化學(xué)課件第22講　化學(xué)平衡狀態(tài)

化學(xué)北京版第22講化學(xué)平衡狀態(tài)1.可逆反應(yīng)(1)概念在①相同

條件下,既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行,又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行

的化學(xué)反應(yīng)。(2)特點(diǎn):可逆反應(yīng)不能反應(yīng)完全。(3)表示:化學(xué)方程式中反應(yīng)物和生成物用“②

”連接。2.化學(xué)平衡狀態(tài)(1)概念一定條件下,可逆反應(yīng)中,正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率③相等

時(shí),反應(yīng)教材研讀體系中所有參加反應(yīng)的④物質(zhì)的質(zhì)量或濃度

保持恒定的狀態(tài)。(2)建立過程:以可逆反應(yīng)N2+3H2

2NH3為例。反應(yīng)開始時(shí),反應(yīng)物濃度最大,正反應(yīng)速率最大;生成物濃度為0,逆反應(yīng)速率為0。隨著

反應(yīng)的進(jìn)行,反應(yīng)物濃度逐漸減小,正反應(yīng)速率逐漸減小;生成物的濃度

逐漸增大,逆反應(yīng)速率逐漸增大。當(dāng)正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等時(shí),

反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),此時(shí)反應(yīng)物和生成物的濃度均保持不變。變化過程

如下圖所示:(3)特征“逆”——研究對(duì)象是可逆反應(yīng)。“等”——⑤

v正=v逆

?！皠?dòng)”——化學(xué)平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡,即v正=v逆≠0。“定”——平衡時(shí)反應(yīng)混合物中各組分的⑥含量

保持恒定。“變”——條件改變,平衡狀態(tài)⑦發(fā)生

改變,在新條件下建立新的

平衡。

名師點(diǎn)睛“v正=v逆”是化學(xué)平衡狀態(tài)的微觀本質(zhì),其含義為:對(duì)同一物質(zhì)而言,其生成速率等于消耗速率?！胺磻?yīng)混合物中各組分的濃度保

持恒定”是平衡狀態(tài)的宏觀表現(xiàn),是v正=v逆的必然結(jié)果。自測1判斷正誤,正確的劃“√”,錯(cuò)誤的劃“×”。(1)2H2O

2H2↑+O2↑為可逆反應(yīng)

()(2)二次電池的充、放電為可逆反應(yīng)

()(3)可逆反應(yīng)不等同于可逆過程?？赡孢^程包括物理變化和化學(xué)變化,

而可逆反應(yīng)屬于化學(xué)變化

()(4)化學(xué)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)正、逆反應(yīng)速率相等,是指同一物質(zhì)

的消耗速率和生成速率相等,若用不同物質(zhì)表示時(shí),反應(yīng)速率不一定相

等

()(5)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到的平衡狀態(tài)就是這個(gè)反應(yīng)在該條件下所能達(dá)到的

限度

()(6)化學(xué)反應(yīng)的限度可以通過改變反應(yīng)條件而改變

()答案(1)×(2)×(3)√(4)√(5)√(6)√自測2在一定溫度下的定容容器中,當(dāng)下列物理量不再發(fā)生變化時(shí):①混合氣體的壓強(qiáng);②混合氣體的密度;③混合氣體的總物質(zhì)的量;④混合

氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量;⑤混合氣體的顏色;⑥各反應(yīng)物或生成物的

濃度之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比;⑦某種氣體的百分含量。(1)能說明2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是

。(2)能說明I2(g)+H2(g)

2HI(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是

。(3)能說明2NO2(g)

N2O4(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是

。(4)能說明C(s)+CO2(g)

2CO(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是

。(5)能說明A(s)+2B(g)

C(g)+D(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是

。(6)能說明NH2COONH4(s)

2NH3(g)+CO2(g)達(dá)到平衡狀態(tài)的是

。(7)能說明5CO(g)+I2O5(s)

5CO2(g)+I2(s)達(dá)到平衡狀態(tài)的是

。答案(1)①③④⑦(2)⑤⑦(3)①③④⑤⑦(4)①②③④⑦(5)②④⑦(6)①②③(7)②④⑦1.“兩審”一審題干條件,是恒溫恒容還是恒溫恒壓;二審反應(yīng)特點(diǎn):①反應(yīng)前后氣

體體積是否發(fā)生變化;②反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)。2.“兩標(biāo)志”(1)等:v正=v逆分析v正、v逆的關(guān)系。主要分析在某一可逆反應(yīng)中,正反應(yīng)消耗掉某反應(yīng)

物的速率是否等于逆反應(yīng)生成該反應(yīng)物的速率?？键c(diǎn)突破考點(diǎn)一化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)(2)定:達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),反應(yīng)混合物中各組分的含量一定①分析體系中各組分的物質(zhì)的量濃度、體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)是否

保持不變。②對(duì)于有有色物質(zhì)參加或生成的可逆反應(yīng),體系的顏色是否不再隨時(shí)間

而變化。例如,2NO2(g)

N2O4(g)。③體系中某反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率或某生成物的產(chǎn)率是否達(dá)到最大值或不再

隨時(shí)間而變化。以恒溫恒容下可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g)

pC(g)+qD(g)為例分析:

可能的情況舉例是否已達(dá)平衡混合物體系中各組分的含量各物質(zhì)的物質(zhì)的量或各物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)一定平衡

各物質(zhì)的質(zhì)量或各物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定平衡

各氣體的體積或體積分?jǐn)?shù)一定平衡

總壓強(qiáng)、總體積、總物質(zhì)的量一定不一定平衡正、逆反應(yīng)速率的關(guān)系在單位時(shí)間內(nèi)消耗了mmolA同時(shí)生成mmolA,即v正=v逆平衡

在單位時(shí)間內(nèi)消耗了nmolB同時(shí)生成pmolC不一定平衡

v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q不一定平衡

在單位時(shí)間內(nèi)生成了nmolB,同時(shí)消耗qmolD不一定平衡壓強(qiáng)壓強(qiáng)不再變化,當(dāng)m+n≠p+q時(shí)平衡

壓強(qiáng)不再變化,當(dāng)m+n=p+q時(shí)不一定平衡混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量

一定,當(dāng)m+n≠p+q時(shí)平衡

一定,當(dāng)m+n=p+q時(shí)不一定平衡氣體的密度密度一定不一定平衡顏色反應(yīng)體系的顏色不變,就是有色物質(zhì)的濃度不變平衡

規(guī)律總結(jié)判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí),只要抓住“變量不變”即可——如果所給的物理量隨著反應(yīng)的進(jìn)行是一個(gè)變量,在某時(shí)間

段內(nèi)不變,就可以說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);如果該物理量始終是一個(gè)定

值,就不能作為判斷的依據(jù)。典例1

反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g)在恒溫恒容的密閉容器中進(jìn)行,下列可作為判斷其達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志的是

()①SO2和SO3的濃度相等;②SO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變;③容器中氣體的壓

強(qiáng)保持不變;④SO3的生成速率與SO2的消耗速率相等;⑤容器中混合氣

體的密度保持不變;⑥容器中氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變;⑦2v正(SO2)=v逆(O2);⑧單位時(shí)間內(nèi)生成nmolO2的同時(shí)消耗2nmolSO3。A.①②④⑤B.②③⑦⑧C.②③⑤⑥D(zhuǎn).②③⑥答案

D判斷化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)依據(jù)的原則是“變量不變”。

①反應(yīng)物和生成物的濃度不變時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài),但濃度不一定相等,錯(cuò)

誤;②SO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是變量,不變時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài),正確;③反應(yīng)在恒容

密閉容器中進(jìn)行,且該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)發(fā)生變化的反應(yīng),故

容器中氣體的壓強(qiáng)是變量,當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)達(dá)到平衡狀態(tài),正確;④SO3的

生成速率與SO2的消耗速率均指正反應(yīng)速率,錯(cuò)誤;⑤容器的容積固定,

氣體的質(zhì)量固定,混合氣體的密度是定值,錯(cuò)誤;⑥因?yàn)榉磻?yīng)前后氣體的

物質(zhì)的量發(fā)生變化,而氣體總質(zhì)量不變,因此當(dāng)容器內(nèi)氣體的平均摩爾質(zhì)量保持不變時(shí),一定達(dá)到平衡狀態(tài),正確;⑦正確的關(guān)系式為v正(SO2)=2v逆(O2),錯(cuò)誤;⑧單位時(shí)間內(nèi)生成nmolO2的同時(shí)消耗2nmolSO3,均指逆

反應(yīng)速率,錯(cuò)誤。1-1

對(duì)于恒容密閉容器中發(fā)生的可逆反應(yīng)N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)

ΔH<0,能說明反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是

()A.斷開1個(gè)

鍵的同時(shí)有6個(gè)N—H鍵生成B.混合氣體的密度不變C.混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變D.N2、H2、NH3分子數(shù)之比為1∶3∶2答案

CA項(xiàng),斷開

鍵與生成N—H鍵均指正反應(yīng);B項(xiàng),混合氣體密度始終不變;C項(xiàng),平均相對(duì)分子質(zhì)量不變,說明氣體的物質(zhì)的量不

變,則反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)。1-2一定條件下,在恒容密閉容器中,能表示反應(yīng)X(g)+2Y(g)

2Z(g)一定達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是

()①X、Y、Z的物質(zhì)的量之比為1∶2∶2②X、Y、Z的濃度不再發(fā)生變化③容器中的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化④單位時(shí)間內(nèi)生成nmolZ,同時(shí)生成2nmolYA.①②B.①④C.②③D.③④答案

C各組分濃度不再發(fā)生變化,說明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài),②正

確;該反應(yīng)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不相等,所以容器內(nèi)壓強(qiáng)不再發(fā)生變化

時(shí),說明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài),③正確。

1.等效平衡相同條件下,同一可逆反應(yīng)體系,不管從正反應(yīng)開始,還是從逆反應(yīng)開始,

起始加入的物質(zhì)的量不同,而達(dá)到平衡時(shí),反應(yīng)混合物中同種物質(zhì)的百

分含量相同,這樣的平衡稱為等效平衡。由于化學(xué)平衡狀態(tài)與條件有關(guān),而與建立平衡的途徑無關(guān),因而,對(duì)于同

一可逆反應(yīng),從不同的狀態(tài)開始,只要達(dá)到平衡時(shí)條件(溫度、濃度、壓

強(qiáng)等)完全相同,則可形成等效平衡?？键c(diǎn)二等效平衡問題的分析方法2.等效平衡規(guī)律(1)恒溫、恒容條件對(duì)于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)改變的同一可逆反應(yīng),只改變起始時(shí)加入物質(zhì)

的物質(zhì)的量時(shí),按可逆反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)換算成同一半邊的物質(zhì)的物質(zhì)

的量,若對(duì)應(yīng)組分的物質(zhì)的量相同,則達(dá)到的平衡等效。如在恒溫、恒

容條件下,可逆反應(yīng):2SO2+O2

2SO3①2mol1mol0mol②0mol0mol2mol③0.5mol0.25mol1.5mol由于①、②、③三種情況按化學(xué)方程式的化學(xué)計(jì)量關(guān)系換算成同一半

邊的反應(yīng)物,對(duì)應(yīng)各組分的物質(zhì)的量均相等,因此三者達(dá)到的平衡為等

效平衡。(2)恒溫、恒壓條件對(duì)于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)改變的同一可逆反應(yīng),改變起始時(shí)加入物質(zhì)的

物質(zhì)的量,只要按化學(xué)計(jì)量數(shù)換算成同一半邊的物質(zhì)的物質(zhì)的量,若對(duì)

應(yīng)組分的物質(zhì)的量之比相同,則達(dá)到的平衡等效。如在恒溫、恒壓條件

下,可逆反應(yīng):2SO2+O2

2SO3①2mol1mol0mol②4mol2mol0mol③0mol0mol4mol④2mol1mol2mol①②的圖示如下:

(3)在恒溫、恒容或者恒溫、恒壓的條件下,對(duì)于反應(yīng)前后氣體體積不

變的可逆反應(yīng),改變起始時(shí)加入物質(zhì)的物質(zhì)的量,按可逆反應(yīng)的化學(xué)計(jì)

量數(shù)換算成同一半邊的物質(zhì)的物質(zhì)的量,若對(duì)應(yīng)組分的物質(zhì)的量的比值

相同,則達(dá)到的平衡等效。典例2恒溫恒壓下,在一個(gè)容積可變的密閉容器中發(fā)生反應(yīng):A(g)+B(g)

C(g),若開始時(shí)通入1molA和1molB,達(dá)到平衡時(shí)生成amolC。則下列說法錯(cuò)誤的是

()A.若開始時(shí)通入3molA和3molB,達(dá)到平衡時(shí),生成的C的物質(zhì)的

量為3amolB.若開始時(shí)通入4molA、4molB和2molC,達(dá)到平衡時(shí),B的物質(zhì)的量

一定大于4molC.若開始時(shí)通入2molA、2molB和1molC,達(dá)到平衡時(shí),再通入3mol

C,則再次達(dá)到平衡后,C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為

D.若在原平衡體系中,再通入1molA和1molB,達(dá)平衡時(shí),混合氣體的平

均相對(duì)分子質(zhì)量不變答案

BA項(xiàng),該反應(yīng)在恒溫恒壓條件下進(jìn)行,則起始時(shí)通入3molA和

3molB與原平衡等效,故生成C的物質(zhì)的量為3amol;B項(xiàng),不能確定反應(yīng)

進(jìn)行的方向,因此B的物質(zhì)的量不一定大于4mol;C項(xiàng),相當(dāng)于起始時(shí)通

入6molA和6molB,達(dá)到的平衡與原平衡等效,所以平衡時(shí)C的物質(zhì)的

量分?jǐn)?shù)為

=

;D項(xiàng),兩平衡等效,因此混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變。方法指導(dǎo)“中間態(tài)”法構(gòu)建等效平衡①構(gòu)建等溫等容平衡思維模式新平衡狀態(tài)可認(rèn)為是兩個(gè)原平衡狀態(tài)簡單疊加并壓縮而成,相當(dāng)于增大

壓強(qiáng)。②構(gòu)建等溫等壓平衡思維模式(以氣體物質(zhì)的量增加的反應(yīng)為例)新平衡狀態(tài)可以認(rèn)為是兩個(gè)原平衡狀態(tài)簡單疊加,壓強(qiáng)不變,平衡不移動(dòng)。2-1將4.0molPCl3和2.0molCl2充入體積不變的密閉容器中,在一定條

件下發(fā)生反應(yīng):PCl3(g)+Cl2(g)

PCl5(g)。達(dá)到平衡時(shí),PCl5為0.80mol,如果此時(shí)移走2.0molPCl3和1.0molCl2,在相同溫度下再達(dá)平衡時(shí)PCl5

的物質(zhì)的量是()A.0.8molB.0.4molC.小于0.4molD.大于0.4mol,小于0.8mol答案

C反應(yīng)達(dá)到平衡后,移走2.0molPCl3和1.0molCl2,相當(dāng)于開始

時(shí)充入了2.0molPCl3和1.0molCl2,若平衡不移動(dòng),則平衡時(shí)PCl5的物質(zhì)

的量為0.4mol;實(shí)際上壓強(qiáng)較原平衡減小,故平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),所

以再次達(dá)平衡時(shí)PCl5的物質(zhì)的量小于0.4mol,C項(xiàng)正確。2-2二甲醚是一種重要的清潔燃料,可以通過CH3OH分子間脫水制得:

2CH3OH(g)