化学平衡状态的标志和判断课件.ppt

化学平衡的标志和判断 一 教学目的 1 了解化学反应的可逆性 理解化学平衡的涵义 2 掌握达到平衡的标志 3 学会判断化学反应是否达到平衡 2 化学平衡一 概念 在一定条件下的可逆反应里 正反应和逆反应速率相等 反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态叫化学平衡状态 3 二 达到平衡的标志 1 逆 化学平衡研究的对象是可逆反应 可逆反应不能进行到底 即反应过程中反应物 生成物 不能全部转化为生成物 反应物 4 例 将2molS02和2molO2放入一个容器中 在一定的条件下反应到达平衡状态 此时 容器存在的各物质的量中 下列可能存在的是 A 0molS02B 2molS03C 1mol02D 1molSO3 5 2 动 达到平衡时 V正 V逆 0 即化学平衡是动态平衡 正反应和逆反应仍在继续进行 例达到化学平衡的条件是 3 等V正 V逆它的具体含义有两个方面 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 即单位时间内生成与消耗某反应物 生成物 的量相等 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 i 表示两个不同的方向 ii 速率之比 浓度的变化量之比 物质的量的变化量之比 化学方程式中相应的化学计量数之比 8 例 下列说法中 可以证明反应N2 3H22NH3已达到平衡状态的是 A1个N N键断裂的同时 有3个H H键形成B1个N N键断裂的同时 有3个H H键断裂C1个N N键断裂的同时 有6个N H键断裂D1个N N键断裂的同时 有6个N H键形成 9 分析 A N N断裂代表正反应速率 H H键形成代表逆反应速率 且比值为1 2 正确 B N N断裂 H H断裂都只代表逆反应速率 错误 C N H键断裂代表逆反应速率 N N断裂代表正反应速率 且 N2 NH3 1 2 正确D 表示反应速率的方向一致 错误 答案 A C 10 下列各关系式中能说明反应N2 3H2 2NH3已达到平衡状态的是 A 3 正 N2 正 H2 B 正 N2 逆 NH3 C 正 N2 3 逆 H2 D 2 正 H2 3 逆 NH3 11 4 定 因为V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 体积分数 质量分数 转化率 等不随时间变化而变化 或在反应过程中 某一直在变化的物理量 如M p T等 某一时刻保持不变即达到了平衡 有气体参与的可逆反应 1 从反应混合气体的平均相对分子质量M考虑 12 I 若各物质均为气体对于非等体反应 如2SO2 O22SO3 M一定可做为平衡标志 对于等体反应 H2 Cl2 2HCl M一定不能做为平衡标志 II 若有非气体参与 无论等体非等体反应 如C s O2 g CO2 g CO2 g C s 2CO g M一定可标志达到平衡 13 可逆反应 2NO2 2NO O2在密闭容器中反应 达到平衡状态的标志是 单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2 单位时间内生成nmolO2的同时 生成2nmolNO 用NO2 NO O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2 2 1的状态 混合气体的颜色不再改变的状态 混合气体的密度不再改变的状态 混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A B C D 某温度下 将2molA和2molB放入2L密闭容器中 发生反应 A g B g 2C s 2D g H 0 5min后反应达到平衡 测得生成C为0 8mol 下列相关表述正确的 A 该反应的化学平衡常数K 0 04B 若向平衡体系中加入少量生成物A 则A和B的转化率均增大C 若混合气体的平均摩尔质量不再随时间变化 说明反应达到了平衡状态D 若给平衡体系升高温度 则正反应速率瞬间减小 逆反应速率瞬间增大 2 从气体密度考虑 I 当反应前后各成分均为气体时恒容 总为恒值 不能做平衡标志 恒压 等体反应 总为恒值 不能作平衡标志 非等体反应 为一定值时 可做为平衡标志 16 可逆反应 2NO2 2NO O2在密闭容器中反应 达到平衡状态的标志是 单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2 单位时间内生成nmolO2的同时 生成2nmolNO 用NO2 NO O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2 2 1的状态 混合气体的颜色不再改变的状态 混合气体的密度不再改变的状态 混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A B C D 17 2L容积不变的密闭容器中 加入1 0molA和2 2molB 进行如下反应 A g 2B g C g D g 能判断该反应达到化学平衡状态的标志是 A 容器压强不变B 混合气体中c A 不变C 2v正 B v逆 DD c A c C E 混合气体的平均分子量不再改变F 混合气体密度不变G A B C D 1 2 1 1若换成另一2L容积可变的密闭容器 18 II 当有非气体物质参与时恒容 为一定值时 可作平衡标志 恒压 为一定值时 可作平衡标志 19 在固定体积的密闭容器中发生可逆反应A s B g C g D g 判断当混合气体的密度不再改变时 说明已达到化学平衡状态 3 从体系内部压强考虑 因为恒容 恒温条件下 n g 越大则压强p就越大 则无论各成份是否均为气体 只需考虑 n g 当 n g 0 即等体反应则p为恒值 不能作平衡标志 n g 0 则当p一定时 可做平衡标志 21 在一定温度下 反应 2A s 2B g C g D g 在恒容容器中进行 不能说明该反应已经达到平衡的是 22 4 从体系颜色变化角度进行判断 23 可逆反应 2NO2 2NO O2在密闭容器中反应 达到平衡状态的标志是 单位时间内生成nmolO2的同时生2nmolNO2 单位时间内生成nmolO2的同时 生成2nmolNO 用NO2 NO O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2 2 1的状态 混合气体的颜色不再改变的状态 混合气体的密度不再改变的状态 混合气体的平均相对分子质量不再改变的 24 练习1 可逆反应 2HI g H2 g I2 g 在密闭容器中进行 当下列4项中不随时间变化时 才能说明反应已达平衡的是 A容器内压强B平均相对分子质量C各组分浓度D混合气体颜色 25 分析 该反应是一个气体体积不变的反应 在任何情况下 混合气体的质量 物质的量 平均相对分子质量保持不变 在恒容下 气体的密度保持不变 在恒温 恒容下 气体压强很难不变 反应混合物中只有I2 g 有颜色 混合气体的颜色不变 说明I2 g 的浓度不变 反应达到平衡 答案 CD注意 对于反应前后气体体积不变的反应 通常不能用物质的量 容器的压强 气体的密度平均相对分子质量等是否变化作为判断平衡状态的标志 26 练习2 在一定条件下 反应2A g 2B g 3C g D g 达到平衡状态的标志是 A单位时间内生成2nmolA 同时生成nmolDB容器内的压强不随时间而变化C单位时间内生成nmolB 同时消耗1 5nmolCD容器内混合气体密度不随时间而变化 27 分析 A 生成A指逆反应方向 生成D指正反应方向符合化学计量数比 A正确 B 由于此反应为等摩反应 压强始终不变 所以此反应压强不能做为平衡的标志 C 生成B的方向指逆反应方向 消耗C的方向也指逆反应方向 方向一致 C错误 D 由于此反应物质皆为气体 且又是等摩反应 所以密度始终不变 此反应密度不能做为平衡的标志 答案 A 28 练习3 在一定条件下 化学反应N2 3H22NH3达到平衡 下列说法正确的是 A容器内平均相对分子质量不随时间变化BN2 H2 NH3的浓度之比为1 3 2CN2减少的速率和NH3减少的速率之比为1 2D气体体积为初始体积的 29 分析 由于M 而此反应又为非等摩反应 M不随时间变化相当于C固定 M可做为平衡的标志 A正确 B 由于物质的浓度变化量之比 化学方程式计量比 所以若N2 H2 NH3以1 3 2的比例投料 则任何状况下N2 H2 NH3的浓度比都等于1 3 2 30 C N2的减少指正反应 NH3的减少指逆反应 C正确 D 由于此反应体积减少的量恰好为原来初始体积的一半 所以任何状况下气体体积都为初始体积的 D错误 答案为A C 31 练习4 在一定条件下 反应2NO O22NO2达到平衡的标志 ANO O2 NO2分子数目比是2 1 2B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 32 分析 若起始投料NO O2 NO2 2 1 2 任何状态下NO O2 NO2分子数目之比都为2 1 2 A错误 B 平衡的标志是浓度固定 而不是浓度相等 所以B错误 C 混合气体的颜色是由NO2的浓度决定 颜色不再发生变化 说明NO2的浓度固定 C正确 D 由于体系中物质皆为气体 且该反应为非等摩反应 所以平均分子量可以做为平衡标志 D正确 答案 C D 33 练习5 在2NO2N2O4的可逆反应中 下列状态属平衡状态的是 AV正 V逆 0时的状态BNO2全部转变成N2O4的状态C NO2 N2O4 的状态DN2O4不再分解的状态E混合物中 NO2的百分含量不再改变的状态FNO2的分子数与N2O4分子数的比值为2 1的状态G体系的颜色不再发生变化的状态 34 分析 化学反应达到平衡时 V正 V逆 但反应仍在进行 反应速率不为零 故A正确 平衡时 各组分的百分含量保持不变 但并不一定存在 NO2 等于 N2O4 或二者分子数之比为2 1的情况 所以C F错误 E正确 由于该反应是可逆反应 反应不能进行到底 达平衡时 存在着反应物与生成物共存的体系 故B错误 35 对于2NO2N2O4这个具体的反应而言 由于NO2呈棕色而N2O4无色 达平衡时各组分的百分含量保持不变 体系的颜色也就不再改变 答案 A E G 36 5 变 改变影响化学平衡的条件 平衡就被破坏 正逆反应速率不再相等 平衡发生移动 直至建立新的平衡 37 二 等效平衡1 对于同一可逆反应 当外界条件不变时 反应无论从正反应开始 还是从逆反应开始都可建立同一平衡状态 2 等效平衡类型 1 恒温恒容时非等摩反应 物料相当 如2SO2 O22SO2 恒容时 充入2molSO2 1molO2和充入2molSO3时等效 38 练习 在一定温度下 把2molSO2和1molO2通入一个一定容积的密闭容器里 发生如下反应 2SO2 O22SO3 当此反应进行到一定程度时 反应混合物就处于化学平衡状态 现在该容器中维持温度不就 令a b c分别代表初始加入的SO2 O2和SO3的物质的量 mol 如a b c取不同的数值 它们必须满足一定的相互关系 才能保证达到平衡时 反应混合物中三种气体的体积分数仍跟上述平衡时的完全相同 请填写下列空白 39 1 若a 0 b 0 则c 2 若a 0 5 则b 和c 3 a b c必须满足的一般条件是 请用两个方程式表示 其中一个只含a c另一个只含b c 解题思路 有关气体的物质的量不论取何值 都把它转化成最初给定气体的物质的量 若其值与题干给出的量相同 则符合题意 40 根据恒容非等摩反应 物料相当C 2 a 0 5mol与最初给定的物质的量2mol差1 5mol 因为SO2和SO3的化学计量数相等 C 1 5mol 又 O2与SO3的化学计量数之比为1 2 b 1 b 0 25mol 把a b c转化为最初给定的物量的量 即C 0 则SO2 O2分别为2mol 1mol即等效 也就是说必须符合a c 2b 1 答案 1 c 2 2 b 0 25c 1 5 3 a c 22b c 2 41 2 恒温恒容时的等摩反应 恒温恒压时的等摩与非等摩反应 由于这三种情况改变浓度 平衡不移动