高二 人教版 化學 選擇性必修1 第二章《第二節(jié) 化學平衡（第一課時）》課件

高二—人教版—化學—選擇性必修1—第二章

第二節(jié)

化學平衡（第一課時）學習目標1．認識化學平衡狀態(tài)，知道化學平衡常數(shù)的含義。2．通過化學平衡狀態(tài)時的濃度數(shù)據(jù)分析，認識化學平衡常數(shù)的概念。工業(yè)生產(chǎn)中，只考慮化學反應速率是不夠的，是否提高化學反應速率就可以提高合成氨的生產(chǎn)效率呢？反應物的轉(zhuǎn)化率大生產(chǎn)效率

合成氨反應是一個可逆反應，反應有限度，即反應不能進行徹底空氣面包合成氨反應：本圖片來源于網(wǎng)絡弗里茨·哈伯化學反應速率快各物質(zhì)的起始量/molt1時各物質(zhì)的量/molN2H2NH3N2H2NH351604.815.40.4請回答以下問題（1）求平衡時N2的轉(zhuǎn)化率（2）根據(jù)上述數(shù)據(jù)畫出濃度-時間圖【練習1】在一定條件下，容積為1L的密閉容器中，N2與H2反應足夠長時間后，t1時各物質(zhì)的量不再改變，數(shù)據(jù)如下。合成氨反應：容積1L各物質(zhì)的起始量/molt1時各物質(zhì)的量/molN2H2NH3N2H2NH351604.815.40.4合成氨反應：氮氣與氫氣反應合成氨氣的濃度-時間圖各物質(zhì)的起始量/molt1時各物質(zhì)的量/molN2H2NH3N2H2NH351604.815.40.4合成氨反應：本圖片來源于課本P32逆向投料的濃度時間圖又是怎樣的呢？

在一定條件下的可逆反應體系里，當正、逆反應的速率相等時，反應物和生成物的濃度均保持不變，即體系的組成不隨時間而改變，這表明該反應中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化達到了“限度”，這時的狀態(tài)我們稱之為化學平衡狀態(tài)，簡稱化學平衡?；瘜W平衡是一種動態(tài)平衡。

達到化學平衡時，反應達到該條件下物質(zhì)轉(zhuǎn)化的最大“限度”，即反應物的轉(zhuǎn)化率最大。環(huán)節(jié)一：從定性的角度認識化學平衡狀態(tài)如何判斷可逆反應是否達到平衡狀態(tài)？【練習2】恒溫恒容時,在某密閉容器中投入1molH2和1molI2發(fā)生如下反應H2(g)+I2(g)

2HI(g)，一段時間后，達到平衡狀態(tài)的標志是

。

①v正(H2)＝v逆(I2)

②

H2的濃度不再發(fā)生變化

③

I2的百分含量不再發(fā)生變化

④

混合氣體的顏色不再發(fā)生變化

⑤H2的轉(zhuǎn)化率不再發(fā)生變化

⑥

混合氣體的密度不再發(fā)生變化

⑦

混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再發(fā)生變化①②③④⑤√√√√√不變+=常見的變量有：各組成成分物質(zhì)的量濃度、質(zhì)量分數(shù)、物質(zhì)的量分數(shù)、氣體的體積分數(shù)，轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率等變量平衡v正＝v逆≠0判斷可逆反應達到平衡狀態(tài)的方法：【練習3】工業(yè)上常用煤和水作原料經(jīng)過多步反應制得氫氣，其中一步反應的原理為CO(g)＋H2O(g)

CO2(g)＋H2(g)，下列能說明反應達到平衡狀態(tài)的是(

)A．恒溫恒容條件下，混合氣體的壓強不再發(fā)生變化B．兩個H-O斷裂的同時有兩個C=O斷裂C．在恒容密閉容器中，氣體密度不再發(fā)生變化D．混合氣體的平均摩爾質(zhì)量不再發(fā)生變化混合氣體的壓強一直不變v正=v逆B

在一定溫度下，化學平衡體系中反應物濃度與生成物濃度之間有什么關系呢？物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率有何變化？下面以反應H2(g)+I2(g)2HI(g)為例進行分析環(huán)節(jié)二：從定量的角度認識化學平衡狀態(tài)實驗序號起始時的濃度(×10-3mol/L)平衡時的濃度(×10-3mol/L)I2的轉(zhuǎn)化率c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)111.976.94405.6170.59412.7091.5%212.289.96403.8411.52416.8784.7%312.018.40304.5800.97314.8688.4%表1457.6℃反應體系

H2(g)+I2(g)

2HI(g)

中各物質(zhì)的濃度請觀察三組實驗，各物質(zhì)的起始濃度有什么特點？平衡濃度是否相等？轉(zhuǎn)化率有何規(guī)律？同一溫度下，同一反應可以正向建立平衡反應物投料方式1反應物投料方式2反應物投料方式3化學平衡1化學平衡2化學平衡3轉(zhuǎn)化率不同H2(g)+I2(g)

2HI(g)

實驗序號起始時的濃度(×10-3mol/L)平衡時的濃度(×10-3mol/L)HI的轉(zhuǎn)化率c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)40015.201.6961.69611.8122.3%50012.871.4331.43310.0022.3%60037.774.2134.21329.3422.3%表2457.6℃反應體系

H2(g)+I2(g)

2HI(g)

中各物質(zhì)的濃度請觀察三組實驗，各物質(zhì)的起始濃度有什么特點？平衡濃度是否相等？轉(zhuǎn)化率有何規(guī)律？同一溫度下，同一反應可以逆向建立平衡反應物投料方式4反應物投料方式5反應物投料方式6化學平衡4化學平衡5化學平衡6轉(zhuǎn)化率相同H2(g)+I2(g)

2HI(g)

在一定溫度下，化學平衡體系中，反應物和生成物的濃度之間有什么關系呢？實驗序號起始時的濃度(×10-3mol/L)平衡時的濃度(×10-3mol/L)c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)111.976.94405.6170.59412.70212.289.96403.8411.52416.87312.018.40304.5800.97314.86457.6℃反應體系

H2(g)+I2(g)

2HI(g)

中各物質(zhì)的濃度無規(guī)律實驗序號起始時的濃度(×10-3mol/L)平衡時的濃度(×10-3mol/L)平衡時c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)111.976.94405.6170.59412.7048.37212.289.96403.8411.52416.8748.62312.018.40304.5800.97314.8649.54表3457.6℃反應體系

H2(g)+I2(g)

2HI(g)

中各物質(zhì)的濃度48.37數(shù)值基本相同實驗序號起始時的濃度(×10-3mol/L)平衡時的濃度(×10-3mol/L)平衡時c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)40015.201.6961.69611.8148.4950012.871.4331.43310.0048.7060037.774.2134.21329.3448.50表4457.6℃反應體系

H2(g)+I2(g)

2HI(g)

中各物質(zhì)的濃度48.7049.5448.6248.37數(shù)值基本相同實驗序號起始時的濃度（×10-3mol/L）平衡時的濃度（×10-3mol/L）平衡時c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)111.976.94405.6170.59412.702882212.289.96403.8411.52416.873806312.018.40304.5800.97314.86333540015.201.6961.69611.81410650012.871.4331.43310.00487060037.774.2134.21329.341653表5457.6℃反應體系

H2(g)+I2(g)

2HI(g)

中各物質(zhì)的濃度974082117613無規(guī)律該結(jié)論適用于其他可逆反應嗎？

在一定溫度下，以化學計量數(shù)為指數(shù)，平衡時生成物濃度冪之積與平衡時反應物濃度冪之積的比值是一個定值。H2(g)+I2(g)

2HI(g)

實驗序號平衡時的濃度(mol/L)平衡時c(N2)c(H2)c(NH3)11.150.750.2615.98×10-220.511.000.0875.91×10-231.351.150.4126.00×10-242.431.851.276.02×10-251.470.750.3765.93×10-2表6500℃可逆反應

中各物質(zhì)的濃度5.93×10-2數(shù)值基本相同

科學家們通過大量數(shù)據(jù)驗證，證明了上述結(jié)論成立。計算得出的定值稱為化學平衡常數(shù)，用K來表示?；瘜W平衡常數(shù)對于一般的可逆反應

K

為常數(shù)，稱為化學平衡常數(shù)，簡稱平衡常數(shù)

mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)

對于可逆反應：

任意時刻的

稱為濃度商，常用Q表示。

進一步研究發(fā)現(xiàn)，當該反應在一定溫度下達到化學平衡時

，Q=

K

mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)【練習4】寫出下列可逆反應的平衡常數(shù)表達式（1）（2）（1）Fe3O4(s)

+4H2(g)3Fe(s)

+4H2O(g)（2）

Cr2O72-(aq)

+

H2O(l)

2CrO42-(aq)

+

2H+(aq)（1）N2(g)+3H2(g)2NH3(g)（2）2NH3(g)N2(g)+3H2(g)（3）N2(g)+H2(g)NH3(g)【練習5】寫出下列可逆反應的平衡常數(shù)表達式請同學們觀察K1和

K2、K3是什么關系呢？反應方向改變、化學計量數(shù)等倍擴大或縮小，化學平衡常數(shù)都會相應改變。【練習6】已知在一定溫度下，下列各反應的焓變和平衡常數(shù)如下：①C(s)＋CO2(g)2CO(g)

ΔH1

K1②CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)

ΔH2

K2③C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)

ΔH3

K3則ΔH1、ΔH2、ΔH3三者關系為ΔH3＝___________________，K1、K2、K3三者關系為K3＝________。ΔH1＋ΔH2K1·K2歸納：兩個反應的平衡常數(shù)分別為K1、K2，1.若反應①+反應②，則總反應的平衡常數(shù)K=K1·K2。2.若反應①-反應②，則總反應的平衡常數(shù)

。書寫平衡常數(shù)表達式的注意事項（1）化學平衡常數(shù)表達式中各物質(zhì)的濃度必須是平衡時的濃度，且不出現(xiàn)固體或純液體的濃度。（2）化學平衡常數(shù)表達式與化學方程式的書寫有關。若反應方向改變、化學計量數(shù)等倍擴大或縮小，化學平衡常數(shù)都會相應改變。（3）兩個反應的平衡常數(shù)分別為K1、K2，1.若反應①+反應②，則總反應的平衡常數(shù)K=K1·K2。2.若反應①-反應②，則總反應的平衡常數(shù)

。1．化學平衡狀態(tài)的判斷（1）定性：v正=v逆≠0（2）定量：變量不變2．對于一般的可逆反應:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)化學平衡常數(shù)

濃度商課堂小結(jié)達到化學平衡時

，Q=

K

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第二節(jié)化學平衡（第一課時答疑）1．在一定溫度下，恒壓的密閉容器中進行可逆反應：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。不能說明該反應達到平衡的是(

)A.3v正(H2)＝2v逆(NH3)B.單位時間生成amolN2，同時消耗3amolH2C.容器內(nèi)氣體的總體積不再隨時間而變化D.amolN≡N鍵斷裂的同時，有6amolN-H鍵斷裂A×2．在一定溫度下，將2molNO2氣體通入恒容密閉容器中，發(fā)生如下反應：2NO2(g)N2O4(g)。下列不能說明反應達到平衡的是(

)A.N2O4濃度不再改變B.NO2的消耗速率等于N2O4的生成速率C.混合氣體的顏色不變