高中化学 第二章 化学反应速率和化学平衡 2.3.1 化学平衡状态课件 新人教版选修4.ppt

第三节化学平衡 第1课时化学平衡状态 阅读思考 自主检测 任务一 认真阅读教材第25页的内容 思考回答下列问题 1 分析固体的溶解和溶液中溶质分子回到固体溶质表面两个过程 说明什么是可逆反应 提示相同条件下 既能向正反应方向进行 又能向逆反应方向进行的反应 叫可逆反应 2 可逆反应有何特点 提示可逆反应的反应物不能完全转化 反应最终达到平衡 阅读思考 自主检测 任务二 认真阅读教材第26页的内容 思考回答下列问题 1 什么是化学平衡状态 提示在一定条件下 当正 逆两个方向的反应速率相等时 反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持恒定 这样的状态我们称之为化学平衡状态 2 化学平衡状态有何特点 提示 1 构成化学平衡体系的基本要求是 反应物和所有产物均处于同一反应体系中 反应条件 如温度 压强等 保持不变 2 达到化学平衡状态时 体系中所有反应物和生成物的质量 或浓度 保持不变 但是这个体系中的反应并没有停止 只是正 逆反应的速率相等 阅读思考 自主检测 1 分析各选项中的各组反应 其中互为可逆反应的是 答案 b 阅读思考 自主检测 2 在一定条件下 使no和o2在一密闭容器中发生可逆反应 下列说法中不正确的是 a 反应开始时 正反应速率最大 逆反应速率为零b 随着反应的进行 正反应速率逐渐减小 最后为零c 随着反应的进行 逆反应速率逐渐增大 最后不变d 随着反应的进行 正反应速率逐渐减小 最后不变答案 b 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 探究问题在19世纪后期 人们发现炼铁高炉排出的高炉气中含有相当量的co 有人认为是co与铁矿石的接触时间不长所造成的 英国人耗巨资建成一个高大的炼铁高炉 以增加co与铁矿石的接触时间 结果发现co的含量仍然没有减少 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 1 分析英国人耗巨资建成了一个高大的炼铁高炉 以增加co与铁矿石的接触时间 为什么co的含量仍然没有减少 提示co与铁矿石的反应是一个可逆反应 当正 逆反应速率相等时 反应最终达到化学平衡状态 所以无论接触时间多长都不可能完全转化 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 2 可逆反应的平衡状态是如何建立的 如何判断一个可逆反应是否达到平衡状态 提示反应刚开始时 反应物浓度最大 正反应速率最大 生成物的浓度为0 逆反应速率为0 反应过程中 反应物浓度逐渐减小 正反应速率逐渐减小 生成物浓度逐渐增大 逆反应速率逐渐增大 一定时间后 必然出现正反应速率 逆反应速率 此时 反应体系中各组分的浓度保持不变 这样的状态我们称之为化学平衡状态 判断可逆反应是否达到平衡常常根据正反应速率是否等于逆反应速率 或各组分的浓度是否保持不变 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 知识点拨一 可逆反应1 定义在同一条件下既可以向正反应方向进行 同时又可以向逆反应方向进行的化学反应 2 特点 1 二同 相同条件下 正逆反应同时进行 2 一小 反应物与生成物同时存在 任一组分的转化率都小于100 3 表示在方程式中用 表示 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 二 化学平衡状态1 定义在一定条件下的可逆反应中 正反应速率与逆反应速率相等 反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态 2 化学平衡的建立从正反应开始建立从逆反应开始建立 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 3 平衡特点 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 4 化学平衡的移动 1 定义 在一定条件下 可逆反应达到化学平衡状态 如果改变影响平衡的条件 如浓度 压强 温度等 化学平衡状态被破坏 直至正 逆反应速率再次相等 在新的条件下达到新的化学平衡状态 这种现象称作平衡状态的移动 简称平衡移动 2 图示表示 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 考向一可逆反应特点的应用 例题1 在密闭容器中进行反应 x2 g y2 g 2z g 已知x2 y2 z的起始浓度分别为0 1mol l 1 0 3mol l 1 0 2mol l 1 在一定条件下 当反应达到平衡时 各物质的浓度有可能是 a z为0 3mol l 1b y2为0 4mol l 1c x2为0 2mol l 1d z为0 4mol l 1 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 解析 该题可利用 极值法 判断 假设反应正向或逆向进行到底 求出各物质浓度的最大值和最小值 从而确定它们的浓度范围 起始浓度 mol l 1 0 10 30 2改变浓度 mol l 1 0 10 10 2终态浓度 mol l 1 00 20 4起始浓度 mol l 1 0 10 30 2改变浓度 mol l 1 0 10 10 2终态浓度 mol l 1 0 20 40平衡体系中各物质的浓度取值范围为x2 0 0 2 y2 0 2 0 4 z 0 0 4 答案 a 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 规律方法点拨可逆反应的特点是所有参与反应的物质都不能完全转化 利用可逆反应的特点判断物质浓度的可能取值时 就是利用 极值法 先假设反应向右完全进行 得到反应物浓度的最小值和产物浓度的最大值 再假设反应向左完全进行 得到产物浓度的最小值和反应物浓度的最大值 在用 极值法 推断时 还应考虑有无反应物剩余 剩余多少 这样的极值点是不可能达到的 故可确定某些范围或在范围中选择合适的量 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 成功体验1在一个密闭容器中发生如下反应 2so2 g o2 g 2so3 g 反应过程中某一时刻测得so2 o2 so3的浓度分别为 0 2mol l 1 0 2mol l 1 0 2mol l 1 当反应达到平衡时 可能出现的数据是 a c so3 0 4mol l 1b c so2 c so3 0 15mol l 1c c so2 0 25mol l 1d c o2 0 1mol l 1 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 解析 2so2 g o2 g 2so3 g 反应过程中某一时刻c so2 0 2mol l 1 c o2 0 2mol l 1 c so3 0 2mol l 1 若so2全部转化为so3 c so3 0 2mol l 1 0 2mol l 1 0 4mol l 1 c o2 0 1mol l 1 由于是可逆反应 无论是反应物或生成物都不可能转化完全 所以a d两项错误 在某一时刻之后 无论平衡怎样移动 都不会出现c so2 c so3 0 15mol l 1这种情形 so2与so3的浓度都比原来减小 这显然违反了质量守恒定律 c项正确 答案 c 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 考向二平衡状态的判断 例题2 在一定条件下能说明2no2 g n2o4 g 达到平衡状态的是 温度和体积一定 某一物质的浓度不再变化时 温度和体积一定 容器内压强不再变化时 条件一定 混合气体的平均相对分子质量不再变化时 温度和体积一定 混合气体的颜色不再变化时 温度和压强一定 混合气体的密度不再变化时 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 解析 中 只要有一种物质的浓度变化必然会导致另外的物质的浓度发生变化 因此只要有一种物质 固体或纯液体除外 浓度不变 其他物质的浓度也不会变化 该反应是反应前后气体体积发生改变的反应 所以当随着反应的进行压强不变时 可以用来判断反应达到了平衡状态 平衡混合物的平均相对分子质量不变时 平均摩尔质量不变 反应体系的总质量不变 n总也不变 即no2 n2o4的物质的量也不再变化 可以用来判断反应达到了平衡状态 反应体系的颜色由no2的浓度决定 颜色不变意味着no2的浓度不变 是平衡状态的标志 温度 压强不变 气体的总质量不变 若密度不变意味着体积不再变化 即各组分的物质的量不再变化 是平衡状态的标志 答案 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 规律方法点拨化学平衡状态的判定 以恒容密闭容器中进行的反应ma g nb g pc g qd g 为例 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 成功体验2可逆反应aa g bb g cc g 的正 逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示 下列各关系式中能说明反应已达到平衡状态的是 a av正 a bv正 b b bv正 a av逆 b c av正 c cv正 a d av正 a bv逆 b 答案 b 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 成功体验3一定温度下的恒容密闭容器中 下列叙述不能作为可逆反应a g 3b g 2c g 达到平衡状态的标志的是 c的生成速率与c的消耗速率相等 单位时间内生成amola 同时生成3amolb a b c的浓度不再变化 c的物质的量不再变化 混合气体的总压强不再变化 混合气体的总物质的量不再变化 单位时间消耗amola 同时生成3amolb a b c的分子数之比为1 3 2 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 解析 对平衡状态的判断 一定要根据实际反应逐项分析 只有能反映同一物质的v 正 v 逆 或者混合物中的某组分的浓度或百分含量保持不变 才能证明可逆反应达到了平衡状态 中 同一物质的生成速率与消耗速率相等 说明反应已达到平衡 中 表示的是同一方向的反应速率 不能说明反应已达到平衡 中 各组分的浓度不再变化 说明反应已达到平衡 中 c的物质的量不再变化 也就是c的浓度不再变化 说明反应已达到平衡 中 若反应正向进行 混合气体的总物质的量减小 压强减小 若反应逆向进行 混合气体的总物质的量增大 压强增大 混合气体的总压强不再变化 说明反应正向进行的速率和逆向进行的速率相同 即反应已达到平衡 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 中 由 中的分析可知 混合气体的总物质的量不再变化 说明反应已达到平衡 中 消耗a的量与生成b的量之比与它们在化学方程式中的计量数之比相等 也就是反应正向进行和逆向进行的速率相等 说明反应已达到平衡 中 a b c的分子数之比为1 3 2只是反应进程中的某一时刻的状态 不能说明反应已达到平衡 答案 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 考向三化学平衡状态的移动 例题3 已知反应ma g nb g pc g hv 逆 说明平衡均向正反应方向移动 答案 1 向正反应方向移动 2 向正反应方向移动 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 规律方法点拨化学平衡移动的特征和方向 1 化学平衡移动的特征 反应速率 从原平衡时v 正 v 逆 到条件改变引起v 正 v 逆 再到新平衡时v 正 v 逆 该过程表明化学平衡发生了移动 混合物组成 各组分的含量从保持一定到条件改变时发生变化 最后在新条件下保持新的一定 同样表明化学平衡发生了移动 2 化学平衡移动的方向 若外界条件改变 引起v 正 v 逆 此时正反应速率大 化学平衡向正反应方向移动 若外界条件改变 引起v 正 v 逆 此时逆反应速率大 化学平衡向逆反应方向移动 若外界条件改变 引起v 正 v 逆 等倍数改变 则v 正 v 逆 化学平衡不发生移动 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 成功体验4在容积恒定的密闭容器中进行反应2no g o2 g 2no2 g h 0 该反应的反应速率 v 随时间 t 变化的关系如图所示 若t2 t4时刻只改变一个条件 下列说法不正确的是 a 在t1 t2时 no2的生成速率与o2的消耗速率相等 反应已达到平衡状态b 在t2时 v 正 v 逆 条件改变破坏原平衡 使反应正向进行 平衡向右移动c 在t0 t1时 v 正 v 逆 反应正向进行 t1时建立平衡d 在t2 t4时 平衡的移动方向相同答案 a 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 1 对于可逆反应2so2 o22so3 在混合气体中充入一定量的18o2足够长时间后 18o原子 a 只存在于o2中b 只存在于so3和o2中c 只存在于so2和o2中d 存在于so2 so3和o2中解析 so2和18o2反应生成了s18o3 s18o3又分解生成s18o2 故平衡混合物中含18o的分子有s18o2 18o2 s18o3 可逆反应中反应物和生成物共存 答案 d 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 2 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 此反应达到化学平衡的标志是 a 容器内气体密度不随时间变化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同时生成0 2molz 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 解析 a项 该反应过程中 气体的质量和体积均不发生变化 则气体密度保持不变 b项恰恰表示了化学平衡时各组分的浓度不再变化的情况 判断c项的正误可假设开始投入2molx 4moly进行反应 当有1molx和2moly反应生成2molz时 x y z的浓度之比为1 2 2 但并不一定是达到平衡时的状态 d项中消耗x与生成z均为正反应速率 没有表达正 逆反应速率相等的关系 答案 b 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 3 一定条件下 下列方法能证明可逆反应 n2 g 3h2 g 2nh3 g 一定达到平衡状态的是 单位时间内消耗nmoln2的同时生成2nmolnh3 三个h h键断裂的同时有六个n h键断裂 n2与nh3的体积分数相等 v n2 v h2 v nh3 1 3 2 c n2 c h2 c nh3 1 3 2 温度和体积一定时 n2的浓度不再变化 混合气体的总物质的量不再变化 v正 n2 v逆 nh3 重点难点探究 重要考向探究 随堂检测 解析 解题时注意化学平衡的实质是正 逆反应速率相