《2.2.1 化學(xué)平衡狀態(tài)》參考課件

第二章

化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡第二節(jié)化學(xué)平衡第一課時(shí)化學(xué)平衡狀態(tài)1．通過化學(xué)平衡狀態(tài)的建立過程，知道化學(xué)平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡。2．知道化學(xué)平衡狀態(tài)的特征，判斷反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。學(xué)習(xí)目標(biāo)：

鎂帶燃燒

鈉與水反應(yīng)

對(duì)于這些非可逆反應(yīng)，我們?cè)谶M(jìn)行化學(xué)計(jì)算時(shí)，從未關(guān)心過反應(yīng)能否進(jìn)行徹底的問題，即限度問題，各種反應(yīng)物之間是一種“同歸于盡”或者“你死我活”的關(guān)系。它們不存在限度，即反應(yīng)能進(jìn)行徹底。非可逆反應(yīng)學(xué)習(xí)任務(wù)一：可逆反應(yīng)

工業(yè)合成氨那么可逆反應(yīng)呢？它們就有限度，即反應(yīng)不能進(jìn)行徹底。氨氣在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，隨著人類社會(huì)的發(fā)展，對(duì)氨的需求量日益增長(zhǎng)。2NH3

N2

+3H2

催化劑高溫、高壓如何提高生產(chǎn)效率呢？只考慮化學(xué)反應(yīng)速率不夠，還需考慮如何盡可能多地將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品?；仡櫝Ｒ姷目赡娣磻?yīng)：2SO3

2SO2

+O2

△催化劑2NH3N2

+3H2

催化劑高溫、高壓2HIH2

+I2

H2CO3

CO2

+H2OH2SO3

SO2

+H2ONH3.H2ONH3

+H2OHCl+HClO

Cl2

+H2ON2O4

2NO2

學(xué)習(xí)任務(wù)一：可逆反應(yīng)學(xué)習(xí)任務(wù)一：可逆反應(yīng)1.可逆反應(yīng)的概念：在同一條件下，既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行，同時(shí)又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)。2.可逆反應(yīng)的特征：（1）雙向性：2NH3N2

+3H2

催化劑高溫、高壓正反應(yīng)逆反應(yīng)υ正

υ正(N2):N2的消耗速率

υ正(H2):H2的消耗速率

υ正(NH3):NH3的生成速率

取決于N2、H2的濃度υ逆

υ逆(N2):N2的生成速率

υ逆(H2):H2的生成速率

υ逆(NH3):NH3的消耗速率

取決于NH3的濃度（2）雙同性：（3）共存性(不徹底性)：

可逆反應(yīng)不能進(jìn)行徹底，即存在限度和平衡。平衡時(shí)，任何一種物質(zhì)都不能為0，轉(zhuǎn)化率<100%,也即反應(yīng)物和生成物共存（因此，計(jì)算時(shí)必需用三段式進(jìn)行）。學(xué)習(xí)任務(wù)一：可逆反應(yīng)同一條件、同時(shí)進(jìn)行濃度時(shí)間(a)反應(yīng)從正向開始2NH3N2

+3H2

催化劑高溫、高壓濃度—時(shí)間圖1.化學(xué)平衡狀態(tài)的建立學(xué)習(xí)任務(wù)二：化學(xué)平衡—化學(xué)平衡的建立剛開始時(shí)：反應(yīng)物濃度________，正反應(yīng)速率________，生成物濃度為_________，逆反應(yīng)速率為_________。反應(yīng)過程中：反應(yīng)物濃度_________，正反應(yīng)速率_________

，生成物濃度_________，逆反應(yīng)速率_________。t0時(shí)間后:必然出現(xiàn)___________________。H2N2NH3時(shí)間速率υ正＝

υ逆化學(xué)平衡狀態(tài)υ正υ逆最大最大00漸小漸小漸大漸大υ正＝

υ逆t0t0速率—時(shí)間圖濃度時(shí)間(a)反應(yīng)從逆向開始濃度—時(shí)間圖t0H2N2NH3時(shí)間速率υ正＝

υ逆化學(xué)平衡狀態(tài)υ正υ逆t0速率—時(shí)間圖剛開始時(shí)：生成物濃度________，逆反應(yīng)速率________，反應(yīng)物濃度為_________，正反應(yīng)速率為_________。反應(yīng)過程中：生成物濃度_________，逆反應(yīng)速率_________

，反應(yīng)物濃度_________，正反應(yīng)速率_________。t0時(shí)間后:必然出現(xiàn)___________________。最大最大00漸小漸小漸大漸大υ正＝

υ逆2NH3N2

+3H2

催化劑高溫、高壓學(xué)習(xí)任務(wù)二：化學(xué)平衡—化學(xué)平衡的建立學(xué)習(xí)任務(wù)二：化學(xué)平衡—化學(xué)平衡的概念

在一定條件下的可逆反應(yīng)里，當(dāng)正、逆反應(yīng)的速率相等時(shí)，反應(yīng)物和生成物的濃度均保持不變，即體系的組成不隨時(shí)間而改變，這表明該反應(yīng)中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化達(dá)到了“限度”，這時(shí)的狀態(tài)我們稱之為化學(xué)平衡狀態(tài)，簡(jiǎn)稱化學(xué)平衡。達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，反應(yīng)達(dá)到該條件下物質(zhì)轉(zhuǎn)化的最大“限度”，即反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率最大。

α

＝×100%變化量起始量轉(zhuǎn)化率：2.化學(xué)平衡概念：定等動(dòng)變動(dòng)態(tài)平衡條件改變，原平衡狀態(tài)被破壞，在新的條件下建立新的平衡

υ(正)＝

υ(逆)改變影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素，如濃度、壓強(qiáng)、溫度,就有可能改變化學(xué)平衡研究的對(duì)象是可逆反應(yīng)逆

υ(正)＝υ(逆)≠0各組分的含量保持一定，各組分的濃度保持一定。3.化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：學(xué)習(xí)任務(wù)二：化學(xué)平衡—化學(xué)平衡的特征例:反應(yīng)mA(g)+nB(g)=pC(g),達(dá)到平衡的標(biāo)志為：①A的消耗速率與A的生成速率

________

②A的消耗速率與C的______速率之比等于_______③B的生成速率與C的_______速率之比等于________④A的生成速率與B的_______速率之比等于________正逆相等，變量不變相等消耗生成n:p消耗m:nm:p(1)直接標(biāo)志—正逆相等：學(xué)習(xí)任務(wù)二：化學(xué)平衡—化學(xué)平衡的判斷4.化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷：同邊異向，異邊同向，比例計(jì)量學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)：練習(xí)1、一定條件下，反應(yīng)A2(g)+B2(g)2AB(g)達(dá)到平衡的標(biāo)志是（）A、單位時(shí)間內(nèi)生成nmolA2同時(shí)生成nmolABB、單位時(shí)間內(nèi)生成2nmolAB同時(shí)生成nmolB2C、單位時(shí)間內(nèi)生成nmolA2

同時(shí)生成nmolB2D、單位時(shí)間內(nèi)生成nmolA2

同時(shí)消耗nmolB2BD學(xué)習(xí)任務(wù)二：化學(xué)平衡—化學(xué)平衡的判斷練習(xí)2、一定條件下，反應(yīng)N2+3H22NH3達(dá)到平衡的標(biāo)志是（）A、一個(gè)N≡N鍵斷裂的同時(shí)，有三個(gè)H－H鍵形成B、一個(gè)N≡N鍵斷裂的同時(shí)，有三個(gè)H－H鍵斷裂C、一個(gè)N≡N鍵斷裂的同時(shí)，有六個(gè)N－H鍵斷裂D、一個(gè)N≡N鍵斷裂的同時(shí)，有六個(gè)N－H鍵形成AC學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)：學(xué)習(xí)任務(wù)二：化學(xué)平衡—化學(xué)平衡的判斷

在判斷化學(xué)平衡時(shí)，要注意化學(xué)鍵數(shù)與反應(yīng)物質(zhì)的物質(zhì)的量之間的聯(lián)系，同時(shí)要注意成鍵、斷鍵與反應(yīng)方向之間的關(guān)系。N≡N3H－HN－H－HH－+2第一類：mB、nB、CB、質(zhì)量分?jǐn)?shù)WB、轉(zhuǎn)化率αB、顏色、絕熱容器內(nèi)的溫度等不再變化時(shí)，可以證明反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)。第二類：某種氣體的體積分?jǐn)?shù)（即物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）不再變化時(shí)，要具體分析：（2）間接標(biāo)志—變量不變其中的B指的是反應(yīng)體系中的某一種物質(zhì)，不是整體量絕大多數(shù)情況下，體積分?jǐn)?shù)不變，可以作為判斷平衡的依據(jù)，個(gè)別情況例外學(xué)習(xí)任務(wù)二：化學(xué)平衡—化學(xué)平衡的判斷時(shí)間B的物質(zhì)的量C的物質(zhì)的量起始

0

01min

0.40.42min0.6

0.63min0.7

0.7......請(qǐng)?jiān)囍治龃朔磻?yīng)中B、C的體積分?jǐn)?shù)變化A(s)B(g)+C(g)從反應(yīng)開始起，B、C的體積分?jǐn)?shù)均為1/2，始終沒有改變，不是變量，不能作為判斷平衡狀態(tài)的依據(jù)。學(xué)習(xí)任務(wù)二：化學(xué)平衡—化學(xué)平衡的判斷這些都不是某一種物質(zhì)的數(shù)據(jù)，而是所有氣體的整體量。對(duì)于這三個(gè)量，若反應(yīng)為等體反應(yīng)，不能作為判斷依據(jù)，若反應(yīng)為非等體反應(yīng)，則可以作為判斷依據(jù)。第三類:氣體的總物質(zhì)的量n、體積V、壓強(qiáng)P,要具體分析：A(g)+B(g)2C(g)A(g)+B(g)C(g)氣體的總物質(zhì)的量n恒溫恒容時(shí)的壓強(qiáng)P減少不變不變減少不變減少恒溫恒壓時(shí)的體積V等體反應(yīng)縮體反應(yīng)學(xué)習(xí)任務(wù)二：化學(xué)平衡—化學(xué)平衡的判斷恒容時(shí)，凡是有固體參與的氣體反應(yīng)，其氣體密度都會(huì)變，此時(shí)ρ是變量，可以作為判斷依據(jù)。第四類：恒溫恒容時(shí)，氣體的密度ρ不再變化時(shí)，要具體分析ρ=m總v找固體不會(huì)變氣體質(zhì)量增加，ρ是變量，可以作為判斷依據(jù)。對(duì)于反應(yīng)：A(s)+B(g)C(g)mA+mB=mC

(質(zhì)量守恒）找固體，若方程式中有固體，則氣體總質(zhì)量會(huì)變化學(xué)習(xí)任務(wù)二：化學(xué)平衡—化學(xué)平衡的判斷對(duì)于反應(yīng)：A(g)+B(g)C(g)質(zhì)量守恒，氣體質(zhì)量不變，ρ是不變量，不能作為判斷依據(jù)。找固體看氣體系數(shù)第五類：混合氣體的平均摩爾質(zhì)量M,不再變化時(shí)，要具體分析M=m總n總分子、分母只要有一個(gè)是變量，M即可作為判斷平衡的依據(jù)A(g)+B(g)2C(g)A(g)+B(g)C(g)A(s)+B(g)C(g)m總n總M不變不變不變不變變變變變不變學(xué)習(xí)任務(wù)二：化學(xué)平衡—化學(xué)平衡的判斷等體反應(yīng)縮體反應(yīng)有固體參加的等體反應(yīng)例1：在一定溫度下的恒容容器中，當(dāng)下列物理量不再發(fā)生變化時(shí)，表明反應(yīng)：A(s)+3B(g)2C(g)+D(g)已達(dá)平衡狀態(tài)的是（）（其中只有B氣體有顏色）A.混合氣體的壓強(qiáng)B.混合氣體的密度C.氣體的平均分子量D.氣體的顏色BCD學(xué)習(xí)任務(wù)二：化學(xué)平衡—化學(xué)平衡的判斷M＝M總n總P1P2＝n1n2ρ＝mV有固體參加的等體反應(yīng)例2,在一定溫度下，下列敘述不是可逆反應(yīng)A(g)+3B(g)2C(g)+2D(s)達(dá)到平衡的標(biāo)志的是（）①C的生成速率與C的消耗速率相等②單位時(shí)間內(nèi)生成amolA,同時(shí)生成3amolB③A、B、C的濃度不再變化④A、B、C的百分含量不再變化⑤混合氣體的總壓強(qiáng)不再變化⑥混合氣體的物質(zhì)的量不再變化⑦單位時(shí)間內(nèi)消耗amolA,同時(shí)生成3amolB⑧A、B、C、D的分子數(shù)之比為1:3:2:2A.②⑧B.②⑤⑧C.①③④⑦D.②⑤⑥A學(xué)習(xí)任務(wù)二：化學(xué)平衡—化學(xué)平衡的判斷有固體生成的縮體反應(yīng)學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)1.一定溫度下，在容積不變的密閉容器中進(jìn)行合成氨反應(yīng)，以下哪些選項(xiàng)可以判斷反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)（）N2(g)+3H2(g)2NH3(g)A.單位時(shí)間內(nèi)消耗amolN2，同時(shí)生成2amolNH3

B.H2的消耗速率等于N2生成速率的3倍C.容器內(nèi)的壓強(qiáng)不再變化D.混合氣體的總質(zhì)量不再變化E.混合氣體的密度不再變化BC縮體反應(yīng)P1P2＝n1n2ρ＝mV2.在兩個(gè)恒容的密閉容器中進(jìn)行下列兩個(gè)可逆反應(yīng)：甲：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g);乙：