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2.3.1《化学平衡状态》课件(新人教版选修4)


第三节 化学平衡
第一课时 化学平衡状态

什么是可逆反应? 什么是可逆反应?
在同一条件下,既能向正反应方 同一条件下 既能向正反应方 向进行,同时又能向逆反应方向进行 向进行 同时又能向逆反应方向进行 的反应,叫做可逆反应。 的反应 叫做可逆反应。 叫做可逆反应

2SO2+O2

2SO3

注意:可逆反应总是不能进行到底, 注意:可逆反应总是不能进行到底, 得到的总是反应物与生成物的混合物

2SO2+O2

2SO3

随着反应的进行,正逆反应速率如何变化? 随着反应的进行,正逆反应速率如何变化?

υ正= 逆 υ
υ

指的是:某种物质的消耗 指的是:某种物质的消耗 速率与其生成速率相等
V正

如:

υ SO 消耗 =υ SO 生成
2 2

V正 = V逆 V逆

t1

t2

t(s)

2SO2+O2

2SO3

随着反应的进行, 随着反应的进行,反应物 和生成物浓度如何变化? 和生成物浓度如何变化? 浓
c (mol/L)

度 不 再 变 化

SO2 SO3 O2 SO2 SO3 O2
t1
t

二、化学平衡状态 1、定义 、 化学平衡状态,就是指在一定条件下的可 化学平衡状态,就是指在一定条件下的可 逆反应里 正反应速率和逆反应速率相等, 逆反应里,正反应速率和逆反应速率相等, 反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。 浓度保持不变的状态 反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。

注 意 三 点

前提(适用范围) 前提(适用范围):可逆反应 内在本质:v(正)= v(逆) ≠0 正 内在本质 逆 外在标志: 外在标志:反应混合物中各组分 的浓度保持不变

思考与讨论:动态平衡有哪些特征? 思考与讨论:动态平衡有哪些特征?
2.特征: 特征: (1)逆:正逆过程都在同时进行 正逆过程都在同时进行——“逆” 逆 (2)动:v(正)≠0,v(逆)≠0——“动” 动 (3)等:v(正)= v(逆)——“等” ——“等 (4) 定 :外界条件不发生变化 , 体系中各组分的物质的 外界条件不发生变化, 外界条件不发生变化 量或浓度恒定不变——“定” 量或浓度恒定不变 定 (5)变:外界条件变化,平衡将改变 外界条件变化, 外界条件变化 平衡将改变——“变”。 变

3、可逆反应达到化学平衡状态的标志 、
(1)直接标志: 直接标志: 直接标志 ① v正=v逆 即任何一种物质的消耗速率等于其生成速率 正 逆 ②各组分的含量不随时间的改变而改变 各组分的含量不随时间的改变而改变 (2)间接标志: 间接标志: 间接标志

有 有时不一 ①各组分的浓度不随时间改变而改变 时不一 各组分的浓度不随时间改变而改变 浓度 定可用!! 定可用 ②各物质的物质的量、质量、物质的量分数、质 各物质的物质的量、质量、物质的量分数、 物质的量 量分数不随时间改变而改变 量分数不随时间改变而改变
③各气体的压强不随时间改变而改变 各气体的压强不随时间改变而改变 压强 ④气体的颜色不随时间改变而改变 气体的颜色不随时间改变而改变 颜色 ⑤气体的密度或平均相对分子质量或总压强不随 气体的密度或平均相对分子质量或总压强不随 密度 时间改变而改变

专题: 专题:达到平衡的判断依据
一、从 V正= V逆进行判断 用同一种物质来表示反应速率时, ( 1 ) 用同一种物质来表示反应速率时 , 该物质的生成 速率与消耗速率相等。 速率与消耗速率相等。 (2)用不同种物质来表示反应速率时速率不一定相等 但必须符合两方面 表示两个不同的方向。 (i)表示两个不同的方向。 ii)速率之比=化学计量数之比。 (ii)速率之比=化学计量数之比。

怎样理解v(正)= v(逆)? 在一定温度下,可逆反应 【例1】 在一定温度下 可逆反应 A(气)+3B(气) 2C(气)达到平衡的标志是 气 气 气 达到平衡的标志是 ( AD ) A. C的生成速率与 分解的速率相等 的生成速率与C分解的速率相等 的生成速率与 B. 单位时间生成 单位时间生成nmolA,同时生成 同时生成3nmolB 同时生成 C. 单位时间生成B的速率 与生成C的速率 单位时间生成 的速率,与生成 的速率 的速率 与生成 数值) 相等 (数值) D. 单位时间生成nmolA,同时生成 单位时间生成 同时生成2nmolC 同时生成 E .A、B、C的化学反应速率之比为 :3:2 的化学反应速率之比为1: : 、 、 的化学反应速率之比为

【例2】下列说法可以证明反应 】 N2+3H2 2NH3 已达平衡状态的是 AC ) 已达平衡状态的是(

A.1个N≡N键断裂的同时 有3个H-H键形成 个 键断裂的同时,有 个 - 键形成 键断裂的同时 B.1个N≡N键断裂的同时 有3个H-H键断裂 个 键断裂的同时,有 个 - 键断裂 键断裂的同时 C.2 υ正(H2)=3 υ逆(NH3) . = D.υ正(N2)=3 υ逆(H2) =

二.百分含量不变标志
正因为v 正因为 正=v逆≠0,所以同一瞬间同一 , 物质的生成量等于消耗量.总的结果是混合 物质的生成量等于消耗量 总的结果是混合 体系中各组成成分的物质的量 质量、 物质的量、 体系中各组成成分的物质的量、质量、物质 的量浓度、各成分的百分含量、转化率等不 的量浓度、各成分的百分含量、转化率等不 随时间变化而改变. 随时间变化而改变

怎样理解反应混合物中各组分的浓度保持不变 怎样理解反应混合物中各组分的浓度保持不变 【例3】下列说法中可以充分说明反应: 】下列说法中可以充分说明反应 P(气)+Q(气) R(气)+S(气) , 在恒温下已 气 气 气 气 达平衡状态的是( 达平衡状态的是( A ) (A) P、Q、R、S的浓度不再变化 、 、 、 的浓度不再变化 (B) P、Q、R、S的分子数比为 、 、 、 的分子数比为1:1:1:1 的分子数比为 (C)反应容器内 、Q、R、S共存 反应容器内P、 、 、 共存 反应容器内 (D)反应容器内总物质的量不随时间而变化 反应容器内总物质的量不随时间而变化 P(气)+Q(气) 气 气 R(气)+2S(气)? 气 气

三.对于有气体参与的可逆反应,可根据 对于有气体参与的可逆反应 可根据 混合气体的平均相对分子质量 密度、 平均相对分子质量、 混合气体的平均相对分子质量、密度、 压强、温度是否不再改变来判断反应是 压强、温度是否不再改变来判断反应是 否达到平衡。 否达到平衡。

(一)从混合气体平均相对分子质量M考虑 M 从混合气体平均相对分子质量M

=

m总 n总

1. 若各物质均为气体
(1)对于非等摩反应,如2SO2 (g)+ O2(g) 对于非等摩反应, 2SO3(g)

M若不变,一定可做为平衡标志! 若不变,一定可做为平衡标志!
(2)对于等摩反应,如H2 (g)+ I2(g) 对于等摩反应, 2HI (g)

若不变,不能做为平衡标志,因始终不变。 M 若不变 , 不能做为平衡标志 , 因始终不变 。 2.若有非气体参与 2.若有非气体参与
如:CO2(g)+C(s) 2CO(g), 2CO(g),

M若不变,一定可做为平衡标志! 若不变,一定可做为平衡标志!

(二)从气体密度ρ考虑 ρ

=

m v

1. 若各物质均为气体 A(g)+3B(g)
恒容: 总为恒值,不能做平衡标志。 恒容:ρ总为恒值,不能做平衡标志。 (1)对于等摩反应,如H2 (g)+ I2 (g) 对于等摩反应, 恒压

2C(g)+D(g)
2HI (g)

ρ总为恒值,不能做平衡标志。 总为恒值,不能做平衡标志。 (2)对于非等摩反应,如2SO2 (g)+ O2 (g) 对于非等摩反应, 2SO3 (g) 若不变,一定可作为平衡标志。 ρ若不变,一定可作为平衡标志。

2.若有非气体参与 2.若有非气体参与
恒容, 若不变,一定可作为平衡标志! 恒容,ρ若不变,一定可作为平衡标志! 恒压, 恒压, ?n(g)=0,可作为平衡标志 ,

(三)从体系的内部压强考虑:PV=nRT 从体系的内部压强考虑:
恒容恒温条件下,关键看前后气体分子数的变化! 恒容恒温条件下,关键看前后气体分子数的变化! 当Δn(g)=0,即等摩反应则p为恒值,不能作平衡标志。 Δn(g)=0,即等摩反应则p为恒值,不能作平衡标志。 当Δn(g)≠0,则当p一定时,可做平衡标志。 Δn(g)≠0,则当p一定时,可做平衡标志。

(四)从体系的温度变化考虑
当化学平衡尚未建立成平衡发生移动时, 当化学平衡尚未建立成平衡发生移动时,反应总要放 出或吸收热量,若为绝热体系,当体系内温度一定时, 出或吸收热量,若为绝热体系,当体系内温度一定时, 则标志达到平衡。 则标志达到平衡。

可逆反应。 (g)在密闭容器中 例:可逆反应。2HI(g) H2(g)+I2(g)在密闭容器中 进行,当下列4项中某项不取随时间变化时, 进行,当下列4项中某项不取随时间变化时,才能说明 反应已达平衡( ) 反应已达平衡( CD A. 容器内压强 C.. C.. 各组分浓度 B. 平均相对分子质量 D. 混合气体颜色 2NO2达到

例:在一定条件下,反应2NO + O2 在一定条件下,反应2 平衡的标志( 平衡的标志( CD ) A NO、 分子数目比是2:1:2 NO、O2、NO2分子数目比是2:1:2

B. 反应混合物中各组成物质的浓度相等 C. 混合气体的颜色不再发生变化 D. 混合气体的平均相对分子质量不变

在一定温度下,下列叙述不是可逆反应 下列叙述不是 例 】 在一定温度下 下列叙述不是可逆反应 A(气)+3B(气) 2C(气)+2D(固)达到平衡的标 气 气 气 固 达到平衡的标 志的是: 志的是:①C的生成 速率与 的分解速率相等 的生成 速率与C的分解速率相等 同时生成3amolB ②单位时间内生成amolA,同时生成 单位时间内生成 同时生成 ③A、B、C的浓度不再变化 、 、 的浓度不再变化 ④A、B、C的分压强不再变化 、 、 的分压强不再变化 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 单位时间内消耗 同时生成 的分子数之比为1:3:2:2 ⑧A、B、C、D的分子数之比为 、 、 、 的分子数之比为 ②⑧

2.能够说明 N2 + 3H2 2NH3反应在密 2.能够说明 闭容器中已达到平衡状态的是 : 5、7

1、容器内N2、H2、NH3三者共存 容器内N 2、容器内N2、H2、NH3三者浓度相等 容器内N 3、 容器内N2、H2、NH3的浓度比恰为 容器内N 1:3:2 4、容器内质量不随时间的变化而变化 5、容器内压强不随时间的变化而变化 6、容器内密度不再发生变化 7、容器内的平均摩尔质量不再发生变化

练 习1
在固定体积的的密闭容器中发生反应: 在固定体积的的密闭容器中发生反应: 2NO2 2NO + O2 该反应达到平衡的标志是: 该反应达到平衡的标志是:
(1)混合气体的颜色不再改变 ) ( ) (2)混合气体的平均相对分子质量不变 ( ) ) (3)混合气体的密度不变 ) ( ) (4)混合气体的压强不变 ) ( ) 的同时生成2nmolO2 ( ) (5)单位时间内消耗 )单位时间内消耗2nmolNO2的同时生成 (6) O2气体的物质的量浓度不变 ( )

4、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(固)+3B(气) 2C(气)+D(气)已达平衡状 态的是 ( BC ) A.混合气体的压强 C.B的物质的量浓度 B.混合气体的密度 D.气体的总物质的量

【能力训练】在一个不传热的固定容积的密闭容器中
可逆反应 mA(气)+nB(气)== pC(气)+qQ(气)当m、n、p、q为 任意整数时,达到平衡的标志是: B ①体系的压强不再改变 ②体系的温度不再改变 ③各组分的浓度不再改变 ④各组分的质量分数不再 改变 ⑤反应速率Va:Vb:Vc:Vd=m:n:p:q ⑥单位时间内m mol A断键反应,同时p mol C也断 键反应 (A)③④⑤⑥ (B) ②③④⑥ (C)①③④⑤ (D) ①③④⑥


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