2.2.2化学平衡状态课件高二上学期化学选择性必修1

专题2化学反应速率与化学平衡第二单元化学反应的方向和限度化学平衡状态第一课时1．了解化学反应的可逆性。2．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，理解并会判断化学平衡状态的标志。【学习目标】

高炉炼铁的主要反应是：2C(焦炭)+O2(空气)=2CO(放出热量)，Fe2O3+3CO2Fe＋3CO2。炼制1吨生铁所需焦炭的实际用量远高于按照化学方程式计算所需的量，且从高炉中出来的气体中含有没利用的CO气体。

开始，炼铁工程师们认为是CO与铁矿石接触不充分之故，于是设法增加高炉的高度，然而高炉增高后，高炉尾气中的CO比例竟没有改变，这是什么原因呢？复习回顾什么是可逆反应？我们学过哪些反应是可逆反应？

可逆反应是指在同一条件下，向正反应方向进行的同时也向逆反应方向进行的反应。常见的可逆反应有：2NH3N2

+3H2

催化剂高温、高压2SO3

2SO2

+O2

△催化剂2HIH2

+I2

N2O4

2NO2

HCl+HClOCl2

+H2ONH3.H2ONH3

+H2OH2SO3

SO2

+H2OH2CO3

CO2

+H2O课堂练习下列反应属于可逆反应的是(

)A．H2和O2点燃生成H2O的反应与H2O电解生成H2和O2的反应B．CuSO4吸水形成晶体蓝矾与蓝矾加热失去水分生成CuSO4C．Cl2溶于水D．Na2O溶于水答案：C解析：A、B项的反应不是在同一条件下进行，不属于可逆反应；D项反应能进行到底，不属于可逆反应；同一条件下，Cl2与水反应生成HCl和HClO，同时，HCl和HClO反应生成Cl2与水，属于可逆反应。可逆反应在同一条件下，能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应.N2+3H22NH3催化剂高温高压1、特征：特点双向性反应物

生成物正反应方向逆反应方向υ正

υ正(N2):N2的消耗速率，N-N键的断裂

υ正(H2):H2的消耗速率，H-H键的断裂

υ正(NH3):NH3的生成速率，N-H键的形成

取决于N2、H2的浓度υ逆

υ逆(N2):N2的生成速率，N-N键的形成υ逆(H2):H2的生成速率，H-H键的形成

υ逆(NH3):NH3的消耗速率，N-H键的断裂

取决于NH3的浓度可逆反应在同一条件下，能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行的反应.N2+3H22NH3催化剂高温高压1、特征：2、表示：方程式而用“”连接，而不用“=”特点双同性共存性双向性反应物

生成物正反应方向逆反应方向在相同条件下，正、逆反应同时进行反应物和生成物共同存在任一组分的转化率都小于100%【练习】下列对可逆反应的认识正确的是（）A、2H2O==2H2↑+O2↑与2H2+O2==2H2O互为可逆反应B、一定条件下，1molSO2与足量的O2反应可生成1molSO3C、化学反应，一种反应物过量，另一种反应物少量，充分反应，若少量的反应物仍存在，则证明为可逆反应通电

点燃C思考与讨论0102030405060SO21.000.700.500.380.300.300.30O20.500.350.250.190.150.150.15SO300.300.500.620.700.700.70t/minc/mol·L-1请用浓度-时间图像来表示此变化过程。某温度和压强下的密闭容器中，发生

2SO2+O2

⇌

2SO3c/mol·L-1t/min1.00.5040SO2O2SO3从浓度对反应速率的影响入手，分析正、逆反应速率（某同一物质，如SO2）随时间是如何变化的？用速率-时间图象来表示此变化过程。v

(mol/L·min)t/min40v正v逆对于此浓度-时间图像，为何40min后3种物质的浓度保持不变？是反应是否停止了吗？

v正=v逆≠0思考与讨论

v表观=v正–

v逆

v表观=02SO2+O2

⇌

2SO3在容积为2L的密闭容器中放入12molNH3，进行反应

N2(g)

+3H2(g)

2NH3(g)，测得当NH3的物质的量减到8mol时，将不再减小，画出表示此变化过程的速率-时间图象及浓度-时间图象。课堂练习催化剂v/mol·L-1·min-1t/min0v(逆)v(正)t0t/minc/mol·L-12460NH3H2N2t0可逆反应的过程分析（从反应物开始）反应开始时：反应过程中：一段时间后：反应物浓度最大，正反应速率最大生成物浓度为0，逆反应速率为0反应物浓度逐渐减小，正反应速率逐渐减小生成物浓度逐渐增大，逆反应速率逐渐增大反应物浓度不再变化（最小），正反应速率不再变化（最小）生成物浓度不再变化（最大），逆反应速率不再变化（最大）反应物和生成物的浓度不再变化v正=v逆≠0

当正反应速率与逆反应速率相等时，达到一种平衡状态，反应物的浓度和生成物的浓度不再改变，正反应和逆反应都没有停止。化学平衡状态的概念当外界条件不变时，可逆反应进行到一定程度，反应物和生成物的浓度不再随时间的变化而发生变化。达到化学平衡时，反应达到该条件下物质转化的最大“限度”，即反应物的转化率最大。电梯v逆v正化学平衡状态4.化学平衡状态的特征可逆反应相等v正=v逆v正=v逆≠0一定υ正＝

υ逆化学平衡状态υ正υ逆时间速率t1此条件下进行到什么时候达到了这个反应的限度此时的反应是否停止了？此时为何3种物质的浓度保持不变

某温度和压强下的密闭容器中,2SO2+O22SO3△催化剂

时间（min)物质的量浓度(mol/L)010203040506070SO210.70.50.350.20.10.10.1O20.50.350.250.180.10.050.050.05SO300.30.50.650.80.90.90.9微观本质t0已知反应2SO2+O2

2SO3，在密闭容器中，充入SO2和18O原子组成的氧气，在一定条件下开始反应，在达到平衡后，18O存在于(

)A．只存在于氧气中 B．只存在于SO3中C．只存在于SO2和SO3中 D．SO2、SO3、O2中都存在答案：D解析：该反应是可逆反应，正反应、逆反应同时存在；化学平衡是动态平衡，正反应发生时，18O存在于SO3中，逆反应发生时，SO3中的18O又可以转化到SO2中。课堂练习t1t2t3Dt3时，n(M)、n(N)不变，达平衡2NM【练习】【问题】如何判断可逆反应是否已达平衡状态？判断可逆反应达到平衡状态的依据：①v正=v逆≠0②各组分的含量（浓度、物质的量、质量分数、体积分数等）为恒定值交流讨论如何判断可逆反应达到平衡状态？若某个物理量在建立平衡的过程中发生变化，平衡时不变，则该反应一定达到平衡状态。若某个物理量在建立平衡的过程中始终保持不变，则不能确定该反应是否达到平衡状态。化学平衡化学平衡状态的判断动态标志静态标志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”必须是“一正一逆”，在1L密闭容器中充入1mol

N2(g)与3mol

H2(g)，在一定条件下进行反应。下列哪些图象能判断该反应达到平衡状态的是________。N2(g)+3H2(g)2NH3(g)气体平均密度反应进程O气体平均摩尔质量反应进程ONH3的浓度反应进程ON2的物质的量分数反应进程O化学平衡标志的判断要注意“三关注”:

一要关注反应条件,是恒温恒容、恒温恒压还是绝热容器;

二要关注反应特点,是等体积反应,还是非等体积反应;

三要关注特殊情况,是否有固体或液体参加或生成,或固体的分解反应。①NH3(g)的浓度c(NH3)不变②容器中气体的密度不变

气③N2的物质的量分数不变④混合气体的平均摩尔质量不变

气体平均密度反应进程O气体平均摩尔质量反应进程ONH3的浓度反应进程ON2的物质的量分数反应进程O写出下列含量的化学表达式，试利用表达式解释图像变化趋势。解析

B项，对于一个特定反应，ΔH固定不变，不能作为判断反应是否达到平衡状态的依据；C项，在t1时刻，2v正(N2O4)＝v逆(NO2)，反应达到平衡状态。√化学平衡状态的判断分析目标反应及外界条件确定分析角度明确变与定得出正确结论看清恒容、恒压、绝热等外界条件，反应前后气体分子数目及物质状态等从速率还是定的角度着手ρ=m气总v容器M=m气总n总P始P终＝n始n终气体的平均相对分子质量、密度和体系颜色变化等特征混合气体的平均相对分子质量：各气体的相对分子质量乘以该气体的物质的量分数（或体积分数）的和。2.下列各关系中能说明反应N2＋3H2⇌2NH3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)CEFE.消耗1molN2，同时生成1molN2

F.一个N≡N键断裂同时，有6个N－H键断裂3.可逆反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)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.①④⑥⑦ B.②③⑤⑦

C.①③④⑤ D.全部√221化学反应速率是否定量？绝热容器中温度不变？解析

依据v正＝v逆≠0判断：①单位时间内生成nmolO2的同时生成

2n

molNO2，能说明反应已达平衡；②描述的均是正反应速率，无法判断；③无论反应是否达平衡，均有此关系。依据组成一定判断：④NO2为有颜色的气体(红棕色)，颜色不变能说明反应体系中NO2的浓度一定，已达到平衡；

特别注意化学平衡状态的判断间接依据

：变量不再改变。这些都不是某一种物质的数据，而是所有气体的整体量。对于这三个量，若反应为等体反应，不能作为判断依据，若反应为非等体反应，则可以作为判断依据。第一类:气体的总物质的量n、体积V、压强P,要具体分析：A(g)+B(