化学平衡建立及其特点.ppt

化学平衡 2013 10 18陈吉贵 学习目标 1 正确理解化学平衡的概念 一定条件 可逆反应 正反应速率与逆反应速率相等的理解 反应混合物的概念 正确理解各组成成分 不是只限于其中的某一成分 的浓度保持不变 2 明确化学平衡状态的特征 逆 等 动 定 变 学习重点 学习难点 化学平衡的建立和平衡状态的特征 化学平衡概念的建立 实验 探索蔗糖的溶解平衡 饱和溶液 在一定温度下 在一定量的溶剂里 不能再溶解某种溶质的溶液 叫做这种溶质的饱和溶液 饱和溶液中溶质的溶解过程完全停止了吗 没有 以蔗糖溶解于水为例 蔗糖分子离开蔗糖表面扩散到水中的速率与溶解在水中的蔗糖分子在蔗糖表面聚集成为晶体的速率相等 即 溶解速率 结晶速率 蔗糖晶体的溶解平衡 动态平衡状态 v溶解 v结晶 m晶体不变 达到了溶解的平衡状态 一种动态平衡 溶解平衡的特征 饱和食盐水 有缺口 蓝色部分 的NaCl晶体 思考 1 NaCl晶体会溶解吗 2 NaCl晶体的质量有何变化 3 NaCl晶体的形状呢 会溶解 质量不变 形状会改变 1 是动态平衡 动 2 v溶解 v结晶 即v正 v逆 等 3 NaCl质量保持不变 定 4 发生在一定条件 温度一定 下的可逆过程里 随温度的改变而发生变化 变 实验恒温有缺口NaCl晶体溶于水后的变化 1 可逆反应的概念 2SO2 O22SO3 在同一条件下 既能向正反应方向进行 同时又能向逆反应方向进行的反应 叫做可逆反应 即 相同条件下相同的反应物能同时发生两个方向相反的化学反应的反应 由反应物到生成物的反应 叫做正反应 由生成物到反应物的反应 叫做逆反应 正反应 逆反应 V正 V逆 思考 以下两反应是可逆反应吗 NH3 HCl NH4Cl NH4Cl NH3 HCl 2 可逆反应特点 相同条件下 正反应和逆反应同时发生 可逆反应有一定的限度 反应不能进行到底 即反应物 生成物共同存在 一定条件下会到达化学平衡 例4 在1L密闭容器中 在一定条件下进行合成氨的反应3H2 N22NH3 一 化学平衡的建立过程 问题1 在上述反应中 最终生成的NH3能否达到2mol L 为什么 不能 因为上述反应是可逆反应 问题2 在上述反应中 哪些可用于表示正反应 哪些可用于表示逆反应 消耗N2 H2和生成NH3的反应均可用于表示正反应 而生成N2 H2和消耗NH3 NH3分解 的反应均可用于表示逆反应 问题3 我们以N2为代表 讨论 1 从开始到2min的过程中 消耗N2和生成N2的反应速率如何变化 为什么 2 分别以v N2 消耗 v N2 生成代表N2的消耗速率和生成速率 以时间为横坐标 化学反应速率为纵坐标 画出合成氨反应中 正反应速率和逆反应速率随时间变化的示意图 V N2 消耗 V N2 生成 V N2 消耗 V N2 生成 时间 化学反应速率V t1 建立化学平衡的过程 化学平衡状态 c N2 c H2 c NH3 不再改变 此时的反应速率是指瞬时速率 开始时 c N2 c H2 最大 c NH3 0 随着反应的进行 c N2 c H2 逐渐减小 c NH3 逐渐增大 所以 正反应速率逐渐减小 逆反应速率逐渐增大 进行到一定程度 总有那么一刻 正反应速率和逆反应速率的大小不再变化 且正反应速率 逆反应速率这时 N2的消耗量等于NH3分解反应生成的N2的量 反应仍在进行 但是三种物质的浓度均保持不变 达到动态平衡 1 定义 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 反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态 强调三点 前提条件 可逆反应 实质 正反应速率 逆反应速率 指同一反应物 标志 反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态 3 动 动态平衡 正逆反应仍在进行 即v正 v逆 0 2 等 正反应速率 逆反应速率 即 v正 v逆 3 定 反应混合物中各组分的浓度保持不变 各组分的百分含量一定 2 化学平衡状态的特征 1 逆 化学平衡的研究对象是可逆反应 而化学反应速率可以针对任意化学反应 4 变 条件改变 原平衡被破坏 在新的条件下建立新的平衡 注意 化学平衡的建立与反应途径无关 在外界条件一定时 不论从正反应还是从逆反应开始 都可以达到相同的平衡状态 6 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 B 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 7 可逆反应达到平衡的重要特征是 A 反应停止了B 正 逆反应速率都为零C 正 逆反应都还在继续进行D 正 逆反应的速率相等 D 6 在一定温度下 可逆反应 A2 气 B2 气 2AB 气 达到平衡的标志是 A 容器的总压强不随时间而变化 B 单位时间内有nmolA2生成的同时有nmolB2生成 C 单位时间内有nmolB2发生反应的同时有nmolAB分解 D 单位时间内生成nmolA2同时就有2nmolAB生成7 在一定温度下 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nmolA 同时生成3nmolB C A B C的浓度不再变化 D A B C的分子数比为1 3 2 D AC 1 等速标志V正 V逆 本质特征 同一种物质 该物质的生成速率等于它的消耗速率 不同的物质 速率之比等于方程式中各物质的计量数之比 但必须是不同方向的速率 小结 化学平衡状态的标志 注意 用不同物质表示的反应速率不能是表面上的数值相等 反之 数值相等也并不一定就是速率相等 而应是本质意义相同 与计量数成正比 各组成成分的质量 物质的量 分子数 体积 气体 物质的量浓度均保持不变 各组成成分的质量分数 物质的量分数 气体的体积分数均保持不变 若反应前后的物质都是气体 且总体积不等 则气体的总物质的量 总压强 恒温 恒容 平均摩尔质量 混合气体的密度 恒温 恒压 均保持不变 反应物的转化率 产物的产率保持不变 2 恒浓标志 反应混合物中各组成成分的含量保持不变 外部表现 5 同种物质化学键的断裂与化学键的形成的物质的量相等 体系中含有有色物质时 颜色不随时间的变化而变化 若以化学键或浓度表示 则必须指定反应物和生成物且要按反应计量系数的比例 注意 1 各组分的浓度保持不变 不能理解为与方程式的化学计量数成正比 浓度的变化量与化学计量数成正比 而平衡浓度不一定与化学计量数成正比 2 本身就不随反应进行而变化的量不能做为平衡的标志 随反应进行而变化的量不再变化时 说明体系已达平衡 mA g nB g pC g qD g 平衡 平衡 平衡 不一定 不一定 不一定 平衡 平衡 小结 判断化学平衡状态的方法 不一定 不一定 平衡 平衡 小结 不一定 不一定 平衡 判断化学平衡状态的方法 小结 化学平衡状态的概念 前提条件 实质 标志 2 化学平衡状态的特征 逆 等 动 定 变 1 前提 研究对象 逆