【课件】化学平衡状态课件高二化学人教版（2019）选择性必修1

第二节

化学平衡第1课时

化学平衡状态第二章化学反应速率与化学平衡1、了解可逆反应的含义及其特点。2、了解化学平衡的建立过程,掌握化学平衡状态的特征。3、学会平衡状态的判断方法。化学平衡状态的判断。化学平衡状态的判断。自1784年氨被发现以来，人们一直在研究如何利用化学方法由氮气和氢气合成氨，直到1913年才实现了合成氨的工业化生产。化学反应N2(g)+3H2(g)

⇌2NH3(g)看起来十分简单，合成氨的工业化生产却经历了漫长的发展过程。化工生产中，我们需要考虑哪些因素呢？——化学反应进行的限度1、使原料尽可能快地转化为产品2、使原料尽可能多地转化为产品——化学反应速率（即化学平衡）思考：同学们，合成氨反应有哪些特点？什么是可逆反应？可逆反应在同一条件下，能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应.N2+3H22NH3催化剂高温高压1、特征：2、表示：方程式而用“”连接，而不用“=”三同一小1）相同条件下；2）正、逆反应同时进行3）反应物、生成物同时

存在

任一组分的转化率都小于100%。1.试分析NH3溶于水得到的氨水溶液中含有哪些微粒？课堂检测NH3+H2ONH3·H2O

NH4+

+OH-分子：离子：NH3、

H2O、

NH3·H2ONH4+

、

OH-、H+H2OH+

+OH-NH3+H2O

NH3

·H2OSO2+H2O

H2SO3CO2+H2OH2CO3H2+I22HI加热2NO2N2O4Cl2+H2OHCl+HClO2SO2+O2

2SO3催化剂高温N2+3H22NH3催化剂高温高压2．常见的可逆反应在一定条件下，容积不变的密闭容器中，充入1molN2和3molH2发生反应，能否反应生成2mol

NH3？meiyangyang8602时间/min012345678c(N2)10.90.80.750.70.70.70.70.7c(H2)32.72.42.252.12.12.12.12.1c(NH3)00.20.40.50.60.60.60.60.6

某密闭容器中发生如下反应：meiyangyang8602化学平衡状态的建立根据上表绘图化学平衡状态合成氨反应中有关物质的浓度随时间变化示意图浓度时间(t)NH3N2H2

正向：N2+3H22NH3随着反应的进行，体系中NH3的浓度逐渐增大，而N2与H2的浓度逐渐减小。从某一时刻开始，它们的浓度均不再改变任何可逆反应在一定条件下都存在反应的限度。达到限度时，反应就停止了吗？meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang8602化学平衡状态的建立在密闭容器中充入1molN2、3molH2发生反应N2+H2NH3（1）开始时c(N2)、c(H2)大，c(NH3)=0v(正)最大，v(逆)=0meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang8602化学平衡状态的建立N2+H2NH3（2）瞬间后c(N2)、c(H2

)变小,c(NH3)≠0正逆反应都进行，v(逆)≠0，v(正)>v(逆)

meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang8602化学平衡状态的建立（3）c(N2)、c(H2)逐渐变小，c(NH3)逐渐增大，三种物质的浓度达到一个特定值。v(正)=v(逆)

≠0N2+H2NH3化学平衡状态meiyangyang8602meiyangyang8602meiyangyang8602化学平衡状态的建立各物质的浓度不再变化一定条件下的可逆反应，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。1、定义：v(逆)v(正)=v(逆)时间速率v(正)0时间浓度0N2H2标志本质平衡状态是在一定条件下，可逆反应所能进行的最大程度，即可逆反应的限度。NH3N2(g)+3H2(g)

⇌

2NH3(g)二、化学平衡状态2.1化学平衡的建立

在一定条件下的可逆反应里，当正、逆反应的速率相等时，反应物和生成物的浓度均保持不变，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”，这时的状态我们称之为化学平衡状态，简称化学平衡。化学平衡状态反应物的转化率达到最大值

α

＝

×100%反应物的减少量反应物的起始量转化率各物质的起始量/mol充分反应后各物质的量/molN2H2NH3

N2H2NH3

5150394【例1】某温度下，在容积不变的密闭容器中N2与H2反应达到化学平衡，请根据以下数据计算达到化学平衡时H2的转化率。2NH3

N2

+3H2

催化剂高温、高压N2+3H22NH3起始量/mol变化量/mol平衡量/mol5150264394平衡时H2的转化率α＝

×100%＝40%6mol15mol平衡时反应物的转化率是该条件下反应物能达到的最大转化率2、化学平衡状态的特点：逆化学平衡状态的研究对象是_______反应等各组分浓度/物质的量/百分含量__________动υ正____υ逆

____0，是一个动态平衡定变外界条件改变时，原平衡状态被破坏，在新条件下建立平衡可逆＝≠保持不变“表现”“本质”如何判断一个可逆的化学反应是否达到了化学平衡状态？①全部是气体参与的等体积反应还是非等体积反应；②有固体参与的等体积反应还是非等体积反应。1.“两审”一审题干条件:二审反应特点：是恒温恒容、恒温恒压、恒容绝热；同一物质，生成等于消耗。2.“两标志”(1)直接标志（动态标志、本质）：(2)间接标志（静态标志、现象）：“变量不变”二、化学平衡状态的标志V正＝V逆

同一物质：消耗的速率=生成的速率不同物质：要具正、逆两个方向，且两向速率之比=化学计量数之比例1：一定条件下，可逆反应N2+3H22NH3。（1）单位时间内，有1molN2消耗，同时有1molN2生成（2）单位时间内，有3molH2消耗，同时有2molNH3消耗（3）单位时间内，有1molN2生成，同时有2molNH3生成（4）断开1molN≡N的同时有6molN—H断裂一看有无正逆，二看是否等于系数之比。解题方法：标志一N2+3H2

2NH3b．用不同物质，正逆反应速率之比=化学计量数之比a．用同一物质，v消=v生(消耗速率等于生成速率)如：v正(N2)=v逆(N2)如：单位时间内生成amolN2，同时消耗amolN2

如：单位时间内断裂1molNN键，同时形成1molNN键如：单位时间内，消耗3molH2，同时消耗2molNH3如：单位时间内，消耗1molN2，同时生成3molH2如：单位时间内，消耗1molN2，同时消耗3molH2

如：单位时间内，消耗1molN2，同时生成2molNH3

如：单位时间内断裂1molNN键，同时形成3molH-H键1．可逆反应的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是()A．3v正(N2)=v正(H2) B．v正(N2)=v逆(NH3)C．2v正(H2)=3v逆(NH3) D．v正(N2)=3v逆(H2)N2+3H2

2NH3C①A的消耗速率与A的生成速率—————。②A的消耗速率与C的

速率之比等于

。③B的生成速率与C的

速率之比等于

。④A的生成速率与B的

速率之比等于

。相等消耗m∶p生成n∶p消耗m∶n2．反应mA(g)+nB(g)

pC(g)，达到平衡的标志为：例2、

恒温恒容时,可逆反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)达到平衡状态的标志是_________①N2、H2、NH3

的浓度比为1:3:2②N2的浓度不随时间变化

③NH3的百分含量不再发生变化④混合气体的颜色不再发生变化

⑤H2的转化率不再发生变化②③⑤三、化学平衡状态的标志判断这个物理量是否为变量解题方法：“变量”——“不变”标志二mB、nB、CB、质量分数wB、转化率ɑB、颜色、绝热容器内的温度等不再变化时，可以证明反应达到了平衡状态。其中的B指的是反应体系中的某一种物质，不是整体量。某种气体的体积分数（即物质的量分数）φB不再变化时，要具体分析：第一类第二类请大家试着分析此反应中B、C的体积分数变化A(s)=B(g)+C(g)绝大多数情况下，体积分数φB不变，可以作为判断平衡的依据个别情况例外，（注意不是相等，也不是成一定的比值）特例：只有生成物有气体时，体积分数始终不变，不是变量标志二：变量不变A(s)B(g)+C(g)时间B的物质的量C的物质的量起始001min0.20.22min0.30.33min0.40.4…………我们发现：从反应开始起，φB=1/2、φC

=1/2。始终没有改变，不是变量，不能作为判断平衡状态的依据思考：A(s)=2B(g)+C(g)，分析此反应中，气体体积分数的变化①气体的总物质的量不变②气体的压强不变③气体的颜色不变④气体的密度不变⑤气体平均相对分子质量不变例3：在容器体积不变和其它条件不变以2NO2(g)N2O4(g)为例，分析化学反应是否达到平衡状态：变量不变标志二：变量不变思考：我们已经知道反应前后，所有物质的总质量是不会变的，即质量守恒。那么总物质的量呢？也不变吗？A(g)+B(g)⇌2C(g)时间nAnBnCn总起始11021min0.80.80.422min0.70.70.623min0.650.650.724min0.60.60.825min0.60.60.82…………A(g)+B(g)⇌C(g)时间nAnBnCn总起始1102.001min0.80.80.21.802min0.70.70.31.703min0.650.650.351.654min0.60.60.401.605min0.60.60.401.60…………保持不变逐渐减少你有什么发现？这些都不是某一种物质的数据，而是所有气体的整体量。A(g)+B(g)⇌2C(g)A(g)+B(g)⇌C(g)气体的总物质的量恒温恒容时的压强P恒温恒压时的体积V不变不变不变减少减少减少对于这三个量，若反应前后气体系数不相等，则可以作为判断依据混合气体的总压强、总体积、总物质的量不随时间改变而———，（适用于

————）改变m+n≠p

的反应第三类PV=nRT当Δn(g)=0，则P为恒值，不一定是化学平衡状态。当Δn(g)≠0，则P一定时，一定是化学平衡状态。第四类m总M=n总气体系数之和气体总质量分子、分母只要有一个是变量，M

即可作为判断平衡的依据A(g)+B(g)⇌2C(g)A(g)+B(g)⇌C(g)A(s)+B(g)⇌C(g)m总n总M不变不变不变不变变变变不变变思考：A(s)===B(g)+C(g)此反应的平均摩尔质量不再变化时，能否证明反应达到平衡状态？混合气体的平均摩尔质量M，不再变化时，要具体分析：M不变时，即为平衡状态二、化学平衡状态的判断气体气体系数气体密度ρ若有非气体参与，恒压或是恒容ρ不变时，一定为平衡状态若各物质均为气体①恒容ρ不变时，不一定为平衡状态②恒压若m+n≠p+q若m+n=p+qρ=m总V容器第五类以mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)为例m总为定值m总ρ

=V不会变与平衡无关的说法①各组分的浓度相等。②各组分的浓度之比等于计量系数之比。③各组分的分子个数之比等于计量系数之比。二、化学平衡状态的标志标志三A．N2O4和NO2的分子数比为1：2B．N2O4和NO2的浓度相等C．平衡体系的颜色一定不再改变D．单位时间有1molN2O4变为NO2的同时，有2molNO2变为N2O4

例4、在2NO2

⇌

N2O4的可逆反应中，下列状态一定属于平衡状态的是（）CD

恒容绝热容器中N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H2(g)+I2(g)

2HI(g)①气体的总物质的量不变

②气体的总质量不变

③气体的总压强不变

④气体的密度不变

⑤气体的平均相对分子质量不变

⑥混合气体的颜色不变

⑦体系的温度不变

√×判断下列条件能否说明该反应已达化学平衡？××√×××√××√√√H2(g)+I2(s)

2HI(g)

√√√√√√×1.可逆反应2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)在恒容密闭容器中进行：①单位时间内生成nmolO2的同时，生成2nmolNO2②单位时间内生成nmolO2的同时，生成2nmolNO③用NO2、NO和O2的物质的量浓度变化表示的反应速率之比为2∶2∶1④混合气体的颜色不再改变⑤混合气体的密度不再改变⑥混合气体的压强不再改变⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变可说明该反应达