选修42-2-2化学平衡状态.ppt

第二单元 化学反应的方向和限度,第二节 化学平衡状态 化学平衡常数,高炉炼铁的主要反应为：Fe2O3+3CO 2Fe +3CO2 从炼铁炉口排出的尾气中含有一定量的CO。100多年 前，人们曾认为这是由于 CO与铁矿石接触时间不够的 缘故。为使反应进行的完全，当时曾耗巨资改建高炉， 以延长 CO和Fe2O3的接触时间，结果尾气中CO的含量 并未减少。你知道这是为什么吗？,高温,1、概念,在相同条件下同时向正、反两个方向进行的反应称为可逆反应。,Cl2 + H2O HCl +HClO,如：,下列说法是否正确： 1. 氢气在氧气中燃烧生成水，水在电解时生成氢气和氧气，2H2+ O2 = 2H2O是可逆反应。 2. 硫酸铜晶体加热变成白色粉末，冷却又变成蓝色，所以无水硫酸铜结合结晶水的反应是可逆反应。 3. 氯化铵加热变成氨气和氯化氢气体，两种气体又自发变成氯化铵，氯化铵的分解是可逆反应。,一、可逆反应的概念及其特点, 相同条件下，正反应和逆反应同时发生 反应物、生成物共同存在 可逆反应有一定的限度(反应不能进行到底),2、可逆反应特点,1.下列为可逆反应的是 （ ） 氢气与氧气点燃可化合成水,水电解可生成氢气 和氧气,因此氢气与氧气的反应是可逆反应。 B. 在催化剂的作用下，二氧化硫与氧气反应生成三 氧化硫的同时，三氧化硫又有分解。 C. 合成氨的反应，在现有技术条件下，其转化率总 是达不到百分百。 D. 碳酸钙在高温下分解生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙和二氧化碳在常温下生成碳酸钙，因此这二个反应是可逆反应。,BC,3. 在一定条件下，向一固定容积的容器中投入2mol NO2进行反应：2NO2 2NO+O2，一段时间后测得NO2、NO、O2的物质的量可能是 （ ） A. 2 mol NO、0.75 mol O2 B. 1 mol NO2、1.2 mol NO C. 2 mol NO D. 0.7 mol O2,D,2、当可逆反应2SO2+O2 2SO3达平衡时, 通入18O2, 再次平衡时, 18O存在于 （ ） A.SO3 O2 B.SO2 SO3 C.SO2 O2 D.SO2 O2 SO3,D,P47页的交流与讨论：,二、化学平衡状态,时间,速率,O,t1,时间,浓度,O,t1,反应物,生成物,固体溶质,溶液中的溶质,溶解,结晶,思考：以前是否接触过其他的可逆过程？,饱和溶液中溶质的溶解与结晶是一对可逆过程。 其中溶质溶解的速率与结晶速率相等，处于一个 动态平衡状态。,微观角度,宏观角度,如果把某一可逆反应的N2和H2装入密闭容器发生 ，其反应情况如下： （1）反应开始时： v(正)很大，v(逆)为 。 （2）反应进行时： 反应物减少，v(正)逐渐变 。 生成物由无到有逐渐增多，v(逆)从 开 始逐渐 。 （3）反应达到平衡时： v(正) v(逆)，反应混合物各组分的浓度不再发生变化。,0,减少,0,增大,=,1.化学平衡状态的建立：,2、概念,指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态称为化学平衡状态。,3、注意,研究对象,外界条件,状态特征,结果特征,可逆反应,一定,v正= v逆,C (B)不变,4、化学平衡状态的特征,动,动态平衡： v(正) 0； v(逆) 0,等,定,变,v(正) v(逆) 0,c(B) 或 n(B) 或 (B) 一定,条件改变平衡改变,逆,化学平衡的研究对象是可逆反应,(1) 看能否得出v正 = v逆 的状态特征,5、化学平衡状态的标志, 键的角度分析:单位时间某物质断裂与形成的化学键的物质的量相等, 同一种物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率；, 不同种物质：一物质的正反应速率与另一物质的逆反应速率之比等于方程式中的计量数之比；,即 mA(g) + n B(g) p C(g) +q D(g),(A正) (B逆) = m n ,下列说法可以证明反应 N2+3H2 2NH3 已达平衡状态的是( ) （A）1个NN键断裂的同时,有3个HH键形成 （B）1个NN键断裂的同时,有3个HH键断裂 （C）单位时间内，生成molN2的同时生成2molNH3 （D）单位时间内，消耗molN2的同时生成2molNH3,知识应用,AC,（2）看能否得出反应混合物中各组成成分的含量保持不变的结果特征：, 各组成成分的含量（浓度、质量、物质的量、体积分数等保持不变；, 容器体积一定时，有色气体的 颜色不再变化；,（3）看能否通过P总、n总、M的变化情况得出结论：, 若n0，P总 或 n总 或M会发生改变的，则不变时说明达到平衡；, 若n0 ，P总 或 n总 或或M总是不变的，则不能判断是否达到平衡。,如：I2 、Br2、 NO2,1. 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 达平衡状态的是 （ ） A. 反应容器内压强不随时间变化 B. P和S的生成速率相等 C. 反应容器内P、Q、R、S四者共存 D. 反应容器内总物质的量不随时间而变化,B,例题,2. 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(s)+3B(g) 2C(g)+D(g) 已达平衡状态的是 ( ) A.混合气体的压强 B. 混合气体的密度 C.B的物质的量浓度 D.气体的总物质的量,BC,例题,化学平衡的判断 直接标志： AV正 = V逆 B各组分的m、n不变。 C通过含量：各组分的质量分数、物质的量分数、（恒温、衡压下）气体的体积分数不变。 D通过浓度：各组分的浓度不变。 间接标志： A通过总量：前提：气体反应0时。体系的n（总）、p（总）、v（总）不变。 B通过复合量：、不变。 C其他：如平衡体系颜色不变（实际是有色物浓度不变）,16,1、 在一定的温度下，可逆反应：A(g)+ 3B(g) 2C(g)达到平衡的标志是 （ ） A. C的生成速率与C的分解速率相等 B. 单位时间生成n molA，同时生成3n molB C. A、B、C的物质的量浓度保持不变 D. A、B、C的分子数之比为1 ：3 ：2 E. 容器中气体的密度保持不变 F. 混合气体的平均摩尔质量保持不变 G. 容器中气体的总压强保持不变,ACF,练习,17,2、某温度下，可逆反应：N2（g）+ 3H2（g）= 2NH3（g）在恒容的容器中反应达到平衡的标志是（ ） ANH3的生成速率与NH3的分解速率相等。 B单位时间生成n molN2，同时生成3n molH2。 C N2、H2、NH3的分子数之比为1 ：3 ：2 。 D N2、H2、NH3的物质的量浓度保持不变。 E容器中气体的密度保持不变。 F混合气体的平均摩尔质量保持不变。 G容器中气体的总压强保持不变。 H. 断裂3molH-H键的同时2molN-H键. I. 3V正(H2)=2V逆(NH3),ADFG,练习,ABHI是速率范畴,CD是含量范畴,EFG是P、M范畴,化学平衡常数,二氧化氮、四氧化二氮的相互转化是一个可逆反应： 2N02(g) N204(g) 如果用不同起始浓度的二氧化氮或四氧化二氮进行反 应，平衡后得到以下实验数据。 NO2(g)N2O4(g)体系中各物质的物质的量浓度(25),分析表中的数据，总结归纳平衡时反应物和生成物的物质的量浓度之间的关系。,三、化学平衡常数,对于可逆反应：,在一定温度下，无论反应物的起始浓度如何，反应达到平衡状态后，将各物质的物质的量浓度代入以下表达式，得到的结果是一个定值。,我们把这个常数K称作该反应的化学平衡常数，简称平衡常数。,1.化学平衡常数的概念,平衡常数K的大小能说明反应进行的程度(也叫反应的限度)。 K值越大，表示反应进行得越完全； K值越小，表示反应进行得越不完全。,2.化学平衡常数K的意义：,3.化学平衡常数影响因素：,（1）内因：反应物的性质 （2）外因：反应体系的温度,阅读分析表28和表29，总结可逆反应平衡常数的使用条件和书写平衡常数表达式的注意事项。,（1）平衡常数随反应温度的变化而变化，在使用平衡常数时应注明温度。,4. 化学平衡常数K的使用注意：,（2）固体、液态水的浓度可视为定值，其浓度不列入平衡常数表达式中。,（3）化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。 若反应方向改变，则