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

高二—人教版—化學(xué)—選擇性必修1—第二章

第二節(jié)

化學(xué)平衡（第一課時(shí)）學(xué)習(xí)目標(biāo)1．認(rèn)識(shí)化學(xué)平衡狀態(tài)，知道化學(xué)平衡常數(shù)的含義。2．通過(guò)化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)的濃度數(shù)據(jù)分析，認(rèn)識(shí)化學(xué)平衡常數(shù)的概念。工業(yè)生產(chǎn)中，只考慮化學(xué)反應(yīng)速率是不夠的，是否提高化學(xué)反應(yīng)速率就可以提高合成氨的生產(chǎn)效率呢？反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率大生產(chǎn)效率

合成氨反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)，反應(yīng)有限度，即反應(yīng)不能進(jìn)行徹底空氣面包合成氨反應(yīng)：本圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)弗里茨·哈伯化學(xué)反應(yīng)速率快各物質(zhì)的起始量/molt1時(shí)各物質(zhì)的量/molN2H2NH3N2H2NH351604.815.40.4請(qǐng)回答以下問(wèn)題（1）求平衡時(shí)N2的轉(zhuǎn)化率（2）根據(jù)上述數(shù)據(jù)畫(huà)出濃度-時(shí)間圖【練習(xí)1】在一定條件下，容積為1L的密閉容器中，N2與H2反應(yīng)足夠長(zhǎng)時(shí)間后，t1時(shí)各物質(zhì)的量不再改變，數(shù)據(jù)如下。合成氨反應(yīng)：容積1L各物質(zhì)的起始量/molt1時(shí)各物質(zhì)的量/molN2H2NH3N2H2NH351604.815.40.4合成氨反應(yīng)：氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)合成氨氣的濃度-時(shí)間圖各物質(zhì)的起始量/molt1時(shí)各物質(zhì)的量/molN2H2NH3N2H2NH351604.815.40.4合成氨反應(yīng)：本圖片來(lái)源于課本P32逆向投料的濃度時(shí)間圖又是怎樣的呢？

在一定條件下的可逆反應(yīng)體系里，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(chēng)之為化學(xué)平衡狀態(tài)，簡(jiǎn)稱(chēng)化學(xué)平衡?；瘜W(xué)平衡是一種動(dòng)態(tài)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。環(huán)節(jié)一：從定性的角度認(rèn)識(shí)化學(xué)平衡狀態(tài)如何判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)？【練習(xí)2】恒溫恒容時(shí),在某密閉容器中投入1molH2和1molI2發(fā)生如下反應(yīng)H2(g)+I2(g)

2HI(g)，一段時(shí)間后，達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)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(duì)分子質(zhì)量不再發(fā)生變化①②③④⑤√√√√√不變+=常見(jiàn)的變量有：各組成成分物質(zhì)的量濃度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、氣體的體積分?jǐn)?shù)，轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率等變量平衡v正＝v逆≠0判斷可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的方法：【練習(xí)3】工業(yè)上常用煤和水作原料經(jīng)過(guò)多步反應(yīng)制得氫氣，其中一步反應(yīng)的原理為CO(g)＋H2O(g)

CO2(g)＋H2(g)，下列能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是(

)A．恒溫恒容條件下，混合氣體的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化B．兩個(gè)H-O斷裂的同時(shí)有兩個(gè)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(qiáng)一直不變v正=v逆B

在一定溫度下，化學(xué)平衡體系中反應(yīng)物濃度與生成物濃度之間有什么關(guān)系呢？物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率有何變化？下面以反應(yīng)H2(g)+I2(g)2HI(g)為例進(jìn)行分析環(huán)節(jié)二：從定量的角度認(rèn)識(shí)化學(xué)平衡狀態(tài)實(shí)驗(yàn)序號(hào)起始時(shí)的濃度(×10-3mol/L)平衡時(shí)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(yīng)體系

H2(g)+I2(g)

2HI(g)

中各物質(zhì)的濃度請(qǐng)觀察三組實(shí)驗(yàn)，各物質(zhì)的起始濃度有什么特點(diǎn)？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(yīng)可以正向建立平衡反應(yīng)物投料方式1反應(yīng)物投料方式2反應(yīng)物投料方式3化學(xué)平衡1化學(xué)平衡2化學(xué)平衡3轉(zhuǎn)化率不同H2(g)+I2(g)

2HI(g)

實(shí)驗(yàn)序號(hào)起始時(shí)的濃度(×10-3mol/L)平衡時(shí)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(yīng)體系

H2(g)+I2(g)

2HI(g)

中各物質(zhì)的濃度請(qǐng)觀察三組實(shí)驗(yàn)，各物質(zhì)的起始濃度有什么特點(diǎn)？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(yīng)可以逆向建立平衡反應(yīng)物投料方式4反應(yīng)物投料方式5反應(yīng)物投料方式6化學(xué)平衡4化學(xué)平衡5化學(xué)平衡6轉(zhuǎn)化率相同H2(g)+I2(g)

2HI(g)

在一定溫度下，化學(xué)平衡體系中，反應(yīng)物和生成物的濃度之間有什么關(guān)系呢？實(shí)驗(yàn)序號(hào)起始時(shí)的濃度(×10-3mol/L)平衡時(shí)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(yīng)體系

H2(g)+I2(g)

2HI(g)

中各物質(zhì)的濃度無(wú)規(guī)律實(shí)驗(yàn)序號(hào)起始時(shí)的濃度(×10-3mol/L)平衡時(shí)的濃度(×10-3mol/L)平衡時(shí)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(yīng)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(shí)驗(yàn)序號(hào)起始時(shí)的濃度(×10-3mol/L)平衡時(shí)的濃度(×10-3mol/L)平衡時(shí)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(yīng)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(shí)驗(yàn)序號(hào)起始時(shí)的濃度（×10-3mol/L）平衡時(shí)的濃度（×10-3mol/L）平衡時(shí)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(yīng)體系

H2(g)+I2(g)

2HI(g)

中各物質(zhì)的濃度974082117613無(wú)規(guī)律該結(jié)論適用于其他可逆反應(yīng)嗎？

在一定溫度下，以化學(xué)計(jì)量數(shù)為指數(shù)，平衡時(shí)生成物濃度冪之積與平衡時(shí)反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個(gè)定值。H2(g)+I2(g)

2HI(g)

實(shí)驗(yàn)序號(hào)平衡時(shí)的濃度(mol/L)平衡時(shí)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(yīng)

中各物質(zhì)的濃度5.93×10-2數(shù)值基本相同

科學(xué)家們通過(guò)大量數(shù)據(jù)驗(yàn)證，證明了上述結(jié)論成立。計(jì)算得出的定值稱(chēng)為化學(xué)平衡常數(shù)，用K來(lái)表示。化學(xué)平衡常數(shù)對(duì)于一般的可逆反應(yīng)

K

為常數(shù)，稱(chēng)為化學(xué)平衡常數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)平衡常數(shù)

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

對(duì)于可逆反應(yīng)：

任意時(shí)刻的

稱(chēng)為濃度商，常用Q表示。

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)該反應(yīng)在一定溫度下達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)

，Q=

K

mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)【練習(xí)4】寫(xiě)出下列可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)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(xí)5】寫(xiě)出下列可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式請(qǐng)同學(xué)們觀察K1和

K2、K3是什么關(guān)系呢？反應(yīng)方向改變、化學(xué)計(jì)量數(shù)等倍擴(kuò)大或縮小，化學(xué)平衡常數(shù)都會(huì)相應(yīng)改變?！揪毩?xí)6】已知在一定溫度下，下列各反應(yīng)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(guān)系為ΔH3＝___________________，K1、K2、K3三者關(guān)系為K3＝________。ΔH1＋ΔH2K1·K2歸納：兩個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K1、K2，1.若反應(yīng)①+反應(yīng)②，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)K=K1·K2。2.若反應(yīng)①-反應(yīng)②，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)

。書(shū)寫(xiě)平衡常數(shù)表達(dá)式的注意事項(xiàng)（1）化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式中各物質(zhì)的濃度必須是平衡時(shí)的濃度，且不出現(xiàn)固體或純液體的濃度。（2）化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式與化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)有關(guān)。若反應(yīng)方向改變、化學(xué)計(jì)量數(shù)等倍擴(kuò)大或縮小，化學(xué)平衡常數(shù)都會(huì)相應(yīng)改變。（3）兩個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K1、K2，1.若反應(yīng)①+反應(yīng)②，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)K=K1·K2。2.若反應(yīng)①-反應(yīng)②，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)

。1．化學(xué)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(duì)于一般的可逆反應(yīng):mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)化學(xué)平衡常數(shù)

濃度商課堂小結(jié)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)

，Q=

K

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第二節(jié)化學(xué)平衡（第一課時(shí)答疑）1．在一定溫度下，恒壓的密閉容器中進(jìn)行可逆反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。不能說(shuō)明該反應(yīng)達(dá)到平衡的是(

)A.3v正(H2)＝2v逆(NH3)B.單位時(shí)間生成amolN2，同時(shí)消耗3amolH2C.容器內(nèi)氣體的總體積不再隨時(shí)間而變化D.amolN≡N鍵斷裂的同時(shí)，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(yīng)：2NO2(g)N2O4(g)。下列不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)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