資源簡介

(共22張PPT)
第二節(jié) 化學(xué)平衡 課時(shí)1
第二章 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡
1．認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)的可逆性,了解可逆反應(yīng)的特點(diǎn)。
2．通過化學(xué)平衡狀態(tài)的建立過程，知道化學(xué)平衡是特征，理解并會(huì)判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志。
然而，令人吃驚的是，高爐增高后，高爐尾氣中的一氧化碳的比例竟然沒有改變。這成了煉鐵技術(shù)中的科學(xué)懸念。有關(guān)人士一直在探究其中的原因，直到19世紀(jì)下半葉，法國科學(xué)家勒夏特列經(jīng)過深入的研究，才將這一謎底揭開。
你知道這是為什么嗎？
煉制1噸生鐵所需焦炭的實(shí)際用量，遠(yuǎn)高于按照化學(xué)方程式計(jì)算所需的量，且從高爐爐頂出來的氣體中含有沒有利用的一氧化碳?xì)怏w。開始，煉鐵工程師們認(rèn)為是一氧化碳與鐵礦石接觸不充分之故，于是設(shè)法增加高爐的高度。
一、可逆反應(yīng)
2.可逆反應(yīng)表示方法
采用“ ”表示,把從左向右的反應(yīng)稱作正反應(yīng),從右向左的反應(yīng)稱作逆反應(yīng)。例如:SO2與H2O反應(yīng)可表示為SO2+H2O H2SO3。
1.可逆反應(yīng)
在相同條件下,既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)。
3. 可逆反應(yīng)的特點(diǎn)：
(1)相同條件，同時(shí)進(jìn)行
(2)不能完全轉(zhuǎn)化（即反應(yīng)物與生成物共存）
(3)能量轉(zhuǎn)化類型相反，若正反應(yīng)放熱,則逆反應(yīng)吸熱。
練一練
1.已知反應(yīng)2H2+O2 2H2O與2H2O 2H2↑+O2↑的反應(yīng)物和生成物正好互換,這2個(gè)反應(yīng)是可逆反應(yīng)嗎
提示:這兩個(gè)反應(yīng)不是可逆反應(yīng),因?yàn)榭赡娣磻?yīng)指在同一條件下既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng),這兩個(gè)反應(yīng)不是同一條件下發(fā)生的反應(yīng),因此不是可逆反應(yīng)。
2. 已知熱化學(xué)方程式SO2(g)+O2(g)SO3(g)　ΔH=―98.32 kJ·mol-1,在密閉容器中充入2 mol SO2和1 mol O2充分反應(yīng),最終放出的熱量為 (　　)
A.=196.64 kJ B.=196.64 kJ·mol-1 C.<196.64 kJ D.>196.64 kJ
C
[解析] 利用熱化學(xué)方程式可知SO2與O2反應(yīng)生成2 mol SO3時(shí)放出熱量196.64 kJ,因該反應(yīng)為可逆反應(yīng),反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化,所以容器中充入的2 mol SO2和1 mol O2充分反應(yīng)后生成的SO3也一定小于2 mol,故最終放出的熱量要小于196.64 kJ。
二、化學(xué)平衡狀態(tài)
各物質(zhì)的起始量/mol 充分反應(yīng)后各物質(zhì)的量/mol
N2 H2 NH3 N2 H2 NH3
5 15 0 3 9 4
某溫度下，在容積不變的密閉容器中N2與H2反應(yīng)足夠長時(shí)間后各物質(zhì)的量不再改變，數(shù)據(jù)如下：
①合成氨反應(yīng)有限度，原料無法轉(zhuǎn)化完全
②只考慮化學(xué)反應(yīng)速率不夠，還需考慮如何盡可能多地將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品
【思考】
通過上述數(shù)據(jù)你有什么啟示？
合成氨反應(yīng)中有關(guān)物質(zhì)的濃度隨時(shí)間變化示意圖
合成氨： N2 + 3H2 2NH3
正向：N2+3H2 2NH3
逆向：2NH3 N2+3H2
反應(yīng)物濃度 v正 生成物濃度 v逆
開始時(shí)
進(jìn)行中
平衡時(shí)
請根據(jù)上述圖示填表：
最大
最大
0
0
減小
減小
增大
增大
不變
不變
不變
不變
上述過程用v－t圖像表示
當(dāng)正、逆反應(yīng)速率相等時(shí)，達(dá)到看似不變的“表面靜止”狀態(tài)，但實(shí)際反應(yīng)并未停止，一直在進(jìn)行中。
1.化學(xué)平衡狀態(tài)概念
在一定條件下的可逆反應(yīng)體系中，當(dāng)正、逆反應(yīng)的速率相等時(shí)，反應(yīng)物和生成物的濃度均保持不變，即體系的組成不隨時(shí)間而改變，這表明該反應(yīng)中物質(zhì)的轉(zhuǎn)化達(dá)到了“限度”，這時(shí)的狀態(tài)稱之為化學(xué)平衡狀態(tài)，簡稱化學(xué)平衡。
化學(xué)平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡。
2.化學(xué)平衡狀態(tài)的特征
(3)動(dòng)：平衡時(shí)，反應(yīng)仍在不斷進(jìn)行，是一種動(dòng)態(tài)平衡。
(2)等：平衡時(shí)，v(正)= v(逆)≠0
(4)定：平衡時(shí)，反應(yīng)混合物各組分的濃度保持不變。
(1)逆：可逆反應(yīng)——研究對象
即同一物質(zhì)消耗速率與生成速率相等
(5)變：外界條件改變，平衡可能被破壞，并在新的條件下
建立新的化學(xué)平衡。
(1)對于反應(yīng)A(g)+B(g) C(g)+D(g),壓強(qiáng)不隨時(shí)間而變,說明反應(yīng)已達(dá)平衡狀態(tài)。 (　　)
(2)恒溫恒容下進(jìn)行的可逆反應(yīng)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),當(dāng)SO3的生成速率與SO2的消耗速率相等時(shí),反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。 (　　)
(3)在2 L密閉容器內(nèi),800 ℃時(shí)2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)反應(yīng)體系中,當(dāng)該容器內(nèi)顏色保持不變時(shí)能說明該反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)。 (　　)
(4)對于反應(yīng)NO2(g)+SO2(g) SO3(g)+NO(g),當(dāng)每消耗1 mol SO3的同時(shí)生成1 mol NO2時(shí),說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。 (　　)
(5)化學(xué)平衡狀態(tài)指的是反應(yīng)停止了,不再發(fā)生反應(yīng)了。 (　　)
練一練
×
×
√
×
×
3.化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷標(biāo)志
化學(xué)反應(yīng) mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) 是否平衡
(1)混合物體系中各成分的含量 ①各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)一定
②各物質(zhì)的質(zhì)量或質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定
③各氣體的體積或體積分?jǐn)?shù)一定
④總體積、總壓強(qiáng)、總物質(zhì)的量一定
(2)壓強(qiáng) ①其他條件一定、總壓強(qiáng)一定,且m+n≠p+q
②其他條件一定、總壓強(qiáng)一定,且m+n=p+q
平衡
平衡
平衡
不一定平衡
平衡
不一定平衡　
(3)正、逆反應(yīng)速 率之間的關(guān)系 ①在單位時(shí)間內(nèi)消耗了m mol A,同時(shí)也生成了m mol A
②在單位時(shí)間內(nèi)消耗了n mol B,同時(shí)也消耗了p mol C
③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q
④在單位時(shí)間內(nèi)生成了n mol B,同時(shí)也消耗了q mol D
(4)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量 ①平均相對分子質(zhì)量一定,且m+n≠p+q
②平均相對分子質(zhì)量一定,且m+n=p+q
(5)溫度 任何化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量變化,當(dāng)體系溫度一定時(shí)
(6)氣體的密度 密度一定
(7)顏色 反應(yīng)體系內(nèi)有色物質(zhì)的顏色穩(wěn)定不變
平衡
平衡
不一定平衡　
不一定平衡　
平衡
不一定平衡　
平衡
不一定平衡
平衡
1.將NO2與SO2以體積比1∶2置于恒溫恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng):NO2(g)+SO2(g)SO3(g)+NO(g) 　ΔH=-41.8 kJ·mol-1,下列能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是 (　　)
A.體系壓強(qiáng)保持不變
B.混合氣體顏色保持不變
C.每消耗1 mol SO3的同時(shí)消耗1 mol NO
D.NO2、SO2、SO3、NO的濃度之比為1∶1∶1∶1
B
練一練
[解析] 體系中反應(yīng)前后氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和相等,反應(yīng)時(shí)氣體物質(zhì)的量不變,則壓強(qiáng)保持不變,無法判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài),A錯(cuò)誤;
體系中NO2為紅棕色氣體,若反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),則NO2的物質(zhì)的量不再改變,則混合氣體顏色保持不變,體系顏色可作為判斷是否平衡的依據(jù),B正確;
反應(yīng)時(shí),每消耗1 mol SO3必然消耗1 mol NO,不能判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài),C錯(cuò)誤;
NO2、SO2、SO3、NO的濃度之比為1∶1∶1∶1,不能判斷同一物質(zhì)的正逆反應(yīng)速率是否相等,不能判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài),D錯(cuò)誤。
2.將一定量純凈的氨基甲酸銨置于密閉真空容器中(假設(shè)容器體積不變,固體試樣體積忽略不計(jì)),在恒定溫度下使其達(dá)到分解平衡H2NCOONH4(s)2NH3(g)+CO2(g)。下列各項(xiàng):①2v(NH3)=v(CO2)
②密閉容器中總壓強(qiáng)不變 ③密閉容器中混合氣體的密度不變
④密閉容器中氨氣的體積分?jǐn)?shù)不變 ⑤密閉容器中c(NH3)不變
能判斷該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是 (　　)
A.②③⑤ B.②③④ C.①④ D.全部
A
[解析] 2v(NH3)=v(CO2),沒有指明是正反應(yīng)速率,還是逆反應(yīng)速率,①錯(cuò)誤;
②該反應(yīng)是體積增大、壓強(qiáng)增大的反應(yīng),當(dāng)密閉容器中總壓強(qiáng)不變,能說明達(dá)到平衡狀態(tài),②正確;
③根據(jù)ρ=,氣體質(zhì)量增加,容器體積不變,當(dāng)密閉容器中混合氣體的密度不變,能說明達(dá)到平衡狀態(tài),③正確;
④NH3(g)、CO2(g)始終是以物質(zhì)的量之比2∶1的比例增加,因此密閉容器中氨氣的體積分?jǐn)?shù)始終不變,不能說明達(dá)到平衡狀態(tài),④錯(cuò)誤;
⑤密閉容器中c(NH3)不變,各物質(zhì)的濃度不再改變,能作為判斷達(dá)到平衡的標(biāo)志,⑤正確。
3.一定條件下,下列方法能證明可逆反應(yīng)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),一定達(dá)到平衡狀態(tài)的是　 。
①單位時(shí)間內(nèi)消耗n mol N2的同時(shí)生成2n mol NH3;
②3NA個(gè)H—H斷裂的同時(shí)有6NA個(gè)N—H斷裂;
③N2與NH3的體積分?jǐn)?shù)相等;
④v(N2)∶v(H2)∶v(NH3)=1∶3∶2;
⑤c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2;
⑥溫度和體積一定時(shí),N2的濃度不再變化;
⑦混合氣體的總物質(zhì)的量不再變化;
⑧v正(N2)=v逆(NH3)。
②⑥⑦
解析:注意化學(xué)平衡的實(shí)質(zhì)是正、逆反應(yīng)速率相等,解題時(shí)要仔細(xì)分析。①表示同一方向的反應(yīng)速率,不能表示v(正)=v(逆),不正確。②表示v(正)=v(逆),反應(yīng)達(dá)到平衡,正確。③平衡時(shí)各組分的體積分?jǐn)?shù)保持不變,但并不一定相等,不正確。④未指明反應(yīng)速率的正負(fù),不正確。⑤平衡時(shí)各組分的濃度保持不變,而不一定有固定的比例,不正確。⑥平衡時(shí),各組分的濃度保持不變,正確。⑦正反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),混合氣體的總物質(zhì)的量隨著反應(yīng)的進(jìn)行而不斷變化,當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)混合氣體的總物質(zhì)的量不再變化,正確。⑧可將v正(N2)轉(zhuǎn)化成v正(NH3),再判斷是否相等,即一種物質(zhì)表示的v(正)與另一種物質(zhì)表示的v(逆)之比等于對應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比時(shí),說明反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài),不正確。
4.一定條件下,對于可逆反應(yīng)X(g)+3Y(g) 2Z(g),若X、Y、Z的起始濃度分別為c1、c2、c3(均不為零),達(dá)到平衡時(shí),X、Y、Z的濃度分別為0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1、0.08 mol·L-1,則下列判斷正確的是(　　)
A.c1∶c2=3∶1
B.平衡時(shí),生成Y和Z的速率之比為2∶3
C.X、Y的轉(zhuǎn)化率不相等
D.c1的取值范圍為0D　
解析:X、Y兩種物質(zhì)平衡時(shí)的濃度之比為1∶3,轉(zhuǎn)化濃度之比也為1∶3,故c1∶c2=1∶3,A、C不正確;生成Y表示逆反應(yīng)速率,生成Z表示正反應(yīng)速率,平衡時(shí)v生成(Y)∶v生成(Z)應(yīng)為3∶2,B不正確;由可逆反應(yīng)的特點(diǎn)可知0

展開更多......

收起↑