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精品课件高中化学选择性必修1第二章化学反应速率与化学平衡新人教版
化学平衡特级教师优秀课件精选教学目标了解可逆反应的概念;知道化学平衡的含义、特征及其建立过程;能够判断反应达到平衡状态的方法。教学重点教学难点化学平衡的概念化学平衡的建立过程化学平衡的概念化学平衡的建立过程饱和硫酸铜溶液硫酸铜晶体20℃时,将一块硫酸铜晶体投入饱和硫酸铜溶液中,发现硫酸铜晶体的质量不发生变化,但其形状却在不断改变,这是为什么?说明硫酸铜的溶解和结晶并没有停止,都在进行。由于溶解和结晶,时刻同时发生,我们可以从反应速率的角度来解释各个宏观表象:宏观表象溶解结晶饱和微观速率解释固体溶质溶液中的溶质溶解结晶饱和溶液中溶质的溶解与结晶是一对可逆过程;其中溶质的:V溶解=V结晶,处于动态平衡状态。可逆反应与不可逆反应的概念可逆反应:
在相同条件下,能同时向正、逆两个方向进行的反应。不用“
”而用“
”表示。如:不可逆反应:
在一定条件下,进行得很彻底或可逆程度很小的反应。如:可逆反应的特点可逆反应的特点:(1)同一条件下正、逆反应同时进行;(2)反应物的转化率不能达到100%(反应有一定限度);(3)在反应体系中,反应物和生成物共存。说明:对于可逆反应,通常用v正和v逆分别表示正反应方向和逆反应方向的反应速率。什么是可逆反应?可逆反应有何特点?可逆反应与不可逆反应该反应属于可逆反应吗?不属于,向正、逆两个方向进行的反应条件不同。对于可逆反应:对于某一反应:化学平衡建立的图像可表示为如图所示,判断下列说法的正误。(1)若v(正)表示A的消耗速率,v(逆)则表示C的生成速率 ()(2)若v(正)表示A的消耗速率,v(逆)则表示B的生成速率()(3)若v(正)表示C的生成速率,v(逆)则表示A的生成速率()判断下列关于“可逆反应”的叙述是否正确。(1)反应物和生成物能相互转化的反应都是可逆反应()(2)可逆反应不能进行到底,反应物和生成物并存()(3)可逆反应进行到一定程度时,反应就会停止()(4)可逆反应中反应物的转化率不能达到100%()(5)H2和O2的化合与H2O的分解是可逆反应()(6)乙酸和乙醇的酯化反应与乙酸乙酯在碱性条件下的水解反应是可逆反应()化学平衡状态的建立过程在一定条件下,把某一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:1、反应开始时:v正最大,v逆=0;2、随着反应进行:反应物浓度
,v正
;生成物浓度从0开始
,v逆
;3、达到平衡时:v正=v逆,各组分的浓度不再变化;正反应速率逆反应速率化学平衡化学平衡状态的概念化学平衡状态:在一定条件下,当正、逆反应速率相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。注意前提(适用范围):可逆反应反应条件:一定内在本质:v(正)=v(逆)≠0外在标志:反应混合物中各组分的浓度保持不变化学平衡状态的特征逆:研究对象必须是可逆反应动:v正≠0,v逆≠0等:v正=v逆
定:达到平衡状态后,体系各组分的含量不再发生变化变:影响平衡的外界条件变化,化学平衡会发生改变什么是化学平衡状态?化学平衡状态是如何建立的?化学平衡状态有何特征?化学平衡状态1v正=v逆指的是同一种物质还是不同种物质?当v正=v逆时,化学反应停止了吗?(1)化学反应达到平衡状态时,正反应速率和逆反应速率相等是指同一种物质的反应速率与生成速率相等。不同种物质的正、逆反应速率不一定相等。
(2)v正=v逆,但二者均不为0,即反应没有停止。化学平衡状态的建立,与反应途径是否有关?会不会因时间变化而变化?化学平衡状态的建立与反应途径无关,对于一个给定的可逆反应,如果反应条件一定,不论采取何种途径(反应无论是从反应物开始或还是从生成物开始)最后都能建立相同的化学平衡状态,该平衡状态也不会因时间的变化而变化。在一定温度下,下列叙述不是可逆反应达到平衡的标志的是(
)
①C的生成速率与C的分解速率相等②单位时间内生成amolA,同时生成3amolB③A、B、C的浓度不再变化④A、B、C的分压强不再变化⑤混合气体的总压强不再变化⑥混合气体的物质的量不再变化⑦单位时间内消耗amolA,同时生成3amolB⑧A、B、C、D的分子数之比为1:3:2:2A、②⑧B、②⑤⑧C、①③④⑦D、②⑤⑥⑧A在一定温度下,下列叙述不是可逆反应达到平衡的标志的是(
)
①C的生成速率与C的分解速率相等②单位时间内生成amolA,同时生成3amolB③A、B、C的浓度不再变化④A、B、C的分压强不再变化⑤混合气体的总压强不再变化⑥混合气体的物质的量不再变化⑦单位时间内消耗amolA,同时生成3amolB⑧A、B、C、D的分子数之比为1:3:2:2A、②⑧B、②⑤⑧C、①③④⑦D、②⑤⑥⑧D判断化学平衡状态的核心依据1、正反应速率与逆反应速率相等:v正=v逆
②对于不同物质,速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。①对于同一物质,该物质的生成速率等于它的消耗速率;2、可逆反应发生过程中的可变量不再变化
判断化学平衡状态的核心依据在可逆反应中有很多可变量,如:浓度、物质的量、百分含量等,当可变量达不变时,则反应达平衡。判断化学平衡状态的间接标志①各成分的百分组成不随时间改变而改变
⑤气体的密度或平均相对分子质量不随时间改变而改变④气体压强不随时间改变而改变③反应混合物的颜色不随时间改变而改变②各物质的物质的量不随时间改变而改变注意!判断化学平衡状态的间接标志对于不同类型的可逆反应,某一物理量不变是否可作为平衡已到达的标志,取决于该物理量在平衡到达(反应过程中)是否发生变化。若是则可;否则,不行。如:(1)对于反应前后的气体物质的分子总数不相等的可逆反应:判断化学平衡状态的间接标志可利用混合气体的总压、总体积、总物质的量是否随着时间的改变而改变来判断是否达到平衡。(2)对于反应前后气体物质的分子数相等的可逆反应:判断化学平衡状态的间接标志不能用此标志判断平衡是否到达,因为在此反应过程中,气体的总压、总体积、总物质的量都不随时间的改变而改变。以反应为例生成速率等于消耗速率化学反应速率之比等于化学计量数之比,且表示不同方向(即“一正一逆”)各组成成分的质量、物质的量、分子数、物质的量浓度保持不变各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数保持不变v正=v逆
可变量达不变同一物质不同物质各物质的物理量各物质的含量以反应为例气体的总物质的量恒容条件下的压强恒压条件下气体的密度混合气体的平均相对分子质量有颜色变化的反应m+n≠p+q时,气体的总物质的量一定m+n≠p+q时,总压强一定气体的颜色不再变化可变量达不变判断化学平衡状态的核心依据有哪两点?对于具体的反应(比如有气体参与或生成的反应),还可以通过哪些依据判断化学平衡状态?化学平衡状态判断的标志可逆反应:在恒容的密闭容器中进行,达到平衡状态的标志是()①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2∶2∶1的状态④混合气体的颜色不再改变的状态⑤混合气体的密度不再改变的状态⑥混合气体的压强不再改变的状态⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A.①④⑥⑦B.②③⑤⑦ C.①③④⑤ D.全部A下列说法可以证明已达平衡状态的是________(填序号)。②⑥⑨①单位时间内生成nmolH2的同时,生成nmolHI②一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂③百分含量w(HI)=w(I2)④反应速率v(H2)=v(I2)=1/2v(HI)⑤c(HI)∶c(H2)∶c(I2)=2∶1∶1⑥温度和体积一定时,某一生成物浓度不再变化⑦温度和体积一定时,容器内压强不再变化⑧条件一定,混合气体的平均相对分子质量不再变化⑨温度和体积一定时,混合气体颜色不再变化⑩温度和压强一定时,混合气体的密度不再变化各物质的质量或质量分数一定各气体的体积或体积分数一定总压强、总体积、总物质的量一定平衡平衡平衡不一定是否平衡混合体系中各组分的含量各物质的物质的量或物质的量的分数一定平衡平衡不一定
不一定正、逆反应速率关系在单位时间内消耗了mmolA的同时生成了mmolA在单位时间内消耗了nmolB的同时消耗了pmolC在单位时间内生成了nmolB的同时消耗了qmolD(均指v(逆))v(A)׃v(B)׃v(C)׃v(D)==m׃n׃p׃qV(正)不一定等于v(逆)
是否平衡压强混合气体的平均M平衡平衡不一定
不一定当m+n≠p+q时,
总压力一定(其它条件一定)当m+n=p+q时,
总压力一定(其它条件一定)当m+n≠p+q时,M一定当m+n=p+q时,M一定是否平衡注意化学反应的特点平衡不一定
不一定1.化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应中,______________的状态。5.一定温度下,对可逆反应的下列叙述中,能说明反应已经达到平衡的是(
)A.C生成的速率与C分解的速率相等
B.单位时间内消耗amolA,同时生成3amolC
C.容器内的压强不再变化
D.混合气体的物质的量不再变化可逆反应的判断和利用下列有关可逆反应的说法不正确的是()CA.可逆反应是指在同一条件下能同时向正、逆两个方向进行的反应D.可逆反应中反应物和生成物同时存在B.C.是可逆反应与互为可逆反应在密闭容器中进行反应:可逆反应的判断和利用A可逆反应的判断和利用在密闭容器中进行反应:A一定条件下,将A、B、C三种物质各1mol通入一个密闭容器中发生反应:可逆反应的判断和利用达到平衡时,B的物质的量可能是()BA.1.5mol
B.1molC.0.5mol
D.0可逆反应的判断和利用一定条件下,对于可逆反应若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零),达到平衡时,X、Y、Z的浓度分别为0.1mol/L、0.3mol/L、0.08mol/L,则下列判断正确的是()A、c1∶c2=1∶3B、平衡时,Y和Z的生成速率之比为2∶3C、X、Y的转化率相等D、c1的取值范围为0.04mol/L<c1<0.14mol/LAC判断化学平衡状态的依据在一定温度下,可逆反应达到平衡的标志是()ADA、C的生成速率与C分解的速率相等B、单位时间生成nmolA,同时生成3nmolBC、单位时间生成B的速率,与生成C的速率相等(数值)D、单位时间生成nmolA,同时生成2nmolC判断化学平衡状态的依据在500℃、钒触媒的作用下,某密闭容器中反应:达到化学平衡状态时的标志是(
)BDA、SO2的消耗速率等于SO3的生成速率B、SO2的生成速率等于SO3的生成速率C、SO2的消耗速率等于O2消耗速率的2倍D、SO3的生成速率等于O2生成速率的2倍判断化学平衡状态的依据下列可以证明反应已达平衡状态的是(
)ACA、1个N≡N键断裂的同时,有3个H-H键形成B、1个N≡N键断裂的同时,有3个H-H键断裂C、1个N≡N键断裂的同时,有6个N-H键断裂D、1个N≡N键断裂的同时,有6个N-H键形成判断化学平衡状态的依据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:已达平衡状态的是(
)BCA、混合气体的压强
B、混合气体的密度C、B的物质的量浓度
D、气体的总物质的量判断化学平衡状态的依据下列说法中可以充分说明反应:在恒温下已达平衡状态的是(
)A.反应容器内压强不随时间变化B.P和S的生成速率相等C.反应容器内P、Q、R、S四者共存D.反应容器内总物质的量不随时间而变化B判断化学平衡状态的依据下列说法可以证明反应已达平衡状态的是(
)ACA.1个N≡N键断裂的同时,有3个H-H键形成B.1个N≡N键断裂的同时,有3个H-H键断裂C.1个N≡N键断裂的同时,有6个N-H键断裂D.1个N≡N键断裂的同时,有6个N-H键形成判断化学平衡状态的依据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:已达平衡状态的是(
)BCA.混合气体的压强
B.混合气体的密度C.B的物质的量浓度
D.气体的总物质的量判断化学平衡状态的依据一定条件下反应达到平衡状态的标志是()CA.容器内压强不随时间变化B.容器内,3种气体AB、A2、B2共存C.容器中各组分的体积分数不随时间变化D.AB的消耗速率等于A2的消耗速率判断化学平衡状态的依据一定温度下某容积不变的密闭容器中,可逆反应可建立平衡状态。下列状态中不能确定该反应已达到平衡状态的是()CA.体系的压强不再发生变化B.v正(CO)=v逆(H2O)C.生成nmolCO的同时生成nmolH2D.1molH—H键断裂的同时断裂2molH—O键判断化学平衡状态的依据在一定温度下,向aL密闭容器中加入1molO2和2molNO,发生如下反应:此反应不一定达平衡的是()CA.容器内压强不随时间变化B.容器内各物质的浓度不随时间变化C.容器内O2、NO、NO2的浓度之比为1∶2∶2D.单位时间内生成1molO2,同时生成2molNO2判断化学平衡状态的依据在一定的温度下,可逆反应:达到平衡的标志是(
)ACFA.C的生成速率与C的分解速率相等B.单位时间生成nmolA,同时生成3nmolBC.A、B、C的物质的量浓度保持不变D.A、B、C的分子数之比为1:3:2E.容器中气体的密度保持不变F.混合气体的平均摩尔质量保持不变G.容器中气体的总压强保持不变什么是可逆反应?可逆反应:
在相同条件下,能同时向正、逆两个方向进行的反应。不用“
”而用“
”表示。可逆反应有何特点?(1)同一条件下正、逆反应同时进行;(2)反应物的转化率不能达到100%(反应有一定限度);(3)在反应体系中,反应物和生成物共存。什么是化学平衡状态?它有哪些特征?化学平衡状态:在一定条件下,当正、逆反应速率相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。逆:研究对象必须是可逆反应动:v正≠0,v逆≠0等:v正=v逆
定:达到平衡状态后,体系各组分的含量不再发生变化变:影响平衡的外界条件变化,化学平衡会发生改变如何判断可逆反应达到平衡状态?以反应为例分析化学反应达到平衡状态的标志直接①速率:v正=v逆
间接②各组分的浓度保持不变③各组分的物质的量不随时间而改变③混合气体的总压、总体积、总物质的量不随时间而改变(m+n≠p+q)化学平衡常数教学目标知道化学平衡常数的含义;
了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。能利用化学平衡常数进行简单计算;化学平衡常数的含义
化学平衡常数的相关计算化学平衡常数的相关计算教学重点教学难点可逆反应不能进行完全,反应物也不能“完全反应”,那么对可逆反应是不是就无法进行定量计算了呢?不是的,虽然不能像过去那样,根据化学方程式进行完全反应的计算,但化学平衡有其自身的特点,可以用来定量计算。(2)化学平衡常数与反应物的起始浓度大小无关。(3)化学平衡常数与正向建立还是逆向建立平衡无关。定义: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,即该反应的化学平衡常数(简称平衡常数),用符号K表示。
化学平衡常数的意义和影响因素意义:定量地衡量化学反应进行的程度。(1)K值越大,表示反应进行的程度越大,反应物转化率也越大。影响因素:K值只受温度影响,与反应物和生成物的浓度无关。升高温度,反应速率加快,但对K值的影响则要看反应的热效应:(1)若正反应吸热,则K↗;(2)若正反应放热,则K↘。写出下列反应平衡常数的表达式提示不对,K只受温度影响。升高温度、平衡常数就增大吗?提示不一定,若正反应为吸热反应,则K增大,反之减小。如何计算化学平衡常数?
化学平衡常数有何意义?化学平衡常数1⑴纯液体(如水)和固体的浓度视为常数(看作1),不出现在K的表达式中(s)(s)如:(l)(2)K表达式与化学方程式书写形式有关写出下列反应平衡常数的表达式,看看它们有何关系?1
3
2
(3)同一化学反应,正、逆反应的平衡常数互为倒数写出下列反应平衡常数的表达式,看看它们有何关系?(4)多重平衡规则:方程式呈相加(或相减)关系,则K呈现相乘(或相除)写出下列反应平衡常数的表达式,看看它们有何关系?写出下列各反应的平衡常数表达式:1.对于反应1,若保持其他条件不变,分别升高温度、增大N2的浓度,平衡如何移动?平衡常数K如何变化?提示升高温度,平衡向逆反应方向移动,K减小;增大N2的浓度,平衡向正反应方向移动,但K保持不变。
2.对于反应1,若保持其他条件不变,加入催化剂,反应速率如何变化?平衡如何移动?平衡常数K如何变化?提示加入催化剂,反应速率加快,平衡不移动,K不变。该反应正向为放热反应。反应过程中,反应物和产物均为气态。反应2:H2(g)+I2(g)
2HI(g)。该反应前后气体分子数不发生改变。3.反应2的平衡常数为K,该反应2HI(g)
H2(g)+I2(g)的平多少?这是利用碳单质制取水煤气的重要反应。4.反应3的平衡常数表达式是什么?对于反应3,若保持其他条件不变,升高温度,K值增大,该反应是吸热反应还是放热反应?说明化学平衡向正反应方向移动,则该反应为吸热反应。使用化学平衡常数时,有哪些点需要注意?
什么是浓度商?
如何利用浓度商判断可逆反应进行的方向?化学平衡常数2化学平衡计算的基本模式——“三段式法”:起始:a
b
0
0转化:mx
nx
px
qx平衡:a-mx
b-nx
px
qx说明:(1)转化量与化学方程式中各物质系数成比例。
(2)这里a、b可指物质的量、浓度、体积等。450K时一容器中通入氮N2和H2,在一定条件下反应达平衡后,测得C(N2)=3mol/L,C(H2)=9mol/L,C(NH3)=4mol/L,求K、N2和H2的起始浓度。起始浓度转化浓度平衡浓度3
9
4402
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15在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表:回答下列问题:某温度下反应达到平衡,各物质的平衡浓度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为______℃。8301.定义:平衡时已转化了的某反应物的量,与转化前该反应物的量之比,称为平衡转化率。通常用α表示。2.表达式在749K反应CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)达平衡时,K=2.60,计算当CO、H2O(g)的起始浓度都为2.0mol/L时,达平衡后CO的转化率。解:设CO的转化率为α,则
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)起始浓度转化浓度平衡浓度2.0
2.0
0
02.0α
2.0α
2.0α
2.0α2.0(1-α)
2.0(1-α)
2.0α
2.0αK=C(CO2)C(H2)/C(CO)C(H2O)α=62%平衡向正反应方向移动,反应物的转化率是否一定增大?提示:不一定。平衡向正反应方向移动时反应物的转化率如何变化,要根据具体反应及引起平衡移动的原因而定。如对于反映N2(g)+3H2(g)
2NH3(g),若增大压强,平衡正向移动,反应物转化率都增大;若只增大N2的浓度,平衡正向移动,H2转化率增大,而N2转化率降低。在任意状态时,生成物与反应物的浓度幂之积的比值称为浓度商(QC
)。根据QC和K的大小关系,可以判断反应进行的方向:①QC<K,反应向正方向进行②QC=K,反应处于平衡状态③QC>K,反应向逆方向进行
回答下列问题:(1)该反应的化学平衡常数表达式为K=___________。(2)该反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。(4)某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为________℃。(5)在800℃时,发生上述反应,某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)下一时刻,反应将________(填“正向”或“逆向”)进行。在一定体积的密闭容器中进行如下化学反应:其化学平衡常数(K)和温度(t)的关系如下表所示:其平衡常数为:_________________。已知1100℃,K=0.263。1100℃时,测得c(CO2)=0.025mol/L,c(CO)=0.1mol/L,在这种情况下该反应_______(填“是”或“否”)处于平衡状态。K=c(CO2)/c(CO)否利用K可判断反应的热效应:①若升高温度,K值增大,则正反应为吸热反应②若升高温度,K值减小,则正反应为放热反应在一定体积的密闭容器中,进行如下反应:其化学平衡常数K和温度t的关系如下表:该反应为________反应(选填“吸热”、“放热”)吸热如何进行化学平衡常数和转化率的相关计算?平衡常数的应用1如何计算化学平衡常数判断反应的限度?
如何计算化学平衡常数判断反应的方向?平衡常数的应用2【例1】在某温度下,将H2和I2各0.10mol的气态混合物充人10L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(H2)=0.0080mol/L。
(1)求该反应的平衡常数
(2)在上述温度下,该容器中若通入H2和I2蒸气各0.20mol,试求达到化学平衡状态时各物质的浓度。【解】(1)依题意可知,平衡时c(H2)=0.0080moL,消耗c(H2)=0.0020生成c(HI)=0.0040mol/L:0.010
0.010
00.0080
0.0080
0.0040答:平衡常数为0.25(2)依题意可知,c(H2)=0.020mol/L,c(I2)=0.020mol/L设H2的消耗浓度为x,则:0.020-x
0.020-x
2x因为K不随浓度发生变化,解得x=0.0040mol/L平衡时c(H2)=c(l2)=0.016mol/L
c(HI)=0.0080mol/L答:c(H2)=c(l2)=0.016mol/L,c(HI)=0.0080mol/L【例2】在密闭容器中,将2.0molCO与10molH2O混合加热到800℃,达到下列平衡:求CO转化为CO2的转化率。【解】设x为达到平衡时CO转化为CO2的物质的量,V为容器容积。起始浓度
平衡浓度CO转化为CO2的转化率为:答:CO转化为CO2的转化率为83%4.25℃时,合成氨反应的热化学方程式为:
(1)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总是小于92.4kJ。其原因是_________。(2)为了提高NH3的产率,应如何选择反应条件?课本练习6.在密闭容器中的一定量混合气体发生反应
平衡时测得A的浓度为0.50mol/L,保持温度不变,将容器的容积扩大到原来的两倍。再达平衡时,测得A的浓度降低为0.30mol/L。下列有关判断正确的是(
)。
B.平衡向正反应方向移动
C.B的转化率降低D.C的体积分数下降课本练习8.2.0molPCl3和1.0molCl2充入体积不变的密闭容器中,在一定条件下发生下述反应:
达平衡时,PCl5为0.40mol,如果此时移走1.0molPCl3,和0.50molCl2,在相同温度下再达平衡PCl5的物质的量是(
)
A.0.40molB.0.20mol
C.小于0.20mol
D.大于0.20mol,小于0.40mol课本练习9.已知一氧化碳与水蒸气的反应为:
在427℃时的平衡常数是9.4。如果反应开始时,一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.01mol/L,计算一氧化碳在此反应条件下的转化率。课本练习研究下列两个平衡图像,你能得出什么结论?初始投料:1molH2+1molI2
初始投料:2molHI虽然初始状态的组分不同,但均达到了同一平衡。等效平衡的概念:在一定条件(定温、定容或定温、定压)下,对同一可逆反应,起始时加入的物质的物质的量不同,但达到化学平衡时,任何各组分的含量均相同,这样的化学平衡互称等效平衡。
① 2mol
1mol
0mol②0mol
0mol
2mol③0.5mol
0.25mol
1.5mol①从正反应开始,②从逆反应开始,③正、逆反应同时开始。由于①、②、③三种情况如果按化学方程式中的计量数关系折算成同一方向的反应物,对应各组分的物质的量均相等(如将②、③折算为①),因此三者可建立等效平衡。如常温常压下的可逆反应:1、恒温恒容条件下的不等气反应:通过可逆反应的化学计量系数换算成与参照平衡同一起始物,只要投料对应相等,则二平衡等效。
结论:达到平衡后各组分的浓度、含量都相同在一固定容积的密闭容器中,在一定温度下进行下列反应:2SO2(g)+O2(g)
SO3(g),已知加入2molSO2和1molO2,达到平衡时生成amolSO3。在相同条件下,且保持平衡时各组分的体积分数不变,填写下列空白:20.75
0.5
a+c=2恒温恒容时,两个不等气反应互为等效平衡的条件是什么?等效平衡1通过可逆反应的化学计量系数换算成与参照平衡同一起始物,只要起始物物质的量之比与参照平衡相同,则二平衡等效。
2、恒温恒容条件下的等气反应:结论:达到平衡后各组分的含量相同,浓度不一定相同。在一固定容积的密闭容器中,在一定温度下进行下列反应:H2(g)+Br2(g)
2HBr(g),已知加入1molH2和2molBr2,达到平衡时生成amolHBr。在相同条件下,且保持平衡时各组分的体积分数不变,填写下列空白:00.52(n-2m)(n-m)a2a在等温、等容条件下,有反应:2A(g)+2B(g)
C(g)+3D(g)。现分别从两条途径建立平衡:Ⅰ、A和B的起始浓度均为2mol/L;Ⅱ、C和D的起始浓度分别为2mol/L和6mol/L。下列叙述正确的是(
)A、Ⅰ和Ⅱ两途径最终达到平衡时,体系内混合气体的体积分数相同B、Ⅰ和Ⅱ两途径最终达到平衡时,体系内混合气体的体积分数不同C、达平衡时,Ⅰ、Ⅱ两途径的反应速率相等D、达平衡时,途径Ⅰ的混合气体密度等于途径Ⅱ混合气体密度的1/2AD恒温恒容时,两个等气反应互为等效平衡的条件是什么?等效平衡2通过可逆反应的化学计量系数换算成与参照平衡同一起始物,只要起始物物质的量之比与参照平衡相同,则二平衡等效。3、恒温恒压条件下的等效平衡:结论:达到平衡后各组分的含量相同,浓度不一定相同。在一定温度下一容器中进行反应:N2(g)+3H2(g)
2NH3(g),已知加入1molN2和3molH2,达到平衡时生成amolNH3。保持容器压强不变的条件下及平衡时各组分的体积分数不变,填写下列空白:64.5
在一固定容器的密闭容器中,保持一定温度,在一定条件下进行反应:A(g)+2B(g)
3C(g),已知加入1molA和3molB且达到平衡时,生成了amolC。
(1)达到平衡时,C在反应混合气体中物质的量分数为_______(用字母a表示)。
25a%(2)相同条件下,若在同一容器中加入2molA和6molB,达到平衡后,C的物质的量为_______(用字母a表示)。此时C在反应混合气体中物质的量的分数_______(填增大、减小、不变)。2a不变(3)在相同实验条件下,若在同一容器中该为加入2molA和8molB,若要求平衡后C在反应混合气体中体积分数不变,则还应加入C_______mol。
(4)在同一容器中加入nmolA和3nmolB,则平衡时C的物质的量为mmol,若改变实验条件,可以使C的物质的量在m~2m间变化,那么n与m的关系是__________
(用字母关系式表示)。6恒温恒压时,两个反应互为等效平衡的条件是什么?等效平衡3在一定条件(定温、定容或定温、定压)下,对同一可逆反应,起始时加入的物质的物质的量不同,但达到化学平衡时,任何各组分的含量均相同,这样的化学平衡互称等效平衡。小结类型I恒温恒容任意可逆反应w%,c,n相等转化为同一方物质n相等条件反应特点转化条件性质特点类型II恒温恒容气体n前=n后转化为同一方物质n成比例类型IIIw%相等,c,n成比例恒温恒压任意可逆反应转化为同一方物质n成比例w%,c相等,n成比例不同条件下,两个平衡互为等效平衡的条件是什么?等效平衡总结和例题分析1转化率一定温度下的密闭容器中存在如下反应:已知C(SO2)始=0.4mol/L,C(O2)始=1mol/L,经测定该反应在该温度下的平衡常数K≈19,试判断:(1)当SO2转化率为50%时,该反应_____(“是”或“否”)达到平衡状态,若未达到,则反应向_____(“正”或“逆”)方向进行。(2)达平衡状态时,SO2的转化率为_______
否正80%转化率化率为60%,此时N的转化率为多少?转化率工业合成的氨的反应为N2(g)+3H2(g)
2NH3(g),设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60molN2(g)和1.60molH2(g),反应在一定条件下达到平衡时,NH3的物质的量分数(NH3的物质的量与反应体系中总的物质的量之比)为
。试计算:
(1)该条件下N2的平衡转化率为_______
(2)该条件下反应2NH3(g)
N2(g)+3H2(g)的平衡常数为_______66.7%0.005在0.5L的密闭容器中,一定量的氮气与氢气进行如下反应:其化学平衡常数K与温度的关系如下:
请回答下列问题。(1)写出该反应的化学平衡常数表达式为_________________,a_________(填“大于”、“小于”或“等于”)0。(2)400℃时,
的化学平衡常数为_________,测得氨气、氮气、氢气的物质的量分別为3mol、2mol、1mol时,该反应的v正(N2)
_________(填“大于”、“小于”或“等于”)v逆(N2)反应方向小于大于2判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。综合问题(1)在平衡常数表达式中,反应物浓度用起始浓度,生成物浓度用平衡浓度()(2)对于一个可逆反应,平衡正向移动时,平衡常数一定增大()(3)升高温度,K值增大,则正反应为放热反应()(4)平衡常数的大小只与温度有关,而与浓度、压强、催化剂等无关()(5)从平衡常数的大小可以推断一个反应的进行程度()答案(1)×(2)×(3)×(4)√(5)√在一定条件下,向密闭容器中充入30ml
CO和20ml水蒸气,使其反应。当反应
达到平衡时,水蒸气的体积分数与H2的体积分数相等,则下列叙述错误的是(
)综合问题A.平衡后CO的体积分数为40%B.平衡后CO的转化率为25%C.平衡后水的转化率为50%D.平衡后混合气体的平均相对分子质量为24B1、如何计算化学平衡常数?总结2、化学平衡常数受那些因素的影响?K值只受温度影响,若正反应吸热,则K↗;若正反应放热,则K↘。3、化学平衡常数有何意义?意义:定量地衡量化学反应进行的程度。(1)K值越大,表示反应进行的程度越大,反应物转化率也越大。4、如何根据QC和K判断反应进行的方向?①QC<K,反应向正方向进行②QC=K,反应处于平衡状态③QC>K,反应向逆方向进行温度和催化剂对平衡移动的影响教学目标通过温度对可逆反应速率的影响,理解并掌握温度影响化学平衡移动的规律。
了解催化剂影响化学反应速率的实质,并进一步探讨对化学平衡的影响,从而了解催化剂在化工生产中的应用。教学重点温度对平衡移动的影响教学难点温度对平衡移动的影响在其他条件不变时,浓度对化学平衡的影响有何规律?(1)增大生成物浓度,平衡向逆反应方向移动(2)减小生成物浓度,平衡向正反应方向移动(3)增大反应物浓度,平衡向正反应方向移动(4)减小反应物浓度,平衡向逆反应方向移动特别提醒:增加固体或纯液体的量不能改变其浓度,也不能改变速率,所以V(正)仍等于V(逆),平衡不移动。在其他条件不变时,压强对化学平衡的影响有何规律?增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动;
前提条件:反应体系中有气体,且反应前后总体积发生改变。减小压强,平衡向气体体积增大的方向移动。aA(g)+bB(g)
cC(g)+dD(g)
(a+b≠c+d)如果改变体系温度,化学平衡会发生移动吗?已知NO2转化为N2O4的反应放热,且在体系中,存在如下平衡
2NO2⇌N2O4∆H=-57KJ/mol
(红棕色)(无色)即将放入热水中的NO2球升温后的NO2球即将放入冰水中的NO2球降温后的NO2球1.实验中如何证明平衡发生变化?2.体系温度变化,对平衡移动有何影响?温度对平衡移动的影响放入热水中体系温度↗
NO2浓度↗(平衡向吸热方向移动)红棕色加深结论:体系温度升高,平衡向吸热方向方向移动。放入冰水中体系温度↘
NO2浓度↘(平衡向放热方向移动)黄色加深结论:体系温度降低,平衡向放热方向移动。标题体系温度变化对化学平衡影响的实验探究原理步骤现象结论温度升高,平衡向吸热方向移动温度降低,平衡向放热方向移动热水中混合气体颜色加深
热水中混合气体颜色变浅
(无色)(红棕色)用v-t图像来分析这个过程会更清楚:温度↗
v正↗,v逆↗(v正增大得更多)v逆逐渐↘,v正逐渐↗
v正=v逆达到新的平衡状态
∆H<0
V'
逆
V'正
V''正=V''逆
平衡状态2(正向放热逆向吸热)用v-t图像来分析这个过程会更清楚:温度↘
v正↘,v逆↘
(v正下降得更多)v正逐渐↗,v逆逐渐↘
v正=v逆达到新的平衡状态平衡状态1t2
t3
V''正=V''逆
平衡状态2
∆H<0
(正向放热逆向吸热)V'正
V'
逆
对化学平衡的影响规律:升高温度,化学平衡向吸热的方向移动降低温度,化学平衡向放热的方向移动化学平衡的移动能削弱温度改变给可逆反应所带来的影响,但并不能完全抵消。1.温度对平衡移动有何影响?影响化学平衡的条件3—温度反应A(g)+3B(g)
2C(g)ΔH<0,达平衡后,将反应体系的温度降低,下列叙述中正确的是(
)
A.正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡向右移动B.正反应速率减小,逆反应速率增大,平衡向左移动C.正反应速率和逆反应速率都减小,平衡向右移动D.正反应速率和逆反应速率都减小,平衡向左移动例题解析降低温度,v正、v逆均减小,平衡向放热反应方向移动,即平衡正向移动。C催化剂也可以影响化学反应速率,那么催化剂是否也可以影响平衡移动呢?用v-t图像来分析这个过程会更清楚:加入催化剂
v正↗,v逆↗(v正,v逆增大的相同)催化剂的使用同等程度地改变正、逆化学反应速率,不影响化学平衡的移动。V(mol·L
·s
)V正
V逆
0t1
t2
t3
V正=V逆
平衡状态1V''正=V''逆
平衡状态2结论:催化剂不能使化学平衡发生移动;不能改变反应混合物的百分含量;但可以改变达到平衡的时间。V''正=V''逆
V正=V逆
V(mol·L
·s
)t1
t2
使用催化剂未使用催化剂含量1.催化剂对平衡移动有何影响?影响化学平衡的条件4—催化剂当其他条件不变时:催化剂不能改变达到化学平衡状态时反应混合物的组成,但是使用催化剂能改变反应达到化学平衡所需的时间。一定温度下,可逆反应aX(g)+bY(g)
cZ(g)在一密闭容器内达到平衡后,t0时刻改变某一外界变化,化学反应速率(v)随时间(t)的变化如图所示。则下列说法正确的是(
)A.若a+b=c,则t0时刻只能是增大了容器的压强B.若a+b=c,则t0时刻只能是加入了催化剂C.若a+b≠c,则t0时刻只能是增大了容器的压强D.若a+b≠c,则t0时刻只能是加入了催化剂例题D解析从图像可知,t0时刻改变条件后正、逆反应速率同等程度增大,但平衡不移动,则t0时刻只能是使用催化剂,D项正确。勒夏特列原理(平衡移动原理)如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强或温度等),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。1、适用范围2、适用条件3、平衡移动的结果适用于任何动态平衡体系能影响化学平衡的外界条件的变化“减弱”外界条件的影响,而不能消除外界条件的影响。勒夏特列原理的适用范围、应用条件以及平衡结果移动?勒夏特勒原理已知反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)
H=-92.4kJ·mol
利用有关知识分析,以下方式是如何提高合成氨产率的:
1、向反应器中注入过量N22、采用适当的催化剂3、在高压下进行反应4、在较高温度下进行反应1.勒夏特列原理在合成氨在工业生产中的应用勒夏特列原理在工业生产的应用—合成氨条件的选择思考并完成下列表格2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)条件的改变增大O2的浓度减小SO3的浓度增大压强升高温度改变一个条件具
体抽
象平衡移动的方向新建立平衡时向右即压强减小方向向左即温度降低的方向减弱这种改变O2浓度较原平衡大SO3浓度较原平衡小总压强比原平衡大平衡温度比旧平衡高不能抵消这种改变向右即O2浓度减小的方向向右即SO3浓度增大的方向1.掌握解化学平衡问题的思路化学平衡问题解决思路在密闭容器中的可逆反应:CO+NO2(g)
CO2(g)+NO
△H<0达平衡后,只改变下列的一个条件,填写有关的空白:
例题①增大容器的体积,平衡________,c(NO2)将______,反应混合物的颜色_______。②升高温度,平衡__________,体系的压强________。③加入催化剂,平衡________,NO2的物质的量_______。④通入O2,反应体系的颜色__________________,NO的物质的量_________________。⑤通入N2,体系压强__________,平衡__________。不移动增大加深逆向移动增大不移动不变先变深,后变浅先减少,后增多增大不移动1、下列事实中不能用平衡移动原理解释的是(
)
(A)密闭、低温是存放氨水的必要条件(B)实验室用排饱和食盐水法收集氯气(C)硝酸工业生产中,使用过量空气以提高NH3的利用率(D)在FeSO4溶液中,加入铁粉以防止氧化习题D习题2、反应2X(g)+Y(g)
2Z(g)△H<0,在不同温度(T1和T2)及压强(P1和P2)下,产物Z的物质的量(nZ)与反应时间的关系如图所示,下述判断正确的是(
)C解析:正向反应为放热反应,则温度越低,平衡向右移动,所以T2<T1,正向反应压强变小,所以压强越大,平衡向右移动,所以P1<P2。
3.化学平衡发生移动的标志是_________发生变化,能够使化学平衡移动的因素有__________,催化剂虽然能够________速率,但________化学平衡移动。1.反应2A(g)⇌2B(g)+E(g)ΔH>0,达到平衡时,要使正反应速率降低,A的浓度增大,应采取的措施是(
)
A.加压
B.降温C.减小E的浓度
D.加催化剂习题解析加压,使v正增大,平衡向左移,c(A)增大,A错误;降温,v正减小,平衡向左移,c(A)增大,B正确;减小E的浓度,平衡向右移,c(A)减小,C错误;加入催化剂,v正增大,平衡不移动,c(A)不变,D错误。B2.将H2(g)和Br2(g)充入恒容密闭容器,恒温下发生反应H2(g)+Br2(g)⇌2HBr(g)ΔH<0,平衡时Br2(g)的转化率为a;若初始条件相同,绝热下进行上述反应,平衡时Br2(g)的转化率为b。a与b的关系是(
)A.a>b
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