【课件】化学平衡状态（人教版2019选择性必修1）

选择性必修1(人教版2019)第二章·化学反应速率化学平衡第二节

化学平衡第1课时化学平衡状态温顾知新对于一些反应，我们在进行化学计算时，从未关心过反应能否进行彻底的问题，即限度问题，各种反应物之间是一种“同归于尽”或者“你死我活”的关系。它们不存在限度，即反应能进行彻底阅读思考

某温度下，在容积不变的密闭容器中，N2与H2反应足够长时间后各物质的量不再改变，数据如下：各物质的起始量/mol充分反应后各物质的量/molN2H2NH3N2H2NH35150394合成氨反应有限度，原料无法转化完全；只考虑化学反应速率不够，还需考虑如何尽可能多地将原料转化为产品。任何可逆反应在一定条件下都存在反应的限度。目录可逆反应化学平衡状态01化学平衡状态的判断02习学目标1,通过化学平衡状态的建立过程，知道化学平衡是一种动态平衡。2,知道化学平衡状态的特征，判断反应是否达到化学平衡状态。NO.1可逆反应化学平衡状态工业生产中，只考虑化学反应速率是不够的。2NH3

N2

+3H2

催化剂高温、高压反应物的转化率多化学反应速率快生产效率合成氨反应是一个可逆反应，反应有限度，即反应不能进行彻底。1.可逆反应总结常见的可逆反应例1、当可逆反应2SO2+O22SO3达到平衡后，通入18O2，再次达到平衡时，18O存在于哪些分子中A、SO3、O2B、SO2、SO3

C、SO2、SO3、O2D、SO2、O2例2、将6molSO2和4molO2置于密闭容器中，在一定条件下让他们充分反应。反应结束后容器中SO3的物质的量可能是A、

6mol

B、5mol

C、4molCBC可逆反应--三性双向性双同性共存性正反应和逆反应两个方向同一条件，同时进行反应物和产物共存1、绝大多数的化学反应都有一定的可逆性，但有的逆反应倾向比较弱，习惯上称为不可逆反应。2、在一定条件下，可达到化学反应的限度，即达到化学平衡状态【友情提醒】

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。可逆反应速率相等浓度均保持不变限度反应物的转化率最大

α

＝×100%反应物的减少量反应物的起始量转化率强调三点对象：可逆反应实质：正反应速率=逆反应速率标志：反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态2、化学平衡状态化学平衡状态的特征：动态平衡，v正=v逆

≠0：v正=v逆

：各组分的浓度保持恒定：条件改变，原平衡被破坏，建立新的平衡。②等③动④定⑤变t1之后，反应处于平衡状态反应速率t1

平衡状态V(逆)时间V正条件变，平衡变：可逆反应①逆化学平衡状态的建立反应物浓度最大，v(正)最大，生成物浓度为0，v(逆)为0反应物浓度逐渐减小，v(正)逐渐减小，生成物浓度由0逐渐增大，v(逆)从0逐渐增大V(正)=v(逆)，反应混合物中各组分的浓度保持不变反应开始时反应进行时达到平衡时一定条件下，把某可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中，反应过程如下：t1V逆V正=V正V逆时间速率N2+3H22NH3高温高压催化剂2NH3N2+3H2高温高压催化剂以浓度为纵坐标，反应时间为横坐标，画出有关物质的浓度随时间变化示意图。以速率为纵坐标，反应时间为横坐标，画出反应速率随时间变化示意图。化学平衡的本质v(正)=v(逆)化学平衡的标志反应混合物中各组分的浓度保持不变。同一物质：v正

=

v逆；不同物质：正逆反应速率与系数成正比。变量不变（

）定量不变（

）√×练一练

某温度下，在容积不变的密闭容器中，N2与H2反应足够长时间后各物质的量不再改变，求H2的转化率。各物质的起始量/mol充分反应后各物质的量/molN2H2NH3N2H2NH35150394起始量/mol变化量/mol平衡量/mol51502

64

α＝

×100%＝40%6mol15mol平衡时H2的转化率

3

94

N2+3H22NH3思考交流怎样证明一个可逆反应达到平衡状态了？就是找证据：正逆相等：变量不变。NO.2化学平衡状态的判断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”如何理解

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断裂以上均表示V(正)＝V(逆)1.直接标志：正逆相等可逆反应的正、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

2NH3C

如何理解反应混合物中各组分的浓度保持不变？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2：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(2)含量关系：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，含量关系：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例3：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

一定温度下，在容积不变的密闭容器中进行合成氨反应以下哪些选项可以判断反应已达到化学平衡状态？①.N2的体积分数与NH3的相等②.c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2③.N2的物质的量不再变化④.H2的体积分数保持恒定⑤.N2、H2、NH3的总质量保持不变③④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2.间接标志：变量不变①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

的反应混合气体的平均摩尔质量M，不再变化时，要具体分析：m总M=n总看气体系数找固体分子、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：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？A(s)=B(g)+C(g)②混合气体的平均相对分子质量恒温恒容时，气体的密度ρ不再变化时，要具体分析：m总ρ=V不会变找固体，若方程式中有固体，则气体总质量会变化对于反应：A(s)+B(g)=C(g)mA+mB+mC不变（质量守恒）质量减少质量增加恒容时，凡是有固体参与的反应，其气体密度都会变③混合气体的密度【例4】在两个恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应：

甲：C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g)

乙：CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)

现有下列状态：①混合气体平均相对分子质量不再改变

②恒温时，气体压强不再改变③各气体组成浓度相等

④体系中温度保持不变⑤断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍

⑥混合气体密度不变⑦单位时间内，消耗水质量与生成氢气质量比为9：1

其中能表明甲、乙容器中反应都达到平衡状态的是(

)A．①②⑤

B．③④⑥

C．⑥⑦

D．④⑤D（3）特殊标志：①对于有色物质参加反应，如果体系颜色不变，反应达到平衡②对于吸热或放热反应，如果体系温度不变，反应达到平衡【例5】在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再发生变化时,表明反应:A(s)+3B(g)⇌2C(g)+D(g)已达平衡状态的是（其中只有B气体有颜色）A.混合气体的压强B.混合气体的密度C.气体的平均分子量D.气体的颜色BCD动态标志静态标志ν(正)=ν(逆)≠0变量不变同一物质:ν生成(A)

=ν消耗(A)不同物质：

v正(A):v逆(B)=化学计量数之比①各物质的m、n或

c

不变②各物质的百分含量不变(物质的量分数、质量分数、转化率、产率等)③

颜色、温度（绝热体系）不再改变“正逆相等，变量不变”化学平衡状态判定的小结1.能够说明N2+3H22NH3反应在恒容容器中已达到平衡状态的是①容器内N2、H2、NH3三者共存②容器内N2、H2、NH3三者的浓度相等③容器内N2、H2、NH3的浓度比恰为1:3:2④tmin内，生成2molNH3同时消耗1molN2⑤tmin内，生成1molN2同时消耗3molH2⑥某时间内断裂3molH-H键的同时，断裂6molN-H键⑦容器内质量不随时间的变化而变化⑧容器内压强不随时间的变化而变化⑨容器内密度不再发生变化⑩容器内的平均摩尔质量不再发生变化⑤⑥⑩⑧练一练2.在恒容绝热密闭容器中发生CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)，下列情况都能说明该反应已达到平衡状态