化学平衡课件-高二上学期化学人教版选择性必修1

第二章

化学反应速率与化学平衡

第2节化学平衡

第1课时

化学平衡状态人教版选择性必修第一册复习回顾反应能否进行彻底？N2+3H22NH3催化剂高温高压Q1：回顾所学反应，谈谈有哪些可逆反应？有什么特点？复习回顾2SO2+O22SO3催化剂高温NH3+H2ONH3·H2OSO2+H2O

H2SO32NO2N2O4Cl2+H2OHCl+HClON2+3H22NH3催化剂高温高压一、化学平衡状态1.可逆反应（1）定义：在同一条件下，正逆反应方向能够同时进行的反应。（2）特征：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；三同一小任一组分的转化率都小于100%。（3）表示：方程式用

连接，而不用“=”该反应是可逆反应，1molN2和3molH2不能完全转化生成2molNH3；Q2:25℃时，合成氨的热化学方程式为：N2(g)

＋3H2(g)

2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol;在该温度时，取1molN2和3molH2放在密闭容器中，在催化剂存在下进行反应，测得反应放出的热量

92.4kJ（填“大于”“小于”“等于“）。小于一、化学平衡状态2.化学平衡状态的建立各物质的起始量

/mol充分反应后各物质的量/molN2H2NH3

N2H2NH3

5150394某温度下，在容积不变的密闭容器中，N2与H2充分反应后各物质的量不再改变，如表：Q：根据数据，随着反应进行，各物质浓度、正逆反应速率如何发生变化？N2+3H2

2NH3正反应逆反应浓度时间(t)NH3N2H2

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。一、化学平衡状态2.化学平衡状态的建立反应速率时间正反应逆反应化学平衡一定条件下，当正、逆反应速率相等时，达到看似不变的“表面静止”状态，但实际反应一直在进行。v(正)>v(逆)v(正)=v(逆)N2+3H2

2NH3正反应逆反应一、化学平衡状态3.化学平衡(1)定义：在一定条件下可逆反应中，当正、逆反应速率相等时，反应物的浓度和生成物的浓度都不在改变。化学平衡状态是可逆反应在一定条件下能达到的或完成的最大“限度”。(2)特征：逆、等、动、定、变可逆反应正、逆速率相等动态平衡各物质浓度固定外界条件改变时，平衡状态也随之改变v正=

v逆（同种物质）v正

=

v逆≠0一、化学平衡状态3.化学平衡(3)标志（判断方法）：正逆速率相等或各物质浓度不变直接速率相等浓度不变同种物质

v正(A)

=

v逆(A)不同物质v正

(A):v逆(B)=化学计量数之比各组分的浓度等保持不变。方法：先看正逆；再看比例一、化学平衡状态①、3

v(N2)＝v(H2)()②、2v正(N2)＝v逆(NH3)()③、消耗1molN2的同时，生成2molNH3()④、1molH-H键断裂的同时，2molN-H键断裂()⑤、单位时间内消耗的N2量是消耗NH3量的两倍()【例1】，判断下列描述的反应状态是否达到平衡。N2+3H22NH3⑥、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∶1()×没有表达清楚正/逆√①、标示正/逆；②、速率比例关系正确正向正向消耗1molH2→正向消耗2/3molNH3→逆向①、有正有逆；②、比例正确正向逆向比例不正确，无法表示正逆速率相等思维建模：同种物质反向相等，不同物质反向成比例。××速率之比始终等于方程系数比，无法用于判断平衡×√一、化学平衡状态3.化学平衡(3)标志（判断方法）：间接：“变量”不变

重点：一个量随反应一直变，突然不变，则平衡常用公式：φ(B)＝nBn总M＝mnρ＝mV物质的量分数密度摩尔质量相对分子质量PV＝nRT一、化学平衡状态PV＝nRT【例2】在一定温度下的

恒容

容器中，判断下列描述状态不变时反应是否达到平衡。

①

混合气体的

压强

不变？②

混合气体的总物质的量

不变？(1)2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)________。(2)I2(g)＋H2(g)⇌2HI(g)________。(3)C(s)＋CO2(g)⇌2CO(g)________。思维建模：变量不变，即平衡恒压左≠右左=右左≠右体积P、V、T一、化学平衡状态思维建模：变量不变，即平衡百分含量【例3】在一定温度下的

恒容

容器中，判断下列描述状态不变时反应是否达到平衡。

某种气体的百分含量不变？(1)2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)________。(2)I2(g)＋H2(g)⇌2HI(g)________。(3)C(s)＋CO2(g)⇌2CO(g)________。φ(B)＝nBn总一、化学平衡状态思维建模：变量不变，即平衡气体平均相对分子质量【例3】在一定温度下的

恒容

容器中，判断下列描述状态不变时反应是否达到平衡。

某种气体的百分含量不变？(1)2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)________。(2)I2(g)＋H2(g)⇌2HI(g)________。(3)C(s)＋CO2(g)⇌2CO(g)________。M＝m总n总一、化学平衡状态思维建模：变量不变，即平衡气体密度ρ(g)＝m(g,总)V看系数看清状态【例5】在一定温度下的

恒容

容器中，判断下列描述状态不变时反应是否达到平衡。

某种气体的密度不变？(1)2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)________。(2)I2(g)＋H2(g)⇌2HI(g)________。(3)C(s)＋CO2(g)⇌2CO(g)________。恒压若有非气体可以判断化学平衡状态可逆反应概念逆、等、动、定、变判断依据1、等—2、变—“变量”不变研究对象特征＝系数之比υ正υ逆小结变量不变气体总质量若m+n≠p+q可以判断若m+n=p+q不可判断以mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)为例气体总物质的量气体总体积气体总压强不变看物质状态看气体的系数若有非气体可以判断气体的平均密度不变气体的颜色不变常见有颜色的气体有：ＮＯ２、Ｃl2、Ｉ2、Ｂr2混合气体的平均Mr不变变量不变ρ＝m总V恒压恒容→m总M＝m总n总看系数看状态pV＝nRT二、化学平衡常数不同温度下反应体系H2(g)+I2(g)2HI(g)中各物质的浓度：序号起始时的浓度（×10－3mol·L-1）平衡时的浓度（×10－3mol·L-1）457.6℃平衡时c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)111.976.94405.6170.59412.70212.289.96403.8411.52416.87312.018.40304.5800.97314.8640015.201.6961.69611.8150012.871.4331.43310.0060037.774.2134.21329.3448.3848.6149.5448.4848.7148.81近似相等与起始浓度无关与平衡建立方向无关一定温度下，化学平衡体系中反应物浓度与生成物浓度之间有什么关系呢？25℃平衡867867867867867867近似相等二、化学平衡常数在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数K，简称平衡常数。1.概念:对于任意的可逆反应：mA(g)+nB(g)⇋pC(g)+qD(g)一定温度2.表达式：当Q

=K

时，表明反应达到极限，即达到化学平衡状态。Q＝cp(C)•

cq(D)

cm(A)•

cn(B)生成物浓度幂之积反应物浓度幂之积＝任意时刻K＝cp(C)•

cq(D)

cm(A)•

cn(B)生成物浓度幂之积反应物浓度幂之积＝平衡时平平平平（可不写单位）二、化学平衡常数3.注意点：(1).可逆反应才有平衡常数；(2).c为各组分的平衡浓度；(3).K只与温度有关，同一温度下，K相

同

。当堂检测写出下列可逆反应的K的表达式CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)2Fe3+(aq)+Fe(s）3Fe2+(aq)K=

C2H5OH+CH3COOHCH3COOC2H5+H2OK=

Br2+H2OH++Br-+HBrO

Cr2O72-(aq)+H2O(l）2CrO42-(aq)+2H+(aq)K=)Fe3+(c)Fe2+(c32K=

3K=c(Cr2O72-)

(4).固体或液体纯物质浓度计为1，一般不列入浓度商和平衡常数表达式；H2O：液态时，不代入平衡常数表达式；气态、有机反应式中，要代入平衡常数表达式；二、化学平衡常数4.K与化学方程式的关系：结论一：方程式相加(减)，则K相乘(除)；ΔH1、ΔH2、ΔH3三者关系？K1、K2、K3三者关系？①2NO(g)+O2(g)

2NO2(g)ΔH1

，

K1②2NO2(g)

N2O4(g)ΔH2

，K2③2NO(g)+O2(g)

N2O4(g)ΔH3

，K3平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。其表达式与化学方程式的书写一一对应。K1=

c2(NO2)2K2=c

(N2O4)c2(NO2)K3=c

(N2O4)

2③=①+②三个方程式的关系？K3=K1×K2ΔH3=ΔH1+ΔH2例K1、K2、K3三者关系？三个方程式的关系？二、化学平衡常数4.K与化学方程式的关系：平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。其表达式与化学方程式的书写一一对应。K1=c2

(NO2)

c(N2O4)K2=c4

(NO2)

c(N2O4)2例：①

N2O4（g）2NO2（g）

②2N2O4（g）4NO2（g）

③2NO2（g）N2O4（g）

K3=c(N2O4)

c(NO2)2K1和K2、K1和K3三者关系

？结论三：正、逆反应，K互为倒数；结论二：化学计量数变为原来n倍，K变为Kn；三、化学平衡常数的意义m

A(g)＋n

B(g)p

C(g)＋q

D(g)对于可逆反应：＝K平衡时：cp(C)•

cq(D)

cm(A)•

cn(B)1.判断化学反应进行的程度（2）一般当K＞105时，该反应进行得基本完全，K≤10-5则认为正反应难以进行。（1）K值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，正反应进行的程度越_______，平衡时反应物的转化率越_______。大大例如：N2+O2

2NOK=10-30(298K)

常温下用此反应固定氮气是不可能的。

因此没有必要在该温度下进行实验，以免浪费人力物力；二、化学平衡常数若升温K增加，若升温K减小，例如：不同温度时,反应:H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数与温度的关系如下：△温度623K698K763K浓度平衡常数66.954.445.9由表格可以判断该反应的ΔH____0<该反应正方向为____反应。该反应正方向为____反应。ΔH___0ΔH___0吸热>放热<(K只与温度有关)2.判断可逆反应的热效应二、化学平衡常数3.判断平衡移动方向序号浓度（

mol·L-1）Q与K关系及反应进行的方向c(CO)c(H2O)c(CO2)c(H2)10.30.50.40.421.00.30.50.630.81.60.71.7Q=

K

温度相同时Q＜K

Q＞K

Q＞K，逆Q＝K，平衡状态Q＜K，正例如：已知800℃时，化学反应CO(g)+H2O(g)

CO2(g)+H2(g)

K=1，推导在下列浓度下反应进行的方向。体系处于化学平衡状态。反应正向进行。反应逆向进行。四、化学平衡常数的计算三段式模型——“始、变、平、列方程”

起始: ab 0 0转化:平衡:nx

px

qxmx

a-mx

b-nx

pxqx(1)这里a、b可指物质的量、浓度等。(2)转化量与化学方程式中各物质的计量数成比例。(3)利用“三段式法”可求算v、Q、K、转化率等。四、化学平衡常数的计算三段式模型——“始、变、平、列方程”例1.在某温度下，将H2和I2各0.10mol的气态混合物充入10L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c（H2）=0.0080mol/L。

（1）计算该反应的平衡常数。（2）在上述温度下，若通入H2和I2蒸气各0.20mol,试求达到化学平衡时各物质的浓度。H2+I2⇌2HI【解】（1）起始浓度/mol·L-10.0100.0100变化浓度/mol·L