过渡在化学研究和化工生产中

1、牛栏山第一中学 王冬雪 化学教案【过渡】在化学研究和化工生产中，只考虑化学反应速率是不够的，还需要考虑化学反应所能达到的最大限度。例如，在合成氨的工作中，除了需要考虑使N2和H2尽可能的转变为NH3，还需考虑使N2和H2尽可能多的转变为NH3，这就涉及到化学反应进行的程度问题化学平衡。化学平衡主要是研究可逆反应规律的，如反应进行的程度以及各种条件对反应进行程度的影响等。第二节 化学平衡在介绍化学平衡以前，首先介绍什么是平衡？静态平衡 动态平衡生态平衡【介绍】蔗糖分子的溶解平衡。P39V（溶）V（结）分析：在一定温度下，将蔗糖溶于水，此时有两个速率：v（溶解）、v（结晶）未溶溶质 已溶溶质开始时

2、， V（溶）V（结）0，蔗糖溶解；随着时间推移，V（溶），V（结）；在某一时刻，V（溶）V（结）0此时，溶液饱和，达到溶解平衡。结论：溶解平衡是动态平衡。【设问】上述平衡实例的共同点是什么？上述实例的共同点：都是动态的；都存在着相反趋势”的两个速率相等。一、化学平衡是动态平衡。例1、讨论：氮气、氢气合成氨的反应进行研究。我们将各为 4 mol的 N2、H2 冲入到体积为 1 L 的密闭容器，在一定条件下反应，每隔一段时间测得容器内各物质的浓度数据如下：N2 + 3H2 2 NH3 (工业合成氨) 分析：从以上数据看出：（1）该反应是一个可逆的反应。（2）反应开始时，反应物起始浓度最大，正反应速

3、率最大。而生成物氨的起始浓度为0 ，所以逆反应速率为 0 。（3）随反应进行，反应物浓度减小，正反应速率逐渐减小；而生成物浓度逐渐增大，所以逆反应速率逐渐增大。（4）外界条件不变时，随反应进行，化学反应进行到一定程度时，反应物和生成物浓度不再随时间变化而变化。（5）当反应物和生成物浓度不再随时间变化而变化时，说明：该反应的正反应的速率 = 逆反应的速率。例2、COH2OCO2H2的反应进行程度。P3940例：在某温度下，1L容器中单位mol/LCO H2O CO2 H2起始 0.01 0.01 0 0一段时间后 0.005 0.005 0.005 0.005再反复测定，发现各物质的浓度不再随时

4、间而变化，说明已达化学平衡。分析：在反应过程中，v（正），v（逆）。在某一时刻，必有v（正）v（逆）（如图） v v（正） v（正）v（逆） v（逆）t时间此时，各物质浓度不再变化，说明可逆反应已达化学平衡。反之，在同样条件下，从逆反应方向开始：CO H2O CO2 H2开始 0.01 0.01一段时间后 0.005 0.005 0.005 0.005浓度不再随时间改变。结论：对于一个可逆反应来讲，无论反应是从正反应方向开始还是从逆反应方向开始，只要反应条件一定，到达平衡时，反应混合物中各组分的浓度总是一定的。二、化学平衡状态：1、定义：是指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，

5、反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态（即各组成成分的百分含量保持不变的状态）。简称化学平衡。2、图像表达：（1）v t 图 （2）c t 图 三、化学平衡的特征（逆、等、动、定、变、同）：逆：可逆反应研究对象。（先决条件）等：v（正）v（逆）0 即同一物质的消耗速率生成速率（平衡的实质）动：动态平衡。v（正）v（逆）0“动”化学平衡是动态平衡。当一个可逆反应达到平衡时，正、逆反应都仍在继续进行，只不过此时正、逆反应速率相等，即v正=v逆0。定：平衡时反应混合物中各组分的浓度保持不变,不再随时间变化而改变。（平衡的标志）变：条件改变：即浓度、压强、温度等条件改变时，化学平衡即发生移动。各组分的

6、浓度也随之改变.“同”： 投料途径不同，但可以达到同一平衡状态。(化学平衡的建立与途经无关) 2 SO2 + O2 2SO3投 料 方 式1： 1mol 0.5mol 0投 料 方 式2： 0 0 1mol 投 料 方 式3： 0.5mol 0.25mol 0.5mol分析：在条件不变时，可逆反应不论采取何种途径，即由正反应开始、由逆反应开始或正逆反应同时开始；是一次投料或是分步投料，最后所处的平衡状态是相同的。四、化学平衡建立的标志：看是否体现了正、逆反应速率相等。各物质的成分不变，百分含量不变。【讨论】高炉炼铁，CO的利用率。练习：1、可逆反应2NO2 2NO+O2 在固定容积的密闭容器中

7、反应，达到平衡的标志是（ A ） 单位时间内生成 n mol O2 ，同时生成 2n mol NO2 单位时间内生成 n mol O2 ，同时生成 2n mol NO 用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率比为 221 混合气体的颜色不再改变的状态 混合气体的密度不再改变的状态 混合气体的平均分子量不再改变的状态（A） （B） （C） （D）2、在恒温密闭的容器中，如下叙述可证明 2HI(g)H2(g) + I2 (g)已达平衡状态的是（A）A 、一个H-H键断裂的同时，有两个H-I 键断裂 B 、百分组成 HI % = I2 %C 、c (HI) ：c (H2) ：c (I2)

8、 = 2 ：1 ：1 D 、反应速率 V（H2）= V（ I2）= 1/2 V（HI）E 、容器内的压强不随时间变化而变化F 、容器内气体的平均式量不随时间变化而变化典型例题分析：例1：在一定温度下反应A2(g)+B2(g)2AB(g)达到平衡的标志是：CA、单位时间生成nmol的A2的同时生成nmolABB、容器内的压强不随时间变化C、单位时间生成2nmol的AB的同时生成nmol的B2D、单位时间生成nmol的A2的同时生成nmol的B2例2：密闭容器中进行如下反应：X2（g）3Y2（g）2Z（g），已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.2mol/L、0.6mol/L、0.4mol/L，当

9、平衡时，下列数据肯定不对的是：ADA、X2为0.4mol/L，Y2为1.2mol/L B、Y2为1.0mol/LC、X2为0.3mol/L，Z为0.2mol/L D、Z为1.0mol/L例3、在一个固定容积的密闭容器中，加入2molA和1molB，发生反应：2A(g)+B(g)3C(g)+D(g),达到平衡时，C的浓度为Wmol/L。若维持容器体积和温度不变，按下列四种方法改变起始物质，达到平衡后，C的浓度仍为Wmol/L的是：DA、4molA+2molB B、2molA+1molB+3molC+1molDC、3molC+1molD+1molB D、3molC+1molD例4、在一个固定体积的密闭容器中，保持一定温度进行以下反应：H2(g)+Br2(g)2HBr(g)已知加入1molH2和2molBr2时，达到平衡后生成amolHBr（见下表已知项），在相同条件下，且保持平衡时各组分的体积分数不变，对下列编号的状态，