内容正文:
第二节 化学平衡
第1课时 化学平衡状态
第二章 化学反应速率和化学平衡
这些化学反应能否进行到底?
硫的燃烧
酸碱中和反应
二氧化硫的催化氧化
合成氨
思考讨论
2
知识回顾:可逆反应
在同一条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的反应,叫做可逆反应。
①二同:a.相同条件下;b.正、逆反应同时进行。
②一小:反应物与生成物同时存在;任一组分的转化率都小于100%。
定义
特点
表示
如N2 +3 H2
2NH3
高温 高压
催化剂
3
检测:1、判断下列反应哪些不属于可逆反应?为什么?
2NO2 N2O4
2H2 + O2 2H2O
SO2+ H2O H2SO3
CO2+ H2O H2CO3
点燃
电解
属于
不属于
属于
属于
2、 14CO2 + C CO,达到化学平衡后,平衡混合物中含14C的粒子有 。
14CO2、14C、14CO
1.化学平衡的建立:
【反应开始时】
反应物浓度 , v正 。
生成物浓度 , v 逆 。
【反应过程中】
反应物浓度 , v正 。
生成物浓度 , v逆 。
【反应平衡时】
反应物、生成物浓度均 。
v正 v逆
最大
最大
最小
最小
增大
减小
减小
增大
保持不变
=
一、化学平衡状态
1.化学平衡的建立:
一、化学平衡状态
(1) 只有____________才能建立化学平衡状态,即化学平衡问题的研究对象是
可逆反应。
可逆反应
(2) 以N2与H2反应生成NH3为例,
c(N2) c(H2) v正 c(NH3 ) v逆
开始
转化
终态
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
最大
最大
t1
V逆
V正
=
V正
V逆
时间
速率
(3)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。
① 逆:
②等:
③动:
④定:
⑤变:
外界条件(温度、浓度、压强)之一发生改变,
旧平衡被破坏,要建立新平衡——平衡移动。
2.化学平衡状态:
(1)定义:
对象为“可逆反应”;
v正 (A)= v逆(A) 。即单位时间内,某物质A的消耗量等于其生成量。 这是平衡达成标志;
动态平衡(表观静止,反应实际未停),
即: v正 (A)= v逆(A) ≠0;
各组分浓度保持不变(而不是相等)。各组份的
质量、n、质量分数、物质的量分数、气体体积分
数等所有量均不变。这是平衡达成的另一标志;
(2)特征:
一定条件下的可逆反应,正、逆反应速率相等时,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。
3、化学平衡状态达成的标志判断:
(1)“等”判据:
v正(A)= v逆(A)
(其中a、b分别为物质A和B的化学计量数)
说明平衡达成
v正(A)
v逆(B)
a
b
=
v正(A)
a
v逆(B)
b
=
例如:反应:N2+3H2=2NH3,下列说明平衡达成的是 。
A、单位时间生成1mol,N2,,同时生成3mol的H2
B、单位时间生成1molNH3,,同时生成1.5mol的H2
C、单位时间消耗2molN2,同时生成4mol的NH3
D、单位时间断裂1molN≡N键,同时成3mol的H—H键
BD
(2)“定”判据:
例如:对于反应: N2+3H2=2NH3,在恒温恒容下,说明平衡达成的是 。
A、总压不变 B、总物质的量不变
C、密度不变 D、平均摩尔质量不变
E、反应物颜色不变 F、生成物的体积分数不变
若对于反应:H2(g)+I2(g)=2HI(g),在恒温恒容下,以上选项中说明平衡达成的是 。
ABDF
EF
简记为:“可变量达不变,平衡即达成”
“某量”在反应开始后是变大或变小的,一旦该量不变,说明平衡达成。
a(反应物)=
=
△C(耗)
C(初)
△n(耗)
n(初)
×100%
×100%
1、反应物的转化率计算公式:
2、混合气中某成份的物质的量分数ᵩ和体积分数相等 ,因同温同压下,n与V气 成正比。
ᵩ的计算公式:
ᵩ(A)=
n(A)
n(总)
=
V(A)
V(总)
二、常见相关计算
例题:3molA和2.5molB混合于2L的密闭容器中发生反应:3A(g)+B(g) aC(g)+2D(g),5min后达到平衡,已知v(c)=0.05mol/(L·min),生成D为1mol.下列选项正确的是( )
A. v(A)=0.15 mol/(L·min) B. a=2
C.平衡B的转化率20% D.平衡时压强为起始时的0.8倍
AC
3A(g)+B(g) aC(g)+2D(g),
n(初)
△n
n(平)
(mol)
3 2.5 0 0
1.5 0.5 0.5 1
解:因△n(C)=v·v·△t=0.05mol/(L·min) ·2L·5min=0.5mol
1.5 2 0.5 1
(B)解答:
a
2
0.5
1
=
a=1
(A)解答:
v(A)=3 v(C)= 3 ·0.05 mol/(L·min)
=0.15 mol/(L·min)
(C)解答:a(B)=
△n(耗)
n(初)
×100%
=
0.5
2.5
×100%
=20%
(D)解答:因为:PV=nRT, 温恒容下有:P ∝n
所以:P平
P初
=
1.5+2+0.5+1
2+2.5
=
10
11
P平=
10
11
P初
1、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0.2 mol·L-1、0.1 mol·L-1、0.2 mol·L-1,当反应达到平衡时,可能存在的数据是( )
A.SO2为0.4 mol·L-1,O2为0.2 mol·L-1
B.SO2为0.25 mol·L-1
C.SO2、SO3均为0.15 mol·L-1
D.SO3为0.4 mol·L-1
B
小试牛刀
14
2.对于可逆反应M+N Q达到平衡时,下列说法正确的是( )
A.M、N、Q三种物质的浓度一定相等
B.M、N全部变成了Q
C.反应物和生成物的浓度都保持不变
D.反应已经停止
C
小试牛刀
3.一定温度下,可逆反应A(g)+3B (g) 2C(g)达到平衡状态的标志是( )
A. C的生成速率和C的分解速率相等.
B. 单位时间内生成1molA同时生成了3molB.
C. A、B、C浓度不再变化.
D. A、B、C的分子个数之比为1:3:2
AC
4、以3H2+N2 2NH3为列分析,判断下列情形是否达到平衡状态?
⑴若有1molN2消耗,则有1molN2生成.
⑵若有1molN2消耗,则有3molH2生成.
⑶若有1molN2消耗,则有2molNH3生成.
⑷若有1molN≡N键断裂,则有6molN﹣H键断裂.
⑸若有1molN≡N键断裂,则有6molN﹣H键生成.
⑹若反应体系中N2、H2、NH3的百分含量不变.
⑺反应体系中平均相对分子质量一定.
⑻若体系的体积一定,气体的密度一定.
⑼若体系的体积一定,气体的压强一定.
是
否
是
是
是
是
否
是
否
5.可逆反应2NO2 2NO+O2在密闭容器中反应,达到化学平衡状态的是( )
A.单位时间内生成nmolO2同时生成2nmolNO2
B.单位时间内生成nmolO2同时生成2nmolNO
C.c(NO2):c(NO):c(O2)=2:2:1
D.混合气体的颜色不再改变
F.混合气体的密度不再改变
E.混合气体的平均M不再改变
H.混合气体各组分的体积分数不再改变
ADEH
若将上述反应改成H2(g)+Br2(g) 2HBr(g),则为 。
DH
6、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,表明反应: A(s)+3B(g) 2C(g)+D(g)已达平衡状态的是(其中只有B气体有颜色) ( )
A.混合气体的压强 B.混合气体的密度
C.气体的平均分子量 D.气体的颜色
BCD
A(g)+3B(g) 2C(g)+D(g)?
A(g)+3B(g) 2C(g)+2D(g)?
ACD
D
【难点小结】
判断化学平衡状态的标志,可用八个字概括“正逆相等,变量不变”。即对于同一物质v(正)=v(逆)时可判定反应达平衡状态。当某一可变物理量随反应进行不再改变时,可判定已达到平衡状态。
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