《化学平衡状态》授课版

1、化学平衡状态化学平衡状态 能描述理解可逆反应与不可逆反应能描述理解可逆反应与不可逆反应的概念的概念 化学平衡建立的过程化学平衡建立的过程 掌握化学平衡状态的特征，并能判掌握化学平衡状态的特征，并能判断在一定条件下，可逆反应已达到断在一定条件下，可逆反应已达到平衡状态平衡状态 高炉炼铁的主要反应为：高炉炼铁的主要反应为： Fe Fe2 2OO3 3+3CO = 2Fe +3CO+3CO = 2Fe +3CO2 2 从炼铁炉口排出的尾气中含有一定量的从炼铁炉口排出的尾气中含有一定量的COCO。100100多年前，人们曾认为这是由于多年前，人们曾认为这是由于 COCO与铁矿石与铁矿石接触时间不够的缘

2、故。为使反应进行的完全，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，以延长当时曾耗巨资改建高炉，以延长 COCO和和FeFe2 2O O3 3的的接触时间，结果尾气中接触时间，结果尾气中COCO的含量并未减少。你的含量并未减少。你知道这是为什么吗？知道这是为什么吗？你知道吗？你知道吗？这是因为这是因为FeFe2 2OO3 3和和COCO反应生成反应生成 FeFe和和COCO2 2的的同时，同时， FeFe和和COCO2 2也在不断地生成也在不断地生成FeFe2 2OO3 3和和COCO所以，总是存在所以，总是存在COCO1.1.定义定义（1 1）在相在相同条件同条件下下同时同

3、时向正、反两个方向进向正、反两个方向进行的反应行的反应3H3H2 2 + N+ N2 2 2 NH 2 NH3 32SO2SO2 2 + O+ O2 2 2SO 2SO3 3一、可逆反应一、可逆反应相同条件相同条件下，正反应和逆反应下，正反应和逆反应同时同时发生发生可逆反应有一定的限度可逆反应有一定的限度( (反应物反应物不能全部转不能全部转化成生成物化成生成物) )即反应物、生成物即反应物、生成物共同存在共同存在2.2.可逆反应特点可逆反应特点高温高压高温高压催化剂催化剂催化剂催化剂加热加热 在生产的过程中，化学反应限度是决定在生产的过程中，化学反应限度是决定 原料利用率和产品产率的重要因素

4、之一，原料利用率和产品产率的重要因素之一， 如果能设法提高反应的限度，就能节约原如果能设法提高反应的限度，就能节约原 料和能源，增加产量，从而调高经济效益，料和能源，增加产量，从而调高经济效益， 因而研究可逆反应提高化学反应的限度具因而研究可逆反应提高化学反应的限度具 有十分重要的意义，而化学反应的限度问有十分重要的意义，而化学反应的限度问 题实际上是可逆反应中的正反应和逆反应题实际上是可逆反应中的正反应和逆反应 的平衡问题的平衡问题P47P47页的交流与讨论：页的交流与讨论：时间时间速速率率O时间时间浓浓度度O v正正v逆逆t1t1反应物反应物生成物生成物二、化学平衡状态二、化学平衡状态【交

5、流研讨交流研讨】2SO2SO2 2 + O+ O2 2 2SO 2SO3 3催化剂催化剂加热加热指在指在一定条件一定条件下的下的可逆反应可逆反应里，里，正正反应和反应和逆逆反应的反应的速率相等速率相等，反应混合物中各组分的，反应混合物中各组分的浓度浓度保持保持不变不变的状态。的状态。v vv vv vv vv vv v ( (1 1) ) v v正正 = = v v逆逆 （本质特征）（本质特征） 同一种物质：同一种物质： 该物质的该物质的生成速率生成速率等于它的等于它的消耗速率消耗速率 不同不同物质物质： 速率之比速率之比等于等于方程式中各物质的方程式中各物质的计量数计量数 之比，但之比，但方

6、向方向必须必须不同不同1.1.下列说法可以证明反应下列说法可以证明反应N N2 2+3H+3H2 2 2NH 2NH3 3 已已达平衡状态的是达平衡状态的是 ( )( )A.1A.1个个NNNN键断裂的同时键断裂的同时, ,有有3 3个个H HH H键形成键形成B.1B.1个个NNNN键断裂的同时键断裂的同时, ,有有3 3个个H HH H键断裂键断裂C.1C.1个个NNNN键断裂的同时键断裂的同时, ,有有6 6个个N NH H键断裂键断裂D.1D.1个个NNNN键断裂的同时键断裂的同时, ,有有6 6个个N NH H键形成键形成AC(2)(2)反应混合物中各组成成分含量保持不变反应混合物中

7、各组成成分含量保持不变 各组成成分的各组成成分的质量、物质的量、分子质量、物质的量、分子 数、体积（气体）、物质的量浓度数、体积（气体）、物质的量浓度均保持均保持 不变。不变。 各组成成分的各组成成分的质量分数、物质的量分质量分数、物质的量分 数、气体的体积分数数、气体的体积分数均保持不变。均保持不变。 反应物的反应物的转化率转化率保持不变。保持不变。 其他标志其他标志总体积、总物质的量、总压强、平均摩尔总体积、总物质的量、总压强、平均摩尔质量、混合气体的密度质量、混合气体的密度变变 不变不变【原则原则】1 1. .在一定的温度下，固定容器中发生可逆反在一定的温度下，固定容器中发生可逆反应应A

8、(g)+ 3B(g)A(g)+ 3B(g) 2C(g) 2C(g)达到平衡的标志是达到平衡的标志是 A A. .C C的生成速率与的生成速率与C C的分解速率相等的分解速率相等B B. .单位时间生成单位时间生成n molAn molA，同时生成，同时生成3n molB3n molBC C. .A A、B B、C C的物质的量浓度保持不变的物质的量浓度保持不变D D. .A A、B B、C C的分子数之比为的分子数之比为1 1: :3 3: :2 2 容器中气体的密度保持不变容器中气体的密度保持不变F F. .混合气体的平均摩尔质量保持不变混合气体的平均摩尔质量保持不变G G. .容器中气体的

9、总压强保持不变容器中气体的总压强保持不变ACFGACFG 2.2.下列说法中可以充分说明反应下列说法中可以充分说明反应: : P( P(气气)+Q()+Q(气气) R() R(气气)+S()+S(气气) ,) ,在恒在恒温下已达平衡状态的是温下已达平衡状态的是 （ ） A.A.反应容器内压强不随时间变化反应容器内压强不随时间变化 B.PB.P和和S S的生成速率相等的生成速率相等 C.C.反应容器内反应容器内P P、Q Q、R R、S S四者共存四者共存 D.D.反应容器内总物质的量不随时间反应容器内总物质的量不随时间 而变化而变化B B4. 4. 在一定温度下的恒容容器中，表明在一定温度下的

10、恒容容器中，表明反应反应: :A(s)+3B(g) 2C(g)+D(g)A(s)+3B(g) 2C(g)+D(g)已达平衡状态的是已达平衡状态的是 ( ) ( ) A.A.混合气体的压强混合气体的压强不再发生变化不再发生变化B.B.混合气体的密度不再发生变化混合气体的密度不再发生变化C.BC.B的物质的量浓度不再发生变化的物质的量浓度不再发生变化D.D.气体的总物质的量不再发生变化气体的总物质的量不再发生变化BC【例例6 6】 在一定温度下在一定温度下, ,下列叙述不是可逆反应下列叙述不是可逆反应A(A(气气)+3B()+3B(气气) 2C() 2C(气气)+2D()+2D(固固) )达到平衡

11、的标达到平衡的标志的是：志的是：C C的生成速率与的生成速率与C C的分解速率相等的分解速率相等 单位时间内生成单位时间内生成amolA,amolA,同时生成同时生成3amolB 3amolB A A、B B、C C的浓度不再变化的浓度不再变化A A、B B、C C的分压强不再变化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总压强不再变化混合气体的物质的量不再变化混合气体的物质的量不再变化单位时间内消耗单位时间内消耗amolA,amolA,同时生成同时生成 3amolB3amolBA A、B B、C C、D D的分子数之比为的分子数之比为1:3:2:21:3:2:2【例例5 5】在一定温

12、度下的恒容容器中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当下列物理量不再发生变化时, ,表明反表明反应应: A(: A(固固)+3B()+3B(气气) 2C() 2C(气气)+D()+D(气气) )已达平衡状态的是已达平衡状态的是 ( )( )A.A.混合气体的压强混合气体的压强 B.B.混合气体的密度混合气体的密度C.BC.B的物质的量浓度的物质的量浓度 D.D.气体的总物质的量气体的总物质的量BC项目项目 m A(g) + n B (g) m A(g) + n B (g) p C (g) +q D (g) p C (g) +q D (g) 是否是否 平衡平衡混合混合体系体系

13、中各中各组的组的含量含量各物质的物质的量或物质的量的各物质的物质的量或物质的量的分数一定分数一定 各物质的质量或质量分数一定各物质的质量或质量分数一定各气体的体积或体积分数一定各气体的体积或体积分数一定总压强、总体积、总物质的量一总压强、总体积、总物质的量一定定平衡平衡平衡平衡不一定不一定平衡平衡m A(g) + n B (g) p C (g) +q D (g) 是否是否 平衡平衡正、正、逆反逆反应速应速率关率关系系在单位时间内消耗了在单位时间内消耗了mmolAmmolA的同时的同时生成了生成了mmolAmmolA在单位时间内消耗了在单位时间内消耗了nmolBnmolB的同时的同时消耗了消耗了pmolCpmolC在单位时间内生成了在单位时间内生成了nmolBnmolB的同时的同时消耗了消耗了qmolDqmolDV(A) ?V(B) ?V(C) ?V(D) = m ? n ? p ? q，平衡平衡平衡平衡不一定不一定不一定不一定 是是 否否 平平 衡衡压强压强当当m + np + q 时，总压强一定时，总压强一定（其它条件一定）（其它条件一定）当当m + n =p + q 时，总压强一定时，总压强一定（其它条件一定）（其它条件一定）混合气混合气体的平体的平均均M M当当 m + n p + q 时，时，M一定一定当当 m + n = p