高二 人教版 化学 选择性必修1 第二章《第二节 化学平衡（第一课时）》课件

高二—人教版—化学—选择性必修1—第二章

第二节

化学平衡（第一课时）学习目标1．认识化学平衡状态，知道化学平衡常数的含义。2．通过化学平衡状态时的浓度数据分析，认识化学平衡常数的概念。工业生产中，只考虑化学反应速率是不够的，是否提高化学反应速率就可以提高合成氨的生产效率呢？反应物的转化率大生产效率

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空气面包合成氨反应：本图片来源于网络弗里茨·哈伯化学反应速率快各物质的起始量/molt1时各物质的量/molN2H2NH3N2H2NH351604.815.40.4请回答以下问题（1）求平衡时N2的转化率（2）根据上述数据画出浓度-时间图【练习1】在一定条件下，容积为1L的密闭容器中，N2与H2反应足够长时间后，t1时各物质的量不再改变，数据如下。合成氨反应：容积1L各物质的起始量/molt1时各物质的量/molN2H2NH3N2H2NH351604.815.40.4合成氨反应：氮气与氢气反应合成氨气的浓度-时间图各物质的起始量/molt1时各物质的量/molN2H2NH3N2H2NH351604.815.40.4合成氨反应：本图片来源于课本P32逆向投料的浓度时间图又是怎样的呢？

在一定条件下的可逆反应体系里，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。化学平衡是一种动态平衡。

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。环节一：从定性的角度认识化学平衡状态如何判断可逆反应是否达到平衡状态？【练习2】恒温恒容时,在某密闭容器中投入1molH2和1molI2发生如下反应H2(g)+I2(g)

2HI(g)，一段时间后，达到平衡状态的标志是

。

①v正(H2)＝v逆(I2)

②

H2的浓度不再发生变化

③

I2的百分含量不再发生变化

④

混合气体的颜色不再发生变化

⑤H2的转化率不再发生变化

⑥

混合气体的密度不再发生变化

⑦

混合气体的平均相对分子质量不再发生变化①②③④⑤√√√√√不变+=常见的变量有：各组成成分物质的量浓度、质量分数、物质的量分数、气体的体积分数，转化率、产率等变量平衡v正＝v逆≠0判断可逆反应达到平衡状态的方法：【练习3】工业上常用煤和水作原料经过多步反应制得氢气，其中一步反应的原理为CO(g)＋H2O(g)

CO2(g)＋H2(g)，下列能说明反应达到平衡状态的是(

)A．恒温恒容条件下，混合气体的压强不再发生变化B．两个H-O断裂的同时有两个C=O断裂C．在恒容密闭容器中，气体密度不再发生变化D．混合气体的平均摩尔质量不再发生变化混合气体的压强一直不变v正=v逆B

在一定温度下，化学平衡体系中反应物浓度与生成物浓度之间有什么关系呢？物质的转化率有何变化？下面以反应H2(g)+I2(g)2HI(g)为例进行分析环节二：从定量的角度认识化学平衡状态实验序号起始时的浓度(×10-3mol/L)平衡时的浓度(×10-3mol/L)I2的转化率c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)111.976.94405.6170.59412.7091.5%212.289.96403.8411.52416.8784.7%312.018.40304.5800.97314.8688.4%表1457.6℃反应体系

H2(g)+I2(g)

2HI(g)

中各物质的浓度请观察三组实验，各物质的起始浓度有什么特点？平衡浓度是否相等？转化率有何规律？同一温度下，同一反应可以正向建立平衡反应物投料方式1反应物投料方式2反应物投料方式3化学平衡1化学平衡2化学平衡3转化率不同H2(g)+I2(g)

2HI(g)

实验序号起始时的浓度(×10-3mol/L)平衡时的浓度(×10-3mol/L)HI的转化率c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)40015.201.6961.69611.8122.3%50012.871.4331.43310.0022.3%60037.774.2134.21329.3422.3%表2457.6℃反应体系

H2(g)+I2(g)

2HI(g)

中各物质的浓度请观察三组实验，各物质的起始浓度有什么特点？平衡浓度是否相等？转化率有何规律？同一温度下，同一反应可以逆向建立平衡反应物投料方式4反应物投料方式5反应物投料方式6化学平衡4化学平衡5化学平衡6转化率相同H2(g)+I2(g)

2HI(g)

在一定温度下，化学平衡体系中，反应物和生成物的浓度之间有什么关系呢？实验序号起始时的浓度(×10-3mol/L)平衡时的浓度(×10-3mol/L)c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)111.976.94405.6170.59412.70212.289.96403.8411.52416.87312.018.40304.5800.97314.86457.6℃反应体系

H2(g)+I2(g)

2HI(g)

中各物质的浓度无规律实验序号起始时的浓度(×10-3mol/L)平衡时的浓度(×10-3mol/L)平衡时c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)111.976.94405.6170.59412.7048.37212.289.96403.8411.52416.8748.62312.018.40304.5800.97314.8649.54表3457.6℃反应体系

H2(g)+I2(g)

2HI(g)

中各物质的浓度48.37数值基本相同实验序号起始时的浓度(×10-3mol/L)平衡时的浓度(×10-3mol/L)平衡时c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)40015.201.6961.69611.8148.4950012.871.4331.43310.0048.7060037.774.2134.21329.3448.50表4457.6℃反应体系

H2(g)+I2(g)

2HI(g)

中各物质的浓度48.7049.5448.6248.37数值基本相同实验序号起始时的浓度（×10-3mol/L）平衡时的浓度（×10-3mol/L）平衡时c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)111.976.94405.6170.59412.702882212.289.96403.8411.52416.873806312.018.40304.5800.97314.86333540015.201.6961.69611.81410650012.871.4331.43310.00487060037.774.2134.21329.341653表5457.6℃反应体系

H2(g)+I2(g)

2HI(g)

中各物质的浓度974082117613无规律该结论适用于其他可逆反应吗？

在一定温度下，以化学计量数为指数，平衡时生成物浓度幂之积与平衡时反应物浓度幂之积的比值是一个定值。H2(g)+I2(g)

2HI(g)

实验序号平衡时的浓度(mol/L)平衡时c(N2)c(H2)c(NH3)11.150.750.2615.98×10-220.511.000.0875.91×10-231.351.150.4126.00×10-242.431.851.276.02×10-251.470.750.3765.93×10-2表6500℃可逆反应

中各物质的浓度5.93×10-2数值基本相同

科学家们通过大量数据验证，证明了上述结论成立。计算得出的定值称为化学平衡常数，用K来表示。化学平衡常数对于一般的可逆反应

K

为常数，称为化学平衡常数，简称平衡常数

mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)

对于可逆反应：

任意时刻的

称为浓度商，常用Q表示。

进一步研究发现，当该反应在一定温度下达到化学平衡时

，Q=

K

mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)【练习4】写出下列可逆反应的平衡常数表达式（1）（2）（1）Fe3O4(s)

+4H2(g)3Fe(s)

+4H2O(g)（2）

Cr2O72-(aq)

+

H2O(l)

2CrO42-(aq)

+

2H+(aq)（1）N2(g)+3H2(g)2NH3(g)（2）2NH3(g)N2(g)+3H2(g)（3）N2(g)+H2(g)NH3(g)【练习5】写出下列可逆反应的平衡常数表达式请同学们观察K1和

K2、K3是什么关系呢？反应方向改变、化学计量数等倍扩大或缩小，化学平衡常数都会相应改变。【练习6】已知在一定温度下，下列各反应的焓变和平衡常数如下：①C(s)＋CO2(g)2CO(g)

ΔH1

K1②CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)

ΔH2

K2③C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)

ΔH3

K3则ΔH1、ΔH2、ΔH3三者关系为ΔH3＝___________________，K1、K2、K3三者关系为K3＝________。ΔH1＋ΔH2K1·K2归纳：两个反应的平衡常数分别为K1、K2，1.若反应①+反应②，则总反应的平衡常数K=K1·K2。2.若反应①-反应②，则总反应的平衡常数

。书写平衡常数表达式的注意事项（1）化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡时的浓度，且不出现固体或纯液体的浓度。（2）化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关。若反应方向改变、化学计量数等倍扩大或缩小，化学平衡常数都会相应改变。（3）两个反应的平衡常数分别为K1、K2，1.若反应①+反应②，则总反应的平衡常数K=K1·K2。2.若反应①-反应②，则总反应的平衡常数

。1．化学平衡状态的判断（1）定性：v正=v逆≠0（2）定量：变量不变2．对于一般的可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)化学平衡常数

浓度商课堂小结达到化学平衡时

，Q=

K

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第二节化学平衡（第一课时答疑）1．在一定温度下，恒压的密闭容器中进行可逆反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。不能说明该反应达到平衡的是(

)A.3v正(H2)＝2v逆(NH3)B.单位时间生成amolN2，同时消耗3amolH2C.容器内气体的总体积不再随时间而变化D.amolN≡N键断裂的同时，有6amolN-H键断裂A×2．在一定温度下，将2molNO2气体通入恒容密闭容器中，发生如下反应：2NO2(g)N2O4(g)。下列不能说明反应达到平衡的是(

)A.N2O4浓度不再改变B.NO2的消耗速率等于N2O4的生成速率C.混合气体的颜色不变