 2HI 加热 CO2+H2O H2CO3 2NO2 N2O4 Cl2 + H2O HCl+HClO 二、化学平衡状态 1》、化学平衡状态的建立 2NH3 N2 + 3H2 催化剂 高温高压 C(N2) C(H2) V正 C(NH3 ) V逆 开始 转化 终态 最大 最大 最大 0 0 减小 减小 减小 增大 增大 不变 不变 不变且不为0 不变 不变且不为0 V正 V逆 t1 时间 速率 0 V逆 V正 = 化学平衡状态 可逆反应正逆反应同时进行，所以它有V正和V逆两个方向的速率，结合浓度与速率的关系，那么正逆反应速率如何变化呢？以 1mol N2 和 3mol H2 充分反应，研究其反应速率随时间的变化： 2》、化学平衡状态 一定条件下，可逆反应体系中，正反应和逆反应速率相等，反应混合物的浓度保持不变，则为化学平衡状态，简称化学平衡。 达到化学平衡时，可逆反应达到该条件下物质转化的最大“限度”，即反应物的转化率最大。 α ＝ ×100% 变化量 起始量 转化率： 时间 浓度 0 H2 N2 NH3 v(正) v(正)=v(逆) 速率 v(逆) 0 时间 条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的化学平衡 研究对象为可逆反应 V(正)＝V(逆) 正逆反应均未停止，只是速率相等，是一种动态平衡 在平衡混合物中，各组分的浓度或含量保持不变 ≠ 0 3》、化学平衡状态的特征 逆 等 动 定 变 化学平衡的本质 化学平衡的标志 怎么判断反应是否达到化学平衡状态？ 同一个可逆反应在不同条件下建立起的化学平衡状态可能不同；不同的可逆反应，即使在相同条件下，建立起的化学平衡状态也不一定相同。 例：如图是可逆反应：X2＋3Y2 2Z2，在反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线，下列叙述正确的是(　　) A．t2～t3 时，各物质的浓度不再发生变化 B．t2 时，反应未达到限度 C．t2～t3 时，反应已停止进行 D．t1 时，反应只向正反应方向进行 A 1》、直接依据 三、化学平衡状态的判断依据 “正逆相等，变量不变” ν (正) = ν (逆) ≠ 0 ——根据速率关系 如: aA(g)＋bB(g) cC(g)+dD(g) ① 同一物质：② 不同物质： 生成速率＝消耗速率，即 V正(A)＝V逆(A) 即 bV正(A)= aV逆(B) 因 V正(A)：V正(B) = a：b V正(B)＝V逆(B) V正(A)：V逆(B) = a：b 【随堂练习】 在恒温恒容的密闭容器中发生可逆反应2NO2(g) ⇌2NO(g) + O2(g)说明已达到平衡状态的是（ ） 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 ③2V正(NO)=V逆(O2 ) ④V正(NO2 )=2V逆(O2 ) ⑤单位时间内断开n mol NO中的N—O键的同时生成2n mol O＝O键 ⑥NO2减少的化学反应速率和NO减少的化学反应速率相等 ①④⑥ 2》、间接依据 变量不变 ——根据各组分含量 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，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。 — 从反应开始到平衡之前始终变化，平衡后不再变 1、 各组分的mB、nB、CB、转化率αB、百分含量、颜色、绝热容器内的温度等物理量不随时间的延长而改变（一定可以） 【注意】：其中的B指的是反应体系中的某一种物质，不是整体 【注意】：绝大多数情况下，百分含量中的体积分数/物质的量分数/质量分数不变，可以作为判断平衡的依据，个别情况例外 时间 B的物质的量 C的物质的量 起始   0 0 1min   0.4 0.4 2min 0.6   0.6 3min 0.7 0.7 ...... 请试着分析A(s) B(g) + C(g)此反应中B、C的物质的量分数（即体积分数）变化： 从反应开始起，B、C的物质的量分数均为1/2，始终没有改变，不是变量，气体的物质的量分数（体积分数/质量分数）不能作为判断平衡状态的依据。 ★先看反应条件： 是恒温恒容、恒温恒压，还是绝热恒容容器； ★再看反应特点： ①反应前后气体的物质的量是否改变， ②是否有非气体参加或生成。 ★分析该量是“变量”还是“恒量”。 2、混合气体的总物质的量、总体积、总压强、混合气体的密度、平均摩尔质量不随时间的延长而改变（具体情况具体分析） ①气体的总物质的量n、总体积V、总压强P, 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 平衡判断依据 能作为 平衡判断依据 PV = nRT ② 恒温，混合气体的密度ρ 不再变化时，要具体分析： ρ = m总 v 看物质状态： 若方程式中有非气体，则气体总质量会变化 恒容时，凡是有固体参与的反应，其气体密度都会变 恒容还是恒压 找非气体 看气体化学计量数是否改变 M= m总 n总 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 变 不变 ③ 混合气体的平均摩尔质量M 不再变化时，要具体分析 不能作为 平衡判断依据 能作为 平衡判断依据 能作为 平衡判断依据 2HI(s) ⇌H2(g) + I2(g) C(S)+CO2(g) ⇌ 2CO(g) m总 n总 M 变 变 变 变 不变 不能作为 平衡判断依据 反应物全为非气体生成物全为气体的反应，M 一定时，不能作为判断平衡的标志 变 能作为 平衡判断依据 m总、n总都变的反应，举例具体数据判断M是否为变量 M = M1×a% + M2×b% 1. 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：①混合气体的压强;②混合气体的密度; ③混合气体的总物质的量;④混合气体的平均相对分子质量;⑤混合气体的颜色;⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比;⑦某种气体的百分含量。 (1)能说明2SO₂(g)+O₂(g) ⇌2SO3(g)达到平衡状态的是 。 (2)能说明I2(g)+H₂(g) ⇌2HI(g)达到平衡状态的是 。 (3)能说明2NO₂(g) ⇌N₂O4(g)达到平衡状态的是 。 (4)能说明C(s)+CO2(g) ⇌2CO(g)达到平衡状态的是 。 (5)能说明NH2COONH4(s) ⇌2NH3(g)+CO₂(g) 达到平衡状态的是 。 (6)能说明5CO(g)+I2O5(s) ⇌5CO₂(g)+I2(s)达到平衡状态的是 。 2. 若上述题目中的(1)~(4)改成一定温度下的恒压密闭容器，结果又如何？ ①③④⑦ ⑤⑦ ①③④⑤⑦ ①②③④⑦ ①②③ ②④⑦ （1）②③④⑦ （2）⑤⑦ （3）②③④⑤⑦ （4）②③④⑦ 新知探究(一) 化学平衡状态的特征与判断标志 课堂小结 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： $