化学人教版（2023）选择性必修1 2.2化学平衡共33张ppt

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一定条件下的可逆反应中，当v正=v逆时，c(反应物)和c(生成物)均保持不变，即体系的组成不随时间而改变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态称之为化学平衡状态，简称化学平衡。

1．化学平衡状态

(1)含义

1．化学平衡状态

(2)特征

逆

等

动

定

变

——研究对象为可逆反应

——v正=v逆≠0

——正逆反应速率相等

——平衡混合物中，各组分的百分含量保持一定

——外界条件改变，化学平衡状态可能发生改变

例1.在一定温度下，将2molSO2和1molO2充入一定容积的密闭容器中，在催化剂作用下发生如下反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－197kJ·mol－1，当达到化学平衡时，下列说法正确的是

A.生成SO32mol

B.SO2和SO3共2mol

C.放出197kJ热量

D.含氧原子共8mol

√

1.直接依据——根据速率关系

2.间接依据——变量不变

2．化学平衡状态的判断

有正有逆，系数比例。

同一个物质，消耗速率（量）等于生成速率（量）。

不同物质，正逆反应速率，系数成比例。

首先分析该量是“变量”还是“恒量”，如为“恒量”，即随反应的进行永远不变，则不能作为判断平衡状态的依据；如为“变量”，即该量随反应进行而改变，当其“不变”时，则为平衡状态。

例2.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：

①混合气体的压强；②混合气体的密度；③混合气体的总物质的量；④混合气体的平均相对分子质量；⑤混合气体的颜色；⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比；⑦某种气体的百分含量

能说明以下反应达到平衡状态的是：

（1）2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)__________。

（2）I2(g)＋H2(g)2HI(g)______。

（3）2NO2(g)N2O4(g)____________。

（4）C(s)＋CO2(g)2CO(g)___________。

（5）NH2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)________。

（6）5CO(g)＋I2O5(s)5CO2(g)＋I2(s)________。

①③④⑦

⑤⑦

①③④⑤⑦

①②③④⑦

①②③

②④⑦

3.化学平衡常数

（1）概念：在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡状态时，生成物的浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，称为化学平衡常数，简称平衡常数，用符号K表示。

特点：

符号：K

K的数值只与温度有关

任意时刻，浓度商Q＝

平衡状态时，K＝Q＝

①在任意时刻，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，都为浓度商，而化学平衡常数，则是在一定温度下可逆反应达到平衡时的浓度商。

②当Q＝K时，表明该反应已达到化学平衡状态。

浓度商与平衡常数有什么区别？

(2)表达式：

mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)

3.化学平衡常数

例3.(1)已知在600℃时，写出以下三个反应的平衡常数表达式：

反应①：CO(g)＋CuO(s)CO2(g)＋Cu(s)K1＝_______

反应②：H2(g)＋CuO(s)Cu(s)＋H2O(g)K2＝_______

反应③：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)K3＝_____________

(2)反应④2CO(g)＋2CuO(s)2CO2(g)＋2Cu(s)的平衡常数K4与K1的关系是__________。

(3)反应③的K3与K1、K2的关系是________。

归纳总结

(1)K与化学计量数等倍扩大或缩小成幂指数关系。

(2)对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数。

(3)若两反应的平衡常数分别为K1、K2，则：

①若两反应相加，则总反应的平衡常数K＝K1·K2。

②若两反应相减，则总反应的平衡常数K＝。

4.化学平衡常数的应用

(1)判断反应进行的程度

K越大，反应进行的程度越大，转化率越大。

(3)判断可逆反应的热效应

4.化学平衡常数的应用

——“三段式”法

c(初)/(mol·L－1)

Δc/(mol·L－1)

c(平)/(mol·L－1)

(1)巧设未知数：根据题目要求灵活设立

(2)确定三个量：确定平衡体系中各物质的起始量、变化量、平衡量并列出三段式

关

键

找到达平衡状态时的转化量和平衡量

c2－

x

c1－x

c1c200

mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)

(3)解决问题：明确“始”“变”“平”三个量的具体数值，根据相应关系进行计算

5.化学平衡常数的相关计算

例4.一定温度下，将0.050molSO2(g)和0.030molO2(g)注入体积为1.0L的密闭反应器，发生反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，达到平衡后，测得SO3的平衡浓度为0.044mol·L－1。

(1)计算SO2和O2的平衡转化率。

(2)计算该温度下的平衡常数K。

88%73%

例5.我国科学家开发铜催化剂实现由N，N－二甲基甲酰胺[(CH3)2NCHO，简称

DMF]制备三甲胺[N(CH3)3]：

8

(2)向体积相等的Ⅰ、Ⅱ两个恒容密闭容器中分别充入1molDMF(g)和2molH2(g)发生上述反应，其中一个容器中是绝热过程，另一个容器中是恒温过程。反应体系中压强随时间变化关系如图所示。

①容器Ⅰ中为________(填“绝热”或“恒温”)过程。判断的依据是_________________________________________。

②在容器Ⅱ中，0～12min内H2分压变化速率为________kPa·min－1。

③n点时反应的平衡常数Kp＝________(kPa)－1。(提示：用分压代替相应物质的平衡浓度计算的平衡常数为Kp，分压等于总压×物质的量分数)

绝热

容器Ⅰ中的压强比容器Ⅱ中的压强大

1

0.5625

A

一定条件下，化学反应速率与反应物浓度之间存在一定的函数关系，但这种关系只有通过实验测得。

对于基元反应aA+bB=cC

v=kca(A)cb(B)

其中k称为速率常数；

它表示单位浓度下的化学反应速率，与浓度无关，但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响，通常反应速率常数越大，反应进行得越快。不同反应有不同的速率常数。

6.反应速率方程

适用范围：①基元反应

②对于非基元反应，其速率方程的浓度的次方与反应方程的计量数无确定关系，需要由实验测得。

例：在298K时，实验测得溶液中的反应H2O2+2HI=2H2O+I2在不同浓度时的速率提出了浓度与反应速率的关系式：

v=kc(H2O2)c(HI)

6.反应速率方程

对于一般的化学反应:mA+nB=pC+qD，通过实验可以确定其反应速率与反应物浓度之间的关系：

v=kcx(A)cy(B)

这个方程被称为化学反应速率方程。

①式中c(A),c(B)分别为反应物A和B的浓度

②x,y可以是正整数、零、分数、负数。

一个化学反应的浓度跟速率的关系式由实验测得，不能随意根据反应的化学方程式直接写出。

总结：

例8.[2023新高考八省(市)联考河北化学,双选题]一定条件下,反应H2(g)+Br2(g)2HBr(g)的速率方程为v=kcα(H2)cβ(Br2)cγ(HBr),某温度下,该反应在不同浓度下的反应速率如下表:

根据表中的测定结果,下列结论错误的是()

A.表中x的值为4

B.α、β、γ的值分别为1、2、-1

C.反应体系的三种物质中,Br2(g)的浓度对反应速率影响最大

D.在反应体系中保持其他物质浓度不变,增大HBr(g)的浓度,会使反应速率降低

c(H2)/(mol·L-1)c(Br2)/(mol·L-1)c(HBr)/(mol·L-1)反应速率

0.10.12v

0.10.428v

0.20.4216v

0.40.142v

0.20.1x4v

AB

对于基元反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)

平衡常数K＝=

7.速率常数与化学平衡常数的关系

v正＝k正·ca(A)·cb(B)，

v逆＝k逆·cc(C)·cd(D)，

反应达到平衡时v正＝v逆，故K＝。

例9.T1温度时在容积为2L的恒容密闭容器中发生反应：2NO(g)＋O2(g)

2NO2(g)ΔH”“

8.影响化学平衡的因素

浓度

压强

温度

外界条件改变后，化学平衡就一定移动吗？

②υ正＞υ逆：

平衡向正反应方向移动

③υ正＜υ逆：

平衡向逆反应方向移动

①υ正＝υ逆：

平衡不移动

如果改变影响平衡的一个条件（如温度、压强及参加反应的物质的浓度），平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动，该结论就是勒夏特列原理。

其他条件不变时：

减小反应物的浓度，平衡向逆反应（反应物浓度增大）方向移动；

增大反应物的浓度，平衡向正反应（反应物浓度减小）方向移动。

浓度

问题1：根据浓度对化学平衡的影响，请以时间为横坐标，化学反应速率为纵坐标，画出反应物浓度增大或减小对化学平衡移动影响的v-t图像。

v(正)

v(逆)

v'正＝v'逆

v正＝v逆

增大反应物浓度

v(逆)

v(正)

v'正＝v'逆

减小反应物浓度

问题2：画出生成物浓度增大或减小对化学平衡移动影响的v-t图像。

v(逆)

v(正)

v'正＝v'逆

增大生成物浓度

v(正)

v(逆)

v'正＝v'逆

减小生成物浓度

在其他条件不变的情况下：

升高温度，平衡向吸热反应方向移动；

降低温度，平衡向放热反应方向移动。

温度

问题3：根据温度对化学平衡的影响，画出温度的变化对化学平衡移动影响的v-t图像。

正反应是吸热反应

v(正)

v(逆)

v'正＝v'逆

v正＝v逆

升高温度

v(逆)

v(正)

v'正＝v'逆

降低温度

v正＝v逆

问题3：根据温度对化学平衡的影响，画出温度的变化对化学平衡移动影响的v-t图像。

正反应是吸热反应

v(正)

v(逆)

v'正＝v'逆

v正＝v逆

升高温度

v(逆)

v(正)

v'正＝v'逆

降低温度

v正＝v逆

问题5：对于可mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，请画出不同情况下压强对化学平衡移动影响的v-t图像。