化学选修4第二章第三节化学平衡第一课时

1、第三节 化学平衡思考：化学反应速率研究反应的快慢，研究思考：化学反应速率研究反应的快慢，研究一个化学反应还需要讨论哪些内容？一个化学反应还需要讨论哪些内容？还需要研究化学反应还需要研究化学反应进行的程度进行的程度化学平衡化学平衡N23H2 2NH3；2SO2O2 2SO3；Cl2H2O HClHClO。一、什么是可逆反应？一、什么是可逆反应？ 在在同一条件同一条件下下,既能向正反应方向进行既能向正反应方向进行,同同时时又能向逆反应方向进行的反应又能向逆反应方向进行的反应,叫做可逆反应叫做可逆反应.注意：注意：(1)正、逆两个反应是同一条件下同时进正、逆两个反应是同一条件下同时进行的；行的；(2

2、)正、逆反应中反应物、生成物共存，正、逆反应中反应物、生成物共存，反应物转化率小于反应物转化率小于100% ；(3)若正反应放热，若正反应放热，则逆反应吸热。则逆反应吸热。NH3H2ONH3H2O二、什么是饱和溶液？二、什么是饱和溶液？在一定温度下，在一定量的溶剂里，不能再溶在一定温度下，在一定量的溶剂里，不能再溶解某种溶质的溶液，叫做这种溶质的饱和溶液。解某种溶质的溶液，叫做这种溶质的饱和溶液。没有！以蔗糖溶解于水为例，蔗糖分子没有！以蔗糖溶解于水为例，蔗糖分子离开蔗糖表面扩散到水中的速率与溶解离开蔗糖表面扩散到水中的速率与溶解在水中的蔗糖分子在蔗糖表面聚集成为在水中的蔗糖分子在蔗糖表面聚集

3、成为晶体的速率相等。晶体的速率相等。饱和溶液中溶质的溶解过程完全停止了吗？动态平衡动态平衡蔗糖晶体蔗糖晶体 蔗糖溶液蔗糖溶液溶解溶解结晶结晶过程分析：过程分析：开始时，开始时，v溶解溶解 ，v结晶结晶然后，然后， v溶解溶解 ，v结晶结晶 最大最大0逐渐减小逐渐减小逐渐增大逐渐增大最后，最后， v溶解溶解 v结晶结晶 建立溶解平衡，建立溶解平衡，形成饱和溶液，即溶解的形成饱和溶液，即溶解的蔗糖的质量与结晶的蔗糖质量相等，固体质量蔗糖的质量与结晶的蔗糖质量相等，固体质量不再减少了。不再减少了。讨论：在一定条件下，达到溶解平衡后，讨论：在一定条件下，达到溶解平衡后，蔗糖晶体的质量和溶液的浓度是否变

4、化？蔗糖晶体的质量和溶液的浓度是否变化？溶解和结晶过程是否停止？溶解和结晶过程是否停止？晶体质量和溶液的浓度不会发生改变，但晶体质量和溶液的浓度不会发生改变，但溶解和结晶过程并未停止，溶解和结晶过程并未停止， v溶解溶解v结晶结晶，蔗糖溶解多少则结晶多少。蔗糖溶解多少则结晶多少。“度度”（限度）的产生（限度）的产生 消耗量等于生成消耗量等于生成量，量上不再变化。量，量上不再变化。那么，可逆反应的情况又怎样呢？那么，可逆反应的情况又怎样呢？在在1L固定容积的密闭容器里，加固定容积的密闭容器里，加2molSO2和和1molO2，能发生什么反应？能发生什么反应？（1）开始时）开始时c(SO2) 、c

5、(O2)最大，最大，c(SO3) =0开始阶段有什么特征？开始阶段有什么特征？2SO2+O2 2SO3 只有正反应，只有正反应， v(正正)最大，最大， v(逆逆)=0化学平衡状态的建立化学平衡状态的建立2SO2+ 18 O2 2SO3 在一固定容积的密闭容器里，加在一固定容积的密闭容器里，加2molSO2和和1molO2，能发生什么反应？能发生什么反应？（2）瞬间后）瞬间后c(SO2) 、c(O2)逐渐减小，逐渐减小，c(SO3) 0，且慢慢增大。，且慢慢增大。开始后，随着反应的进行各种物质的浓度有开始后，随着反应的进行各种物质的浓度有何变化？何变化？2SO2+O2 2SO3正逆反应都进行，

6、正逆反应都进行，v(逆逆) 0，v(正正) v(逆逆) 2SO2+ 18 O2 2SO3v(正正)= v(逆逆) 02SO2+O2 2SO3（3）一定时间后，必然出现三种物质的浓度达到一定时间后，必然出现三种物质的浓度达到一个特定值。一个特定值。 由于由于v(正正)= v(逆逆) 0，虽然正、逆反应都在进行，虽然正、逆反应都在进行，但各种物质的但各种物质的浓度、百分含量浓度、百分含量都不会发生变化都不会发生变化. 从外表上看，反应好象从外表上看，反应好象“停止停止”。 可逆反应的这种特殊状态就是我们今天要研可逆反应的这种特殊状态就是我们今天要研究的究的。问题 在一固定容积的密闭容器里发生如下反

7、应，在一固定容积的密闭容器里发生如下反应，现加现加2molN2molN ( (合适催化剂），试描述化学平衡的建合适催化剂），试描述化学平衡的建立过程，并做立过程，并做V-tV-t图？图？催化剂催化剂N2 + 3 H2 2NH3高温高温反应速率反应速率v(逆逆)v(正正)t1时间（时间（t）0(1)0t1：v(正正)v(逆逆)(2)t1： v(正正)=v(逆逆)平衡状态平衡状态三、化学平衡状态：三、化学平衡状态： 1.定义：化学平衡状态，就是指在一定条件定义：化学平衡状态，就是指在一定条件下的下的可逆反应可逆反应里，正反应速率和逆反应速率里，正反应速率和逆反应速率相等相等，反应混合物中各组分的浓

8、度，反应混合物中各组分的浓度(或质量、或质量、物质的量物质的量)保持不变保持不变的状态。的状态。强强调调三三点点前提条件：可逆反应前提条件：可逆反应实质：正反应速率实质：正反应速率=逆反应速率逆反应速率标志：反应混合物中各组分的标志：反应混合物中各组分的 浓度保持不变的状态浓度保持不变的状态2 2、化学平衡状态的特征、化学平衡状态的特征等效平衡：条件相同，某可逆反应无论从正反应等效平衡：条件相同，某可逆反应无论从正反应开始还是从逆反应开始，最终均可达到同一平衡开始还是从逆反应开始，最终均可达到同一平衡状态。状态。3、可逆反应达到化学平衡状态的标志、可逆反应达到化学平衡状态的标志(1)根本标志：

9、根本标志：v正正v逆逆0(2)直接标志直接标志：“定定”，即反应混合物中各组分的含量保，即反应混合物中各组分的含量保持不变。持不变。(3)间接标志：间接标志：指所表述的内容并非直接而是间接反映指所表述的内容并非直接而是间接反映“ 等等”和和“定定”的意义。的意义。(4)“特殊特殊”标志：标志：指所表述的内容并不能适用所有反应，指所表述的内容并不能适用所有反应，只是适用于某些反应达到化学平衡状态。只是适用于某些反应达到化学平衡状态。根本标志：根本标志：速率关系：速率关系： v正正 v逆逆应用：应用：判断平衡时，要注意用判断平衡时，要注意用“同同”、“等等”、“逆逆”的原则的原则同：同：同一种物质

10、的同一种物质的V正正和和V逆逆才能比较才能比较等：等：转化后的反应速率必须相等转化后的反应速率必须相等逆：逆：反应方向必须对立反应方向必须对立3、可逆反应达到化学平衡状态的标志、可逆反应达到化学平衡状态的标志例例1、一定条件下，反应、一定条件下，反应A2(g)+B2(g) 2AB(g)达到平衡的标志是（双）达到平衡的标志是（双）A、单位时间内生成、单位时间内生成n mol A2同时生成同时生成n molAB B、单位时间内生成、单位时间内生成2n mol AB 同时生成同时生成n mol B2 C、单位时间内生成、单位时间内生成n mol A2 同时生成同时生成n mol B2 D、单位时间内

11、生成、单位时间内生成n mol A2 同时消耗同时消耗n mol B2 异边同向，同边异向，比例计量异边同向，同边异向，比例计量BD(1)根本标志：根本标志： v正正v逆逆0： 有两层含义：对于同一物质而言，该物质的生有两层含义：对于同一物质而言，该物质的生成速率等于它的消耗速率；成速率等于它的消耗速率；对于不同的物质而言，速对于不同的物质而言，速率之比等于方程式中的化学计量数之比，但必须是不率之比等于方程式中的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率。同方向的速率。 (2)直接标志：直接标志： “定定”，即反应混合物中各组分的含量保持不变。，即反应混合物中各组分的含量保持不变。在一定温度下在一

12、定温度下,可逆反应可逆反应: A(气气)+3B(气气) 2C(气气) 达到平衡的标志是达到平衡的标志是(双双)（）（） A. C的生成速率与的生成速率与C分解的速率相等分解的速率相等 B. 单位时间内生成单位时间内生成nmolA,同时生成同时生成3nmolB C. A、B、C的浓度不再变化的浓度不再变化 D. A、B、C的分子数比为的分子数比为1:3:2AC (3)间接标志：间接标志：指所表述的内容并非直接而是间指所表述的内容并非直接而是间接反映接反映“ 等等”和和“定定”的意义。的意义。反应物的反应物的转化率转化率保持不变。保持不变。产物的产物的产率产率保持不变。保持不变。平衡体系的颜色平衡

13、体系的颜色(溶液或气体溶液或气体)保持不变。保持不变。对吸热或放热反应，体系温度不变。对吸热或放热反应，体系温度不变。某化学键的破坏速率和生成速率相等。某化学键的破坏速率和生成速率相等。例例2、下列说法可以证明反应、下列说法可以证明反应N2+3H2 2NH3 已达平衡状态的是（双）已达平衡状态的是（双） ( )ACA.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有3个个H-H键形成键形成B.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有3个个H-H键断裂键断裂C.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有6个个N-H键断裂键断裂D.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有6个个N-H键形成键形成在判断化学平

14、衡时，要注意化学键数与反应物质的物质的在判断化学平衡时，要注意化学键数与反应物质的物质的量之间的联系，同时要注意成键、断键与反应方向之间的量之间的联系，同时要注意成键、断键与反应方向之间的关系。关系。(4)“特殊特殊”标志：标志：指所表述的内容并不能适用所指所表述的内容并不能适用所有反应，只是适用于某些反应达到化学平衡状态。有反应，只是适用于某些反应达到化学平衡状态。体系中体系中气体物质的总质量气体物质的总质量保持不变。保持不变。 体系中体系中气体物质的总物质的量气体物质的总物质的量(或体积或分子或体积或分子个数个数)保持不变。保持不变。体系中体系中气体物质的平均相对分子质量气体物质的平均相对

15、分子质量保持不变。保持不变。气体的总压强气体的总压强不再发生改变。不再发生改变。体系中体系中气体的密度气体的密度不再发生改变。不再发生改变。以上五项中以上五项中,对于对于n0的可逆反应的可逆反应,除除外均是判断平衡的标志外均是判断平衡的标志;但但对于对于n0的可逆反应的可逆反应,此五项均不能作为判断平衡的标志。此五项均不能作为判断平衡的标志。 例例4、下列说法中可以充分说明反应、下列说法中可以充分说明反应: P(g)+Q(g) R(g)+S(g) , 在恒温下已达在恒温下已达平衡状态的是（）平衡状态的是（） A. 反应容器内压强不随时间变化反应容器内压强不随时间变化 B. P和和S的生成速率相

16、等的生成速率相等 C. 反应容器内反应容器内P、Q、R、S四者共存四者共存 D. 反应容器内总物质的量不随时间而变化反应容器内总物质的量不随时间而变化B（1）混合气体的颜色不再改变）混合气体的颜色不再改变 （ ）（2）混合气体的平均相对分子质量不变（）混合气体的平均相对分子质量不变（ ）（3）混合气体的密度不变）混合气体的密度不变 （ ）（4）混合气体的压强不变）混合气体的压强不变 （ ）（5）单位时间内消耗）单位时间内消耗2nmolNO2的同时的同时 生成生成2nmolO2 （ ） (6) O2气体的物质的量浓度不变气体的物质的量浓度不变 （ ）在在2L固定体积的的密闭容器中发生反应：固定体

17、积的的密闭容器中发生反应： 2NO2 2NO + O2该反应达到平衡的标志是：该反应达到平衡的标志是：例例5、在一定温度下的恒容容器中、在一定温度下的恒容容器中,当当下列物理量不再发生变化时下列物理量不再发生变化时,表明反应表明反应: A(固固)+3B(气气) 2C(气气)+D(气气) 已达平衡状态的是已达平衡状态的是 ( ) A. 混合气体的压强混合气体的压强 B. 混合气体的密度混合气体的密度 C. B的物质的量浓度的物质的量浓度 D. 气体的总物质的量气体的总物质的量B C主题主题2：一定温度下，密闭容器中进行的可逆反：一定温度下，密闭容器中进行的可逆反应：应：A(s)2B(g) C(g

18、)D(g)的哪些物理量的哪些物理量不再改变时，表明该反应处于平衡状态？不再改变时，表明该反应处于平衡状态？甲甲除除A外的外的各组分各组分(B、C、D)的百分含量、浓度、的百分含量、浓度、物质的量不变时物质的量不变时，表明反应处于平衡状态，表明反应处于平衡状态乙乙气体的压强不变，气体的物质的量不变，不能气体的压强不变，气体的物质的量不变，不能判断判断反应是否处于平衡状态，反应是否处于平衡状态，原因是该反应前后气体的原因是该反应前后气体的物质的量不变物质的量不变丙丙混合气体的密度，混合气体的平均相对分子质量混合气体的密度，混合气体的平均相对分子质量不不变时，表明反应处于平衡状态变时，表明反应处于平

19、衡状态1在一定量的密闭容器中进行反应：在一定量的密闭容器中进行反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)。已知反应过程中某一时刻。已知反应过程中某一时刻N2、H2、NH3的的浓度分别为浓度分别为0.1 mol/L、0.3 mol/L、0.2 mol/L。当反。当反应达到平衡时，可能存在的数据是应达到平衡时，可能存在的数据是()AN2为为0.2 mol/L，H2为为0.6 mol/LBN2为为0.15 mol/LCN2、H2均为均为0.18 mol/LDNH3为为0.4 mol/L 4极限法极限法 可逆反应的特点是不能完全进行，在解题时，我们可逆反应的特点是不能完全进行，在解题时，我们可以利用完

20、全反应和完全不反应这两个极端点，求出可可以利用完全反应和完全不反应这两个极端点，求出可逆反应达到某一平衡状态时的取值范围或取值。逆反应达到某一平衡状态时的取值范围或取值。解析：解析：反应为可逆反应，反应体系中任何一种物质的转化反应为可逆反应，反应体系中任何一种物质的转化率都小于率都小于100%，所以，所以A、D错误；从题给量的关系知无论错误；从题给量的关系知无论反应进行到什么程度，反应进行到什么程度，c(N2) c(H2)1 3，因此两者不，因此两者不可能同时均为可能同时均为0.18 mol/L。答案：答案：B在一定温度下在一定温度下,下列叙述不是可逆反应下列叙述不是可逆反应A(气气)+3B(

21、气气) 2C(气气)+2D(固固)达到平衡的达到平衡的标志的是标志的是( ) C的生成的生成 速率与速率与C的分解速率相等的分解速率相等 单位时间内生成单位时间内生成amolA,同时生成同时生成3amolB A、B、C的浓度不再变化的浓度不再变化 A、B、C的分压强不再变化的分压强不再变化 混合气体的总压强不再变化混合气体的总压强不再变化 混合气体的物质的量不再变化混合气体的物质的量不再变化 单位时间内消耗单位时间内消耗amolA,同时生成同时生成 3amolB A、B、C、D的分子数之比为的分子数之比为1:3:2:2注意之比，注意之比，并不一定等并不一定等于系数比于系数比小小 结结、化学平衡

22、状态的定义、化学平衡状态的定义前提条件前提条件实质实质标志标志2、化学平衡状态的特征、化学平衡状态的特征逆、动、等、定、变、同逆、动、等、定、变、同3、达到平衡状态的标志达到平衡状态的标志（补充）平衡转化率（补充）平衡转化率()()：100%AAA(A)的初始浓度- 的平衡浓度 =的初始浓度 用平衡时已用平衡时已转化了的转化了的某反应物的量与反应某反应物的量与反应前前(初始时初始时)该反应物的量之该反应物的量之比比来表示反应在来表示反应在该该条件条件下的最大限度。下的最大限度。()100%()反应物转化了的物质的量或浓度、体积=反应物起始的物质的量或浓度、体积aA+bB cC+dD对 于 反

23、应 ： 产品产品(C或或D)的产率：的产率：()100%()实际生成产物的物质的量 或浓度、体积产率=理论上可得到产物的物质的量 或浓度、体积aA+bB cC+dD对 于 反 应 ： 将将4molHI放入反应容器中，发生反应如下放入反应容器中，发生反应如下所示，平衡时有所示，平衡时有HI的转化率为的转化率为30%，求平，求平衡时，衡时，H2的物质的量？混合气体的物质的的物质的量？混合气体的物质的量？量？ 2HI H2HI H2 2 + I + I2 2正反应正反应逆反应逆反应在一定温度下的定容容器中，当下列的物理在一定温度下的定容容器中，当下列的物理量不再发生变化时，表明反应量不再发生变化时，

24、表明反应 A (s)+2B (g) C (g) + D (g)已达到平衡已达到平衡状态的是：（状态的是：（ ） A 、混合气体的压强、混合气体的压强 B 、混合气体的密度、混合气体的密度 C 、气体的总物质的量、气体的总物质的量 D 、A的物质的量浓度的物质的量浓度在一定温度下，在一定温度下，2NO2NO2 2（g) Ng) N2 2O O4 4 (g)( (g)(无色）的可无色）的可逆反应中，下列情况属于平衡状态的是（逆反应中，下列情况属于平衡状态的是（ ） A.NA.N2 2O O4 4不再分解不再分解 B.v(NB.v(N2 2O O4 4):v(NO):v(NO2 2)=1:2)=1:2 C. C.体系的颜色不再改变体系的颜色不再改变 D.NOD.NO2 2的浓度与的浓度与N N2 2O O4 4的浓度之比的浓度之比2 2：1 1 C C以反应以反应mA(g