高中化學(xué) 化學(xué)平衡狀態(tài)課件 蘇教版選修4

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1、第二單元第二單元 化學(xué)反應(yīng)的方向和限度化學(xué)反應(yīng)的方向和限度第二課時第二課時專題專題2 2 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的快慢化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)平衡化學(xué)平衡能量判據(jù)和熵判據(jù)能量判據(jù)和熵判據(jù)化學(xué)反應(yīng)原理的組成部分：化學(xué)反應(yīng)原理的組成部分：導(dǎo)入導(dǎo)入1、什么是可逆反應(yīng)？、什么是可逆反應(yīng)？ 在在同一條件同一條件下下,既能向正反應(yīng)方向進(jìn)既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行行,同時又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)同時又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng),叫叫做可逆反應(yīng)做可逆反應(yīng). 注意：注意：可逆反應(yīng)總是不能進(jìn)行到底，可

2、逆反應(yīng)總是不能進(jìn)行到底，得到的總是反應(yīng)物與生成物的混合物得到的總是反應(yīng)物與生成物的混合物NH3H2ONH3H2O開始時開始時c(CO) 、c(H2O)最大，最大，c(CO2) 、c(H2)=0 隨著反應(yīng)的進(jìn)行隨著反應(yīng)的進(jìn)行c(CO2) 、c(H2)逐漸增大逐漸增大 進(jìn)行到一定程度，總有那么一刻，正反應(yīng)速進(jìn)行到一定程度，總有那么一刻，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率的大小不再變化率和逆反應(yīng)速率的大小不再變化 c(CO) 、c(H2O)逐漸減小逐漸減小故：正反應(yīng)速率逐漸減小，逆反應(yīng)速率逐漸增大故：正反應(yīng)速率逐漸減小，逆反應(yīng)速率逐漸增大 在容積為在容積為1L的密閉容器里，加的密閉容器里，加0.01molCO和

3、和0.01molH2O(g),COH2O CO2H2且正反應(yīng)速率且正反應(yīng)速率=逆反應(yīng)速率逆反應(yīng)速率正反應(yīng)速率逆反應(yīng)速率相等相等時間速率這時，這時，CO、H2O的消耗量等于的消耗量等于CO2、H2反應(yīng)生成的反應(yīng)生成的CO、H2O的量，的量， 反應(yīng)仍在進(jìn)行，但是四種物質(zhì)的濃度均保反應(yīng)仍在進(jìn)行，但是四種物質(zhì)的濃度均保持不變，達(dá)到動態(tài)平衡，這就是我們今天要持不變，達(dá)到動態(tài)平衡，這就是我們今天要重點(diǎn)重點(diǎn)學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)的重要概念的重要概念化學(xué)平衡狀態(tài)化學(xué)平衡狀態(tài)1、定義：、定義：化學(xué)平衡狀態(tài)，就是指在一定條件下的可逆化學(xué)平衡狀態(tài)，就是指在一定條件下的可逆反應(yīng)里，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，反反應(yīng)里，正反應(yīng)速率和

4、逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)。應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)。強(qiáng)強(qiáng)調(diào)調(diào)三三點(diǎn)點(diǎn)前提條件前提條件：可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)：正反應(yīng)速率正反應(yīng)速率=逆反應(yīng)速率逆反應(yīng)速率標(biāo)志標(biāo)志：反應(yīng)混合物中各組分的反應(yīng)混合物中各組分的 濃度保持不變的狀態(tài)濃度保持不變的狀態(tài)二、化學(xué)平衡狀態(tài)二、化學(xué)平衡狀態(tài)2、化學(xué)平衡狀態(tài)的、化學(xué)平衡狀態(tài)的特征特征(1)動動：動態(tài)平衡（正逆反應(yīng)仍在進(jìn)行）動態(tài)平衡（正逆反應(yīng)仍在進(jìn)行）(2)等等：正反應(yīng)速率正反應(yīng)速率=逆反應(yīng)速率逆反應(yīng)速率(3)定定：反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持 不變，各組分的含量一定不變，各組分的含量一定。(4

5、)變變：條件改變，原平衡被破壞，在新條件改變，原平衡被破壞，在新 的條件下建立新的平衡。的條件下建立新的平衡。怎樣解答怎樣解答達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志的判斷題的判斷題 解答時不僅要看準(zhǔn)題目的解答時不僅要看準(zhǔn)題目的外界條件外界條件是恒溫恒壓是恒溫恒壓還是恒溫恒容還是恒溫恒容,還要看清楚所涉及還要看清楚所涉及物質(zhì)的狀態(tài)物質(zhì)的狀態(tài)及及反應(yīng)方程式的化學(xué)反應(yīng)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)計(jì)量數(shù)。速率：速率：v正正=v逆逆（即（即任何一種任何一種物質(zhì)的生成速率等于物質(zhì)的生成速率等于 其消耗速率）其消耗速率）各成分的含量保持不變各成分的含量保持不變直直接接以以xA(g)+yB(g) zC(g)為例，

6、分析為例，分析化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志：化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志：混合氣體的總壓、總體積、混合氣體的總壓、總體積、總物質(zhì)的量不隨時間的延長而總物質(zhì)的量不隨時間的延長而改變改變(x+yz)各物質(zhì)的物質(zhì)的量，物質(zhì)的各物質(zhì)的物質(zhì)的量，物質(zhì)的量濃度不隨時間的延長而改變量濃度不隨時間的延長而改變間間接接 怎樣理解怎樣理解v v( (正正)= )= v v( (逆逆) )？ 1.必須一個是正反應(yīng)速率，一個是必須一個是正反應(yīng)速率，一個是逆反應(yīng)速率逆反應(yīng)速率2.用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率不能是用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率不能是表面上的數(shù)值相等，而應(yīng)是本質(zhì)意表面上的數(shù)值相等，而應(yīng)是本質(zhì)意義相同（與計(jì)量數(shù)成正比）。

7、義相同（與計(jì)量數(shù)成正比）。ACA.1個個NN鍵斷裂的同時鍵斷裂的同時,有有3個個HH鍵形成鍵形成B.1個個NN鍵斷裂的同時鍵斷裂的同時,有有3個個HH鍵斷裂鍵斷裂C.1個個NN鍵斷裂的同時鍵斷裂的同時,有有6個個NH鍵斷裂鍵斷裂D.1個個NN鍵斷裂的同時鍵斷裂的同時,有有6個個NH鍵形成鍵形成【例例1】下列說法可以證明反應(yīng)下列說法可以證明反應(yīng)N2+3H2 2NH3 已達(dá)平衡狀態(tài)的是已達(dá)平衡狀態(tài)的是( )怎樣理解怎樣理解反應(yīng)混合物中各組分的反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變？濃度保持不變？ “各組分的濃度保持不變各組分的濃度保持不變”不不能理解為與方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)能理解為與方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)成正

8、比。濃度的變化量與化學(xué)計(jì)成正比。濃度的變化量與化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比，而平衡濃度、起始量數(shù)成正比，而平衡濃度、起始濃度濃度均不一定均不一定與化學(xué)計(jì)量數(shù)成正與化學(xué)計(jì)量數(shù)成正比。比?！纠?】 在一定溫度下在一定溫度下,可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)A(氣氣)+3B(氣氣) 2C(氣氣)達(dá)到平衡的標(biāo)志是達(dá)到平衡的標(biāo)志是（）（）A.C的生成速率與的生成速率與C分解的速率相等分解的速率相等 B.單位時間內(nèi)生成單位時間內(nèi)生成nmolA,同時生成同時生成3nmolBC.A、B、C的濃度不再變化的濃度不再變化 D.A、B、C的分子數(shù)比為的分子數(shù)比為1:3:2AC注意注意（1）對于反應(yīng)對于反應(yīng)前后前后的氣體物質(zhì)的的氣體物質(zhì)的分子

9、總數(shù)不相等分子總數(shù)不相等的可逆反應(yīng)（如的可逆反應(yīng)（如2SO2+O2 2SO3）來說，可利用混）來說，可利用混合氣體的總壓、總體積、總物質(zhì)的量合氣體的總壓、總體積、總物質(zhì)的量是否隨著時間的改變而改變來判斷是是否隨著時間的改變而改變來判斷是否達(dá)到平衡。否達(dá)到平衡。 【例例3】在一定溫度下的恒容容器中在一定溫度下的恒容容器中,當(dāng)下列當(dāng)下列物理量不再發(fā)生變化時物理量不再發(fā)生變化時,表明反應(yīng)表明反應(yīng): A(固固)+3B(氣氣) 2C(氣氣)+D(氣氣)已達(dá)平衡已達(dá)平衡狀態(tài)的是狀態(tài)的是 ( )A.混合氣體的壓強(qiáng)混合氣體的壓強(qiáng) B.混合氣體的密度混合氣體的密度C.B的物質(zhì)的量濃度的物質(zhì)的量濃度 D.氣體的總

10、物質(zhì)的氣體的總物質(zhì)的量量BC（2）對于反應(yīng)）對于反應(yīng)前后前后氣體物質(zhì)的分子數(shù)氣體物質(zhì)的分子數(shù)相等相等的可逆反應(yīng)：的可逆反應(yīng)：（如（如H2+I2 2HI），不能用此標(biāo)志），不能用此標(biāo)志判斷平衡是否到達(dá)，因?yàn)樵诖朔磻?yīng)過判斷平衡是否到達(dá)，因?yàn)樵诖朔磻?yīng)過程中，氣體的總壓、總體積、總物質(zhì)程中，氣體的總壓、總體積、總物質(zhì)的量都不隨時間的改變而改變。的量都不隨時間的改變而改變?！纠?】 下列說法中可以充分說明反應(yīng)下列說法中可以充分說明反應(yīng): P(氣氣)+Q(氣氣) R(氣氣)+S(氣氣) , 在恒溫在恒溫下已達(dá)平衡狀態(tài)的是（下已達(dá)平衡狀態(tài)的是（ ） A. 反應(yīng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時間變化反應(yīng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時間變

11、化B.P和和S的生成速率相等的生成速率相等C.反應(yīng)容器內(nèi)反應(yīng)容器內(nèi)P、Q、R、S四者共存四者共存 D.反應(yīng)容器內(nèi)總物質(zhì)的量不隨時間而反應(yīng)容器內(nèi)總物質(zhì)的量不隨時間而 變化變化B（3）對于不同類型的可逆反應(yīng)，某）對于不同類型的可逆反應(yīng)，某一物理量不變是否可作為平衡已到達(dá)一物理量不變是否可作為平衡已到達(dá)的標(biāo)志，的標(biāo)志，取決于該物理量在平衡到達(dá)取決于該物理量在平衡到達(dá)前（反應(yīng)過程中）是否發(fā)生變化前（反應(yīng)過程中）是否發(fā)生變化。若。若是則可；否則，不行。是則可；否則，不行?！纠?】 在一定溫度下在一定溫度下,下列敘述下列敘述不是不是可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)A(氣氣)+3B(氣氣) 2C(氣氣)+2D(固固)達(dá)到

12、平衡的標(biāo)志的是達(dá)到平衡的標(biāo)志的是 （ ） C的生成的生成 速率與速率與C的分解速率相等的分解速率相等 單位時間內(nèi)生成單位時間內(nèi)生成amolA,同時生成同時生成3amolB A、B、C的濃度不再變化的濃度不再變化A、B、C的分壓強(qiáng)不再變化的分壓強(qiáng)不再變化混合氣體的總壓強(qiáng)不再變化混合氣體的總壓強(qiáng)不再變化混合氣體的物質(zhì)的量不再變化混合氣體的物質(zhì)的量不再變化單位時間內(nèi)消耗單位時間內(nèi)消耗amolA,同時生成同時生成 3amolBA、B、C、D的分子數(shù)之比為的分子數(shù)之比為1:3:2:2 A. B. C. D.B 怎樣理解怎樣理解平衡的標(biāo)志與體系物平衡的標(biāo)志與體系物理量理量的關(guān)系？的關(guān)系？ 本身就不隨反應(yīng)的

13、進(jìn)行而變化的量本身就不隨反應(yīng)的進(jìn)行而變化的量不能做為平衡的標(biāo)志。隨反應(yīng)進(jìn)行而不能做為平衡的標(biāo)志。隨反應(yīng)進(jìn)行而變化的量不再變化時，說明體系已達(dá)變化的量不再變化時，說明體系已達(dá)平衡。平衡。3、等效平衡問題：、等效平衡問題：外界條件相同時，可逆反應(yīng)不論從正反應(yīng)外界條件相同時，可逆反應(yīng)不論從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，還是正反應(yīng)和逆反開始，還是從逆反應(yīng)開始，還是正反應(yīng)和逆反應(yīng)同時開始，途徑雖然不同，應(yīng)同時開始，途徑雖然不同，只要起始濃度相只要起始濃度相當(dāng)當(dāng)，所建立的平衡是等效平衡，可以達(dá)到相同，所建立的平衡是等效平衡，可以達(dá)到相同的平衡狀態(tài)。的平衡狀態(tài)。例如：在例如：在425時，在時，在1L密閉容器

14、中進(jìn)行密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)：反應(yīng)： H2+I2 2HI,達(dá)到平衡。達(dá)到平衡。不論不論從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，可以從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，可以達(dá)到相同的平衡狀態(tài)達(dá)到相同的平衡狀態(tài)。濃度/molL-1時間/s0.001.002.001.580.21濃度/molL-1t2HIH2或I20.001.002.001.580.21t1時間/sHIH2或I2從正反應(yīng)開始從逆反應(yīng)開始1mol21molI22molHI相當(dāng)于相當(dāng)于例題例題等效平衡等效平衡恒溫恒容恒溫恒容條件下等效平衡的條件條件下等效平衡的條件： 對于對于mA(氣氣)+nB(氣氣) pC(氣氣)+qD(氣氣) 若若m+n=p+q ，

15、經(jīng)換算成相同的反應(yīng)物后，它，經(jīng)換算成相同的反應(yīng)物后，它們的物質(zhì)的量之們的物質(zhì)的量之比比相等，則平衡狀態(tài)相同。相等，則平衡狀態(tài)相同。 若若m+np+q 經(jīng)換算成相同的反應(yīng)物后，它經(jīng)換算成相同的反應(yīng)物后，它們的物質(zhì)的量相等，則平衡狀態(tài)相同。們的物質(zhì)的量相等，則平衡狀態(tài)相同。恒溫恒壓恒溫恒壓條件下等效平衡的條件：條件下等效平衡的條件：不論不論m+n=p+q ，還是還是m+np+q ，經(jīng)換算成相同的反經(jīng)換算成相同的反應(yīng)物后，它們的物質(zhì)的量之應(yīng)物后，它們的物質(zhì)的量之比比相等，則平衡狀態(tài)相同。相等，則平衡狀態(tài)相同?！纠吭谝欢囟认?，把在一定溫度下，把1molCO和和2molH2O通入一個密閉容器中，發(fā)

16、生如下反應(yīng)：通入一個密閉容器中，發(fā)生如下反應(yīng)：CO(g)+H2O (g) CO2(g)+H2(g)，一定時，一定時間后達(dá)到平衡，此時，間后達(dá)到平衡，此時，CO的含量為的含量為p%，若維，若維持溫度不變，改變起始加入物質(zhì)的物質(zhì)的量，持溫度不變，改變起始加入物質(zhì)的物質(zhì)的量，平衡時平衡時CO的含量仍為的含量仍為p%的是（）的是（）A.1molCO 2molHB. 0.2molCO 0.2molH 0.8molCO 1.8molH2OC. 1molCO 1molH2OD. 1molCO 1molH 1molH2O 例例7 一定溫度下一定溫度下,把把2摩摩SO2和和1摩摩O2通入一定容積的密閉通入一定容

17、積的密閉的容器里的容器里,發(fā)生如下反應(yīng)發(fā)生如下反應(yīng):2SO2+O2 2SO3 反應(yīng)進(jìn)行一段反應(yīng)進(jìn)行一段時間后時間后,達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài).現(xiàn)在該容器中現(xiàn)在該容器中,維持溫度不變維持溫度不變,令令a、b、c分別代表初始加入的分別代表初始加入的SO2、O2和和SO3的物質(zhì)的量的物質(zhì)的量,如如果果a、b、c取不同的數(shù)值取不同的數(shù)值,它們必須滿足一定的相互關(guān)系它們必須滿足一定的相互關(guān)系,才才能保證達(dá)到平衡時能保證達(dá)到平衡時,反應(yīng)混合物中三種氣體的百分含量仍跟反應(yīng)混合物中三種氣體的百分含量仍跟上述平衡時的完全相同上述平衡時的完全相同.請?zhí)顚懴铝锌瞻渍執(zhí)顚懴铝锌瞻? (1)若若a=0,b=0,

18、則則c= .2 (2)若若a=0.5,則則b= c=.(3)a、b、c取值必須滿足的一般條件是取值必須滿足的一般條件是(請用兩個方程式請用兩個方程式表示表示,其中一個只含其中一個只含a和和c,另一個只含另一個只含b和和c): 0.251.5a+c=2，b+c/2=1【例8】在恒容的密閉容器中充入在恒容的密閉容器中充入2molA和和1molB的氣體后發(fā)生反應(yīng)：的氣體后發(fā)生反應(yīng)：2A(g)+B(g) xC(g)。達(dá)到平衡后，。達(dá)到平衡后，C的體積的體積分?jǐn)?shù)為分?jǐn)?shù)為W；若維持容器體積和溫度不變，按；若維持容器體積和溫度不變，按0.6molA、0.3molB和和1.4molC為起始物質(zhì)的量，為起始物質(zhì)的量，達(dá)到平衡后，達(dá)到平衡后，C的體積分?jǐn)?shù)仍為的體積分?jǐn)?shù)仍為W。則。則x值可值可能（能（ ） A 1 B 2 C 3 D 4BC小結(jié)、化學(xué)平衡狀態(tài)的定義、化學(xué)平衡狀態(tài)的定義前提條件前提條件實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)標(biāo)志標(biāo)志2、化學(xué)平衡狀態(tài)的特征、化學(xué)平衡狀態(tài)的特征動、等、定、變動、等、定、變3、等效平衡問題、等效平衡問題