2.2.1化学平衡状态 课件-2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修1

第二章 化学反应速率和化学平衡 第二节　化学平衡 第2课时 人教版化学选择性必修1《化学反应原理》 化学平衡状态 高中化学 人和自然、人和自我、人和世界都存在平衡关系 2 A + B C + D ⑴、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。 ⑵、表示： 方程式而用“ ”连接，而不用 “ = ” ⑶、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 双向性 双同性 共存性 1.可逆反应 可逆反应 1、定义：在相同条件下能向正反应方向进行同时又能向逆反应 方向进行的反应称为可逆反应。 N2+3H2 2NH3 【思考】H2＋O2 2H2O 与 2H2O 2H2↑＋O2↑互为可逆反应吗？ 不是；反应条件不同 一、可逆反应 2、可逆反应的特点 (1)双向性：可逆反应分为方向相反的两个反应—正反应和逆反应。 (2)双同性：正、逆反应在相同条件下是同时进行的。 (3)共存性：反应物和生成物共存，反应物的转化率永远小于100%。 (4)相反性：能量转化时，若正反应放热，则逆反应吸热，能量守恒原理。 6 1.可逆反应 （1）定义：在同一条件下，正逆反应方向能够同时进行的反应。 N2 + 3H2 2NH3 催化剂 高温高压 （2）特征： 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 三 同 一 小 任一组分的转化率都小于100%。 方程式用“ ”连接，而不用 “ = ” （3）表示： 合成氨反应属于可逆反应，有一定限度，原料无法完全转化。 一、化学平衡状态 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 可逆反应 SO2与O2的催化氧化 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） 2NH3 N2 + 3H2 催化剂 高温、高压 问题导入 如何加快化学反应速率，如何提高化学反应限度 工业合成氨 氨气在国民经济中占有重要地位，随着人类社会的发展，对氨的需求量日益增长。如果你准备开一家合成氨的工厂，从化学角度，应该考虑哪些问题来提升生产效益呢？ 2NH3 N2 + 3H2 催化剂 高温、高压 一、可逆反应 反应物的转化率多 化学反应速率快 生产效率 合成氨反应是一个可逆反应，反应有限度，即反应不能进行彻底。 对于这些非可逆反应，我们在进行化学计算时，从未关心过反应能否进行彻底的问题，即限度问题，各种反应物之间是一种“同归于尽”或者“你死我活”的关系。它们不存在限度，即反应能进行彻底。 10 反应速率 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) 一、化学平衡状态 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？ 逆向：2NH3 ⇌N2 + 3H2 NH3 N2 H2 浓度 时间(t) v(正) v(逆) 反应速率 一、化学平衡状态 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。 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 一、化学平衡状态 （1）直接判断： （2）间接判断： ①速率：v正=v逆 即同一个物质，消耗速率（量）=生成速率（量） ②各成分的含量、浓度、比例保持不变 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 同边异向，异边同向，比例计量 “变量不变”即平衡 “正逆相等”即平衡 3、化学平衡状态的判断 变量不变 化学反应达到平衡状态 判断是“定量”还是“变量” 以 mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) 为例 间 接 标志 压强不变 若m+n≠p+q 平衡 若m+n=p+q 不一定 平均相对分子质量r不变 若m+n≠p+q 若m+n=p+q 平衡 密度ρ不变 不一定 不一定 颜色温度不变 平衡 Mr(气体)= ρ= m总 V容器 PV=nRT 3、化学平衡状态的判断 （2）间接判断： （2）间接判断： 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 3、化学平衡状态的判断 ①关注反应条件，是恒温恒容、恒温恒压，还是绝热恒容容器； ②关注反应特点，气体是等体积反应，还是非等体积反应； ③关注特殊情况，是否有固体参加，或固体的分解反应。 以mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(s) 为例： 系数特征 条件 定值 变量(判据) m+n ≠ p 恒温恒容 恒温恒压 m+n = p 恒温恒容 恒温恒压 【归纳总结】 PV=nRT PM=ρRT = ρ = T、V总 m总 、n总、ρ、、P总 T、P总 m总、n总、V总、、ρ T、V总、n总、P总 m总 、ρ、 T、P总、n总、V总 m总、、ρ “变量不变”即平衡 体系的颜色和温度不变 一定为平衡状态 H2 + I2 2HI △ 2NO2 N2O4 红棕色 绝热容器中，当体系温度不变，则达平衡。 （若为恒温容器，则不可作为平衡判据） (2)体系温度不变： (1)体系颜色不变： 3、化学平衡状态的判断 （2）间接判断： “变量不变”即平衡 可逆反应达到化学平衡的标志： 1 直接判断： 2 间接判断： ①速率：V(正)=V(逆) 即同一个物质，消耗速率（量）等于生成速率（量） ②各成分的含量、浓度保持不变 颜色 压强 体积 密度 温度 混合气体的平均相对分子质量( M ) 气体参与、前后化学计量数改变的反应 同边异向，异边同向，比例计量 正逆相等，变量不变 变量不变 正逆相等 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 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 总结：化学平衡状态的判断 例5、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 。 ①③④⑦ ⑤⑦ ①③④⑤⑦ ①②③④⑦ ①②③ ②④⑦ 3、化学平衡状态的判断 同一物质：v正(A)=v逆(A) 不同物质：v正(A)：v逆(B)=a:b 适用：速率关系、成键断键、生成消耗 A的消耗速率与A的生成速率————— A的消耗速率与C的————速率之比等于———— B的生成速率与C的————速率之比等于———— A的生成速率与B的————速率之比等于———— 相等 消耗 a ：c 生成 b ：c 消耗 a ：b aA(g)+bB (g) cC(g)+dD(g) 当堂检测 例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，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 学习任务二：化学平衡—化学平衡的判断 M＝ M总 n总 P1 P2 ＝ n1 n2 ρ＝ m V 有固体参加的等体反应 例2：在一定温度下，下列叙述不是可逆反应 A(g)+3B(g) 2C(g)+2D(s)达到平衡的标志的是（ ） ①C的生成速率与C的消耗速率相等 ②单位时间内生成amolA,同时生成3amolB ③A、B、C的浓度不再变化 ④A、B、C的百分含量不再变化 ⑤混合气体的总压强不再变化 ⑥混合气体的物质的量不再变化 ⑦单位时间内消耗amolA,同时生成3amolB ⑧A、B、C、D的分子数之比为1:3:2:2 A.②⑧ B.②⑤⑧ C.①③④⑦ D.②⑤⑥ A 有固体生成的缩体反应 (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 1.一定温度下，在容积不变的密闭容器中进行合成氨反应， 以下哪些选项可以判断反应已达到化学平衡状态（ ） N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) A. 单位时间内消耗 a mol N2，同时生成 2a mol NH3 B. H2的消耗速率等于N2生成速率的3倍 C. 容器内的压强不再变化 D. 混合气体的总质量不再变化 E. 混合气体的密度不再变化 BC 缩体反应 P1 P2 ＝ n1 n2 ρ＝ m V 【随堂练习】在密闭容器中进行反应：X2(g)＋3Y2(g) ⇌ 2Z2(g)，若X2、Y2、Z2的初始浓度分别为0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，当反应达到平衡后，各物质的浓度可能是（ ） ①X2为0.2 mol·L－1　②Y2为0.1 mol·L－1 ③Z2为0.3 mol·L－1　④Y2为0.6 mol·L－1 A.①② B.②③ C.③④ D.①④ B 利用极端假设的解题思想 可逆反应 END $