高中化学第二章第三节 化学平衡(学案课件）选修四第三节化学平衡(12课时)1.ppt

第二章化学反应速率和化学平衡 第三节化学平衡 第1课时 复习 什么叫可逆反应 可逆反应有哪些特点 在相同条件下 既能向正反应方向进行 同时 又能向逆反应方向进行的化学反应 叫可逆反应 思考 化学反应速率研究反应的快慢 研究一个化学反应还需要讨论哪些内容 可逆反应的特点 1 条件同一 反应同时 方向对立 2 不可能完全转化 还需要研究化学反应进行的程度 化学平衡 第三节化学平衡 讨论 可逆反应为什么有 度 的限制 度 是怎样产生的 分析 在一定温度下 将一定质量的蔗糖溶于100ml水的过程 如右图 蔗糖在溶解时 一方面 蔗糖分子不断离开蔗糖表面扩散到水中 溶液中的蔗糖分子又不断在未溶解的蔗糖表面聚集成为晶体 蔗糖晶体蔗糖溶液 溶解 结晶 过程分析 开始时 v溶解 v结晶 然后 v溶解 v结晶 最大 0 逐渐减小 逐渐增大 最后 v溶解 v结晶 建立溶解平衡 形成饱和溶液 即溶解的蔗糖的质量与结晶的蔗糖质量相等 固体质量不再减少了 讨论 在一定条件下 达到溶解平衡后 蔗糖晶体的质量和溶液的浓度是否变化 溶解和结晶过程是否停止 晶体质量和溶液的浓度不会发生改变 但溶解和结晶过程并未停止 v溶解 v结晶 蔗糖溶解多少则结晶多少 度 的产生 消耗量等于生成量 量上不再变化 一 化学平衡的建立过程 在反应co h2oco2 h2中 将0 01molco和0 01molh2o g 通入1l密闭容器中 反应一段时间后 各物质浓度不变 1 反应刚开始时 反应物浓度 正反应速率 生成物浓度为 逆反应速率为 最大 最大 0 0 2 反应过程中 反应物浓度 正反应速率 生成物浓度 逆反应速率 减小 逐渐减小 增大 逐渐增大 3 一定时间后 必然出现 正反应速率 逆反应速率 4 t1时刻后 v正 v逆即正反应消耗的量与逆反应生成的量相等 应物和生物的浓度不再发生变化 化学平衡 二 化学平衡 1 概念 在外界条件不变的条件下 可逆反应进行到一定的程度时 正反应速率与逆反应速率相等 化学反应进行到最大限度 反应物和生成物的浓度不再发生变化 反应混合物处于化学平衡状态 简称化学平衡 反应条件 2 化学平衡的性质 温度 压强 浓度等不变 可逆反应 不可逆反应一般不会出现平衡状态 条件不变是基础 研究对象 可逆反应是前提 本质 v正 v逆即同一物质消耗速率与生成速率相等 速率相等是实质 现象 反应混合物组成成分的浓度保持不变 浓度不变是标志 注意 平衡时 反应混合物各组成成分的物质的量浓度 百分含量恒定 但不相等 同时 平衡状态下 反应体系的压强恒定 反应混合气体的相对分子质量恒定 3 化学平衡的特征 逆 动 等 定 变 同 逆 化学平衡研究的对象是可逆反应 动 化学平衡是动态平衡 虽然达到平衡状态 但正反应和逆反应并未停止 等 化学平衡时 v正 v逆 0 定 反应混合物各组分的浓度保持一定 变 化学平衡建立在一定条件下 条件改变时 平衡就会被破坏 变为不平衡 并在新条件下建立新的平衡 同 在一定条件下 可逆反应不论是从正反应还是逆反应开始 还是正逆反应同时开始 只要起始浓度相当 均可以建立相同的化学平衡 即平衡的建立与途径无关 4 达到化学平衡的标志 正逆反应速率相等和反应混合物各组分浓度保持不变是判断平衡的两大主要标志 直接标志 速率关系 正逆反应速率相等 即v正 v逆 应用 判断平衡时 要注意用 同 等 逆 的原则 即 同 不同物质表示的反应速率必须转化为相同物质表示的反应速率 等 转化后的反应速率必须相等 逆 反应方向必须对立 以反应ma g nb g pc g 为例达到平衡的标志为 a的消耗速率与a的生成速率 a的消耗速率与c的 速率之比等于 b的生成速率与c的 速率之比等于 a的生成速率与b的 速率之比等于 相等 消耗 m p 生成 n p 消耗 m n 异边同向 同边异向 比例计量 例1 一定条件下 反应a2 g b2 g 2ab g 达到平衡的标志是a 单位时间内生成nmola2同时生成nmolabb 单位时间内生成2nmolab同时生成nmolb2c 单位时间内生成nmola2同时生成nmolb2d 单位时间内生成nmola2同时消耗nmolb2 在判断化学平衡时 要注意化学键数与反应物质的物质的量之间的联系 同时要注意成键 断键与反应方向之间的关系 例2 一定条件下 反应n2 3h22nh3达到平衡的标志是a 一个n n键断裂的同时 有三个h h键形成b 一个n n键断裂的同时 有三个h h键断裂c 一个n n键断裂的同时 有六个n h键断裂d 一个n n键断裂的同时 有六个n h键形成 含量关系 反应混合物各组分的浓度 质量分数 物质的量 摩尔分数 体积分数 分子数之比保持不变 间接标志 以反应ma g nb g pc g 为例 混合气体的总压强 总体积 总物质的量不随时间改变而 适用于 改变 m n p的反应 混合气体的平均相对分子质量 密度不随时间改变而 适用于 改变 m n p的反应 各气体体积 气体分压 各物质的物质的量不随时间改变 特殊标志 对于有色物质参加反应 如果体系颜色不变 反应达到平衡 对于吸热或放热反应 如果体系温度不变 反应达到平衡 气体的总压 气体的总的物质的量 混合气体的平均相对分子质量 混合气体的密度 反应混合物平衡时物质的量之比 在等系数的气体反应中不能作为平衡判据的是 例3 在一定温度下 向al密闭容器中加入1molx气体和2moly气体发生如下反应 x g 2y g 2z g 此反应达到平衡的标志是a 容器内压强不随时间变化b 容器内各物质的浓度不随时间变化c 容器内x y z的浓度之比为1 2 2d 单位时间消耗0 1molx的同时生成0 2molz 课后练习 在一定温度下 可逆反应a 气 3b 气 2c 气 达到平衡的标志是 a c的生成速率与c分解的速率相等b 单位时间内生成nmola 同时生3nmolbc a b c的浓度不再变化d a b c的分子数比为1 3 2 ac 2 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 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 3 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a 固 3b 气 2c 气 d 气 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 4 在一定温度下 下列叙述不是可逆反应a 气 3b 气 2c 气 2d 固 达到平衡的标志的是 c的生成速率与c的分解速率相等 单位时间内生成amola 同时生成3amolb a b c的浓度不再变化 a b c的分压强不再变化 混合气体的总压强不再变化 混合气体的物质的量不再变化 单位时间内消耗amola 同时生成3amolb a b c d的分子数之比为1 3 2 2a b c d a 第二章化学反应速率和化学平衡 第三节化学平衡 第2课时 一 等效平衡 定义 化学平衡的建立与反应途径无关 可逆反应在相同状况下 不论从正反应开始还是从逆反应开始 只要初始时有关物质的量 相当 它们即可以达到相同平衡状态 称为 等效平衡 此时 等效平衡中各物质的百分含量相等 无论平衡从哪个方向建立 在判断时都可根据题给条件和反应计量系数把生成物全部推算为反应物或把反应物全部推算成生成物再与原平衡加入的物质的量相比较 若物质的量 相当 则为等效平衡 推算式为 某反应物的物质的量 mol 变成生成物而消耗的该反应物的物质的量 mol 原来该反应物的物质的量 mol 等效平衡的解法 极值转换法 二 等效平衡的分类 恒温恒容时 只要反应物和生成物的量相当 反应物换算成生成物或生成物换算成反应物后与原起始量相同 则为等效平衡 例1 在一定温度下 将2moln2和6molh2充入固定容积的密闭容器中 发生n2 g 3h2 g 2nh3 g 达到化学平衡后 若保持温度不变 令a b c分别为n2 h2 nh3的物质的量 重新建立平衡 混合物中个物质的量仍和上述平衡相同 填空 若a 0 b 0 则c 若a 1 c 2 则b 若a b c取值必须满足的一般条件为 用两个式子表示 一个只含a和c 一个只含b和c 4 3 2a c 4 2b 3c 12 例2 在一个固定容积的密闭容器中 加入2mola和1molb 发生2a g b g 3c g d g 达到化学平衡时 c的浓度为wmol l 若保持温度容积不变 改变起始物质的用量 达到平衡后 c的浓度仍为wmol l的是 a 4mola 2molbb 1mola 0 5molb 1 5molc 0 5moldc 3molc 1mold 1molbd 3molc 1mold 恒温恒容时 反应前后气体体积不变 等计量系数 的可逆反应 只要反应物 或生成物 的物质的量比例与起始状态相等 则二平衡等效 恒温恒压的条件下 改变起始加入量 只要按化学计量数换算成平衡式左右两边同一边物质的量之比与原状态相同 则二平衡等效 例3 温度压强不变时 将1moln2和4molh2充入一个装有催化剂容积可变的密闭容器中 发生n2 g 3h2 g 2nh3 g 达到化学平衡后生成amol的nh3 在相同温度和压强下 保持平衡时各组分的体积分数不变 填表 1 5a 0 0 5 2 n 4m n 3m a 1 在一定温度下 把1molco和2molh2o通入一个密闭容器中 发生如下反应 co g h2o g co2 g h2 g 一定时间后达到平衡 此时 co的含量为p 若维持温度不变 改变起始加入物质的物质的量 平衡时co的含量仍为p 的是 a 1molco 2molh b 0 2molco 0 2molh 0 8molco 1 8molh2oc 1molco 1molh2od 1molco 1molh 1molh2o bd 2 98全国 体积相同的甲 乙两个容器中 分别都充有等物质的量的so2和o2 在相同温度下发生反应 2so2 o22so3 并达到平衡 在这过程中 甲容器保持体积不变 乙容器保持压强不变 若甲容器中so2的转化率为p 则乙容器中so2的转化率 a 等于p b 大于p c 小于p d 无法判断 b 3 某温度下 在一容积可变的容器中 反应2a g b g 2c g 达到平衡时 a b和c的物质的量分别为4mol 2mol和4mol 保持温度和压强不变 对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整 可使平衡右移的是 a 均减半b 均加倍c 均增加1mold