教案化学平衡状态及化学平衡常数省公开课一等奖全国示范课微课金奖

思索：化学反应中，反应物能全部转化为生成物吗？举例说明。有些化学反应能进行完全，如镁燃烧，钠与水反应；有些化学反不能进行完全，如合成氨，二氧化硫催化氧化等。化学平衡状态第1页1、可逆反应定义：在相同条件下同时向正、反两个方向进行反应称可逆反应。2SO2+O22SO33H2+N22NH3第2页交流·研讨以下说法是否正确：1、氢气在氧气中燃烧生成水，水在电解时生成氢气和氧气，H2+O2=H2O是可逆反应。2、硫酸铜晶体加热变成白色粉末，冷却又变成蓝色，所以无水硫酸铜结合结晶水反应是可逆反应。3、氯化铵加热变成氨气和氯化氢气体，两种气体又自发变成氯化铵，氯化铵分解是可逆反应。第3页1、可逆反应可逆反应特点：（1）不能进行到底，有一定程度（2）正反两个方向反应在同时进行（3）一定条件下，正逆反应达平衡第4页1、可逆反应人们利用可逆反应进行化工生产时要同时考虑两个原因：反应进行速和反应进行程度。化学反应程度决定原料利用率和产品产率，所以，研究可逆反应，提升化学反应程度含有主要意义。第5页1、可逆反应例1：在1升容器内，发生

2SO2+O22SO32体积SO21体积O2500℃，

101KPa,V2O55min后SO2—6％O2—3％SO3—91％10min

后如前几小时后如前？反应停顿了吗第6页反应开始V正>V逆到一定时间V正＝V逆≠0反应过程中V正减小,V逆增大1、可逆反应在反应过程中速率改变第7页2、化学平衡定义：在一定条件下可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物浓度不再发生改变，这种状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。关键点：对象——可逆反应条件——一定条件下，V正=V逆特征——各成份浓度不再改变第8页特点动—化学平衡是一个动态平衡V正＝V逆≠0；定—反应混合物中各组成浓度保持不变；

变—当外界条件（C、P、T）改变时，V正≠V逆，平衡发生改变2、化学平衡第9页①同一个物质：该物质生成速率等于它消耗速率。②不一样物质：速率之比等于方程式中各物质计量数之比，但必须是不一样方向速率。化学平衡状态标志:（1）等速标志，υ正=υ逆（本质特征）第10页（2）恒浓标志，反应混合物中各组成成份浓度保持不变（外部表现）：①各组成成份质量、物质量、分子数、体积（气体）、物质量浓度均保持不变。②各组成成份质量分数、物质量分数、气体体积分数均保持不变。第11页③若反应前后物质都是气体，且总体积不等，则气体总物质量、总压强（恒温、恒容）、平均摩尔质量、混合气体密度（恒温、恒压）均保持不变。④反应物转化率、产物产率保持不变。（2）恒浓标志，反应混合物中各组成成份浓度保持不变（外部表现）：第12页主要题型判断可逆反应到达平衡状态？能够说明N2+3H22NH3反应在密闭容器中已到达平衡状态是：①容器内N2、H2、NH3三者共存②容器内N2、H2、NH3三者浓度相等③容器内N2、H2、NH3浓度比恰为1:3:2第13页⑥某时间内断裂3molH-H键同时，断裂6molN-H键⑦容器内质量不随时间改变而改变④tmin内生成1molNH3同时消耗0.5molN2⑤tmin内，生成1molN2同时消耗3molH2第14页⑧容器内压强不随时间改变而改变⑨容器内密度不再发生改变⑩容器内平均摩尔质量不再发生改变判断化学平衡状态方法第15页项目mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)

是否平衡混合体系中各组分含量各物质物质量或物质量分数一定平衡各物质质量或质量分数一定平衡各气体体积或体积分数一定平衡总压强、总体积、总物质量一定不一定第16页mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)是否平衡正、逆反应速率关系在单位时间内消耗了mmolA同时生成了mmolA平衡在单位时间内消耗了nmolB同时消耗了pmolC平衡在单位时间内生成了nmolB同时消耗了qmolD（均指ひ逆）不一定ひ(A)׃ひ(B)׃ひ(C)׃ひ(D)==m׃n׃p׃q，ひ正不一定等于ひ逆不一定第17页mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)是否平衡压强当m+n≠p+q时，总压力一定（其它条件一定）平衡当m+n=p+q时，总压力一定（其它条件一定）不一定混合气体平均M当m+n≠p+q时，M一定平衡当m+n=p+q时，M一定不一定第18页注意化学反应特点密度ρC（s）+CO2（g）2CO（g）（ρ一定）平衡N2（g）+3H2（g）2NH3（g）（ρ一定）不一定H2（g）+I2（g）2HI（g）（ρ一定）不一定第19页是指在一定条件下（恒温、恒容或恒温、恒压），对同一可逆反应，只要起始时加入物质物质量不一样，而到达化学平衡时，同种物质含量相同平衡状态。等效平衡第20页只改变起始时加入物质物质量，假如依据反应方程式中计量数换算成等号同一边物质物质量，只要对应物质物质量相等就可到达同一平衡状态。

[规律]

在恒温恒容(T,V)下，若反应前后气体物质总体积不相等：第21页此时，混合物中各物质质量（物质量）百分含量与已知平衡状态相同，物质量、浓度、甚至总压强、总物质量也相同。第22页只改变起始时加入物质物质量，如依据可逆反应方程式计量数换算成等号同一边物质物质量，对应物质物质量之比相等，各组分百分含量与已知平衡状态相同。但各组分物质量及浓度不一定相同。在恒温恒容(T,V)下，若反应前后气体物质总体积相等：第23页只改变起始时加入物质物质量，如依据可逆反应方程式计量数换算成等号同一边物质物质量，对应物质物质量之比相等，各组分百分含量与已知平衡状态相同。但各组分物质量不一定相同。在恒温恒压(T,P)下：第24页1、当可逆反应2SO2+O2

2SO3达平衡时,通入18O2,再次平衡时,18O存在于（）

A.SO3O2

B.SO2SO3

C.SO2O2D.SO2O2SO3D练习第25页2、在密闭容器中进行以下反应X2(g)+Y2(g)⇌2Z(g)已知X2﹑Y2﹑Z起始浓度分别为0.1mol/L﹑0.3mol/L﹑0.2mol/L。在一定条件下，当到达平衡时，各物质浓度有可能是A.Z为0.3mol/LB.Y2为0.35mol/L

C.X2为0.2mol/LD.Z为0.4mol/L答:AB第26页3、N2+3H22NH3反应到达平衡时，以下说法正确是（）A、N2和H2不再化合了B、N2、H2、NH3浓度相等C、平衡建立前体系总质量在不停改变而平衡建立后体系总质量就不再变了D、N2、H2、NH3浓度保持不变D第27页4、在一定温度下，可逆反应：A(g)+3B(g)2C(g)到达平衡标志是()A.A生成速率与C分解速率相等B.A、B、C浓度不再改变C.单位时间生成n

molA同时消耗3n

molBD.A、B、C分子数之比为1：3：2BC第28页5、可逆反应N2＋3H22NH3正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度改变来表示。以下各关系中能说明反应已到达平衡状态是（）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）C第29页6、体积相同甲、乙两个容器中，分别都充有等物质量SO2和O2，在相同温度下发生反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)并到达平衡，反应过程中，甲容器保持体积不变，乙容器保持压强不变，若甲容器中SO2转化率为p%，则乙容器中SO2转化率为（）。

A.等于p%

B.大于p%

C.小于p%

D.无法判断B第30页VLP%VL>P%<VL恒容恒压加压甲乙起始状态

平衡状态反应过程分析：第31页7、在一个固定体积密闭容器中,加入2molA和1molB,发生反:2A(g)+B(g) 3C(g)+D(g)到达平衡时,C浓度为Wmol/L。若维持容器体积和温度不变，按以下几个配比作为起始物质，到达平衡后，C物质量浓度:_______________大于Wmol/L、_________等于Wmol/L、_______小于Wmol/L。A、B、C、F、ID、GE、H第32页A．4molA+1molBB．2molA+2molBC．4molA+2molBD．3molC+1molDE．2molA+1molB+3molC+1molDF．3molC+1molD+1molBG．1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molDH.3molC+2molDI．4molC+1molD第33页2L2L1L4molA+2molB平衡状态1平衡状态2加压第34页8、在一个固定体积密闭容器中,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，到达平衡后生成amolHBr(见下表“已知”项)。在同温同压下,且保持平衡时各组成成份百分含量不变,对以下编号⑴和⑵状态,填写表中空白:第35页编号起始状态(mol)

平衡时HBr(mol)H2Br2HBr已知120a(1)240(2)10.5a00.52a第36页2L2L1L1L1L已知甲乙丙(1)起始状态平衡状态加压第37页化学平衡常数第38页——K化学平衡常数试验测得，同一反应（如：aA+bBcC+dD）在某温度下到达化学平衡状态，平衡体系中各物质浓度满足下面关系：其中c为各组分平衡浓度，温度一定，K为定值。一、表示式结论：一定温度下，生成物浓度系数次方乘积与反应物浓度系数次方乘积之比为一常数第39页K值大小，表示在一定温度下，反应到达平衡时该反应进行程度（反应程度）。（1）K值越大，反应程度增大，转化率越高；反之则转化率越低。（2）K值与浓度无关，随温度改变而改变二、意义化学平衡常数第40页三、使用平衡常数应注意问题化学平衡常数（1）必须指明温度，反应必须到达平衡状态（2）平衡常数表示反应进行程度，不表示反应快慢，即速率大，K值不一定大（3）在进行K值计算时，固体不作考虑，表示式中不需表示Fe3O4(s)+4H2(g)

高温3Fe(s)+4H2O(g)如：一定温度下第41页三、使用平衡常数应注意问题（4）在进行K值计算时，稀溶液中H2O浓度可不表示Cr2O72-+H2O

2CrO42-+2H+如：一定温度下第42页（5）平衡常数表示式与方程式书写相关N2+3H22NH32NH3N2+3H21/2N2+3/2H2NH3K1=1/K2=K32三、使用平衡常数应注意问题某温度下第43页（6）利用K值可判断某状态是否处于平衡状态三、使用平衡常数应注意问题如某温度下，可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)平衡常数为K，若某时刻时，反应物和生成物浓度关系以下：K’＜K，V正＞V逆，反应向正方向进行K’＝K，V正＝V逆，反应处于平衡状态K’＞K，V正＜V逆，反应向逆方向进行则：第44页四、平衡转化率平衡转化率=平衡时已转化了某反应物量转化前该反应物量×100%第45页例题：

一氧化碳变换反应CO(g)+H2O(g)

CO2(g)+H2(g)在773K时,平衡常数Kc=9，如反应开始时CO和H2O浓度都是0.020mol·L，计算在这条件下，CO转化率最大是多少？第46页c(始):0.0200.02000c(平):0.020-x0.20-xxx

解得:x=0.015(mol·L-1)解：设平衡时CO2和H2浓度为xmol·LCO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

K=————=9x2(0.020-x)2第47页