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(共24張PPT)
第1課時(shí) 化學(xué)平衡狀態(tài)
第二章 化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡 第二節(jié) 化學(xué)平衡
導(dǎo)入新課
在19世紀(jì)后期，人們發(fā)現(xiàn)煉鐵高爐排出的高爐氣中含有相當(dāng)量的CO。有人認(rèn)為是CO與鐵礦石的接觸時(shí)間不長(zhǎng)所造成的。英國(guó)人耗巨資建成一個(gè)高大的煉鐵高爐，以增加CO和鐵礦石的接觸時(shí)間，結(jié)果發(fā)現(xiàn)CO的含量仍然沒有減少，你知道這是為什么嗎？
一、可逆反應(yīng)
1.概念：
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)。
2.特征：
（1）可逆反應(yīng)分為方向相反的兩個(gè)反應(yīng)：正反應(yīng)和逆反應(yīng)。
（2）正、逆反應(yīng)在相同條件下是同時(shí)進(jìn)行的。
（3）反應(yīng)物和生成物共存于同一體系中，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率小于100%。
（4）能量轉(zhuǎn)化類型相反：若正反應(yīng)放熱，則逆反應(yīng)吸熱。
【課堂練習(xí)】
1．對(duì)于可逆反應(yīng)2SO2＋O2 2SO3，在混合氣體中充入一定量的18O2，足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，18O原子(　　)
A．只存在于O2中
B．只存在于O2和SO3中
C．只存在于O2和SO2中
D．存在于O2、SO2和SO3中
D
【解析】因?yàn)榇朔磻?yīng)是可逆反應(yīng)，在一定條件下可同時(shí)向正、逆反應(yīng)方向進(jìn)行，向正反應(yīng)方向進(jìn)行時(shí)使SO3中含18O，向逆反應(yīng)方向(含有18O的SO3分解)就可能使SO2中含有18O，所以D正確。
一、可逆反應(yīng)
【課堂練習(xí)】
2.在密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)：X2(g)＋Y2(g) 2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始濃度分別為0.1 mol·L－1、0.3 mol·L－1、0.2 mol·L－1，在一定條件下，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，各物質(zhì)的濃度可能是(　　)
A．c(Z)＝0.3 mol·L－1 B．c(X2)＝0.2 mol·L－1
C．c(Y2)＝0.4 mol·L－1 D．c(X2)＋c(Y2)＋c(Z)＝0.55 mol·L－1
A
【解析】假設(shè)則完全轉(zhuǎn)化時(shí)，X2(g)、Y2(g)、Z(g)的濃度范圍分別為0～0.2 mol·L－1、0～0.4 mol·L－1 、0～0.4 mol·L－1；該反應(yīng)是總體積不變的反應(yīng)，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，不論X2、Y2、Z怎么變化，總物質(zhì)的量不會(huì)改變，物質(zhì)的總濃度也不會(huì)改變，即c(X2)＋c(Y2)＋c(Z)＝0.6 mol·L－1。
一、可逆反應(yīng)
二、化學(xué)平衡狀態(tài)
【交流討論】
1. 在一定條件下體積不變的密閉容器中充入2mol/LN2 和6mol/LH2 進(jìn)行合成氨的反應(yīng)，反應(yīng)物和生成物的濃度隨時(shí)間的變化以及反應(yīng)速率如圖所示
圖2
圖1
觀察圖片，交流討論以下問題：
（1）隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物和生成物的濃度如何變化？正逆反應(yīng)速率如何變化？
（2））當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行足夠長(zhǎng)時(shí)間后，反應(yīng)物和生成物的濃度是否發(fā)生變化？正逆反應(yīng)速率是否發(fā)生變化？
（3）當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行足夠長(zhǎng)時(shí)間后，是否意味著反應(yīng)就停止了？
【交流討論】
在相同條件下，向容器中充入4mol/L的NH3，發(fā)生反應(yīng)2NH3 N2 +3H2 ，反應(yīng)物和生成物的濃度隨時(shí)間的變化如圖所示
觀察圖片，交流討論以下問題
（1）圖中最終狀態(tài)和圖1是否相同？
（2）正逆反應(yīng)速率是否相等？
二、化學(xué)平衡狀態(tài)
在以上圖像中我們可以得到以下結(jié)論：在可逆反應(yīng)體系中，當(dāng)正、逆反應(yīng)速率相等時(shí)，反應(yīng)物和生成物濃度均保持不變，即體系的組成不隨時(shí)間而改變，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化達(dá)到了“限度”這時(shí)的狀態(tài)，稱為化學(xué)平衡狀態(tài)，簡(jiǎn)稱化學(xué)平衡。
【結(jié)論】
化學(xué)平衡
二、化學(xué)平衡狀態(tài)
1.定義：一定條件下的可逆反應(yīng)，正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)混合物中各組分濃度保持不變的狀態(tài)。
2.特征
逆
等
動(dòng)
定
變
研究對(duì)象必須是可逆反應(yīng);
正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，即同一物質(zhì)的消耗速率和生成速相等；
化學(xué)平衡是動(dòng)態(tài)平衡，即當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，正反應(yīng)和逆反應(yīng)都仍在繼續(xù)進(jìn)行
在平衡體系中，各組成成分的含量保持不變；
改變影響平衡的條件，平衡會(huì)發(fā)生移動(dòng)，達(dá)到新的平衡
二、化學(xué)平衡狀態(tài)
【交流討論】
從化學(xué)平衡的特征中你能找到判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡的標(biāo)志嗎？
定義：一定條件下的可逆反應(yīng)，正反應(yīng)和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)混合物中各組分濃度保持不變的狀態(tài)。
化學(xué)平衡
二、化學(xué)平衡狀態(tài)
【方法總結(jié)】判斷化學(xué)平衡的標(biāo)志
1.直接標(biāo)志：
（1）速率關(guān)系：正逆反應(yīng)速率相等。即 V正＝V逆
對(duì)于同一物質(zhì)而言，該物質(zhì)的生成速率等于它的消耗速率；對(duì)于不同物質(zhì)而言，速率之比等于化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，但必須是不同方向的速率。
二、化學(xué)平衡狀態(tài)
【課堂練習(xí)】
3、一定條件下，反應(yīng)A2(g)+B2(g) 2AB(g)達(dá)到平衡的標(biāo)志是（ ）
A、單位時(shí)間內(nèi)生成n mol A2同時(shí)生成n molAB
B、單位時(shí)間內(nèi)生成2n mol AB 同時(shí)生成n mol B2
C、單位時(shí)間內(nèi)生成n mol A2 同時(shí)生成n mol B2
D、單位時(shí)間內(nèi)生成n mol A2 同時(shí)消耗n mol B2
BD
【解析】根據(jù)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量系數(shù)之比可知vA:vB：vC=1:1:2，BD選項(xiàng)是不同方向速率相等，AB是同一方向。
二、化學(xué)平衡狀態(tài)
【課堂練習(xí)】
4、一定條件下，反應(yīng)N2+3H2 2NH3達(dá)到平衡的標(biāo)志是 （ ）
A、一個(gè)N≡N鍵斷裂的同時(shí)，有三個(gè)H－H鍵形成
B、一個(gè)N≡N鍵斷裂的同時(shí)，有三個(gè)H－H鍵斷裂
C、一個(gè)N≡N鍵斷裂的同時(shí)，有六個(gè)N－H鍵斷裂
D、一個(gè)N≡N鍵斷裂的同時(shí)，有六個(gè)N－H鍵形成
AC
【解析】AC是不同方向，BD是相同方向。
二、化學(xué)平衡狀態(tài)
【方法總結(jié)】判斷化學(xué)平衡的標(biāo)志
1.直接標(biāo)志：
（1）速率關(guān)系：正逆反應(yīng)速率相等。即 V正＝V逆
（2）含量關(guān)系：反應(yīng)混合物各組分的濃度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)、分子數(shù)之比保持不變。
口訣：速率相等、組分不變
二、化學(xué)平衡狀態(tài)
2.間接標(biāo)志：
以反應(yīng)mA(g)+nB (g) pC(g)為例
①混合氣體的總壓強(qiáng)、總體積、總物質(zhì)的量、平均相對(duì)分子質(zhì)量不隨時(shí)間改變而改變（適用于m+n≠p的反應(yīng)）
②混合氣體的密度不隨時(shí)間改變而改變
（適用于恒溫恒壓m+n≠p的反應(yīng)）
3.特殊標(biāo)志：
①對(duì)于有色物質(zhì)參加反應(yīng)，如果體系顏色不變，反應(yīng)達(dá)到平衡
②對(duì)于吸熱或放熱反應(yīng)，如果體系溫度不變，反應(yīng)達(dá)到平衡
二、化學(xué)平衡狀態(tài)
【課堂練習(xí)】
5．在一定溫度下的恒容密閉容器中，表明反應(yīng)A(s)+2B(g) C(g)+D(g)已達(dá)平衡的是（ ）
A．混合氣體的壓強(qiáng)不變 B．混合氣體的密度不變
C．反應(yīng)物的相對(duì)分子質(zhì)量不變 D．氣體的總物質(zhì)的量不變
B
【解析】該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體體積沒有變化的反應(yīng)，容器中的壓強(qiáng)始終不發(fā)生變化，恒溫恒容下，氣體質(zhì)量會(huì)變，密度會(huì)變，密度不變時(shí)，達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)；相對(duì)分子質(zhì)量是物質(zhì)的本身性質(zhì)，不隨反應(yīng)變化而變化； 反應(yīng)前后氣體的總物質(zhì)的量相等，始終保持不變；
二、化學(xué)平衡狀態(tài)
課堂小結(jié)
課堂檢測(cè)
1.下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)限度的說法中正確的是(　　)
A．一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到的平衡狀態(tài)就是這個(gè)反應(yīng)在該條件下所能達(dá)到的限度
B．一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等且等于零
C．平衡狀態(tài)時(shí)，各物質(zhì)的濃度保持相等
D．化學(xué)反應(yīng)的限度不可以通過改變條件而改變
A
【解析】平衡狀態(tài)就是一個(gè)可逆反應(yīng)在該條件下所能達(dá)到的最大限度；反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，v正＝v逆≠0，各物質(zhì)的濃度保持不變但不一定相等，且當(dāng)外界條件發(fā)生改變時(shí)，這種狀態(tài)也會(huì)發(fā)生改變。
2.在一定量的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)。已知反應(yīng)過程中某一時(shí)刻N(yùn)2、H2、NH3的濃度分別為0.1 mol·L－1,0.3 mol·L－1,0.2 mol·L－1。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，可能存在的數(shù)據(jù)是(　　)
A．N2為0.2 mol·L－1，H2為0.6 mol·L－1
B．N2為0.15 mol·L－1
C．N2、H2均為0.18 mol·L－1
D．NH3為0.4 mol·L－1
B
【解析】解答時(shí)，應(yīng)注意兩點(diǎn)：(1)可逆反應(yīng)既可向正反應(yīng)方向進(jìn)行，同時(shí)又可向逆反應(yīng)方向進(jìn)行；(2)可逆反應(yīng)不能進(jìn)行到底，只能反應(yīng)到一定程度達(dá)到平衡狀態(tài)，平衡時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量都大于零。
課堂檢測(cè)
3.可逆反應(yīng)N2＋3H2 2NH3的正、逆反應(yīng)速率可用各反應(yīng)物和生成物濃度的變化來表示。下列各關(guān)系中能說明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)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)
C
【解析】如用N2、H2、NH3分別表示同一正反應(yīng)速率時(shí)，應(yīng)有如下關(guān)系，v正(N2)︰v正(H2)︰v正(NH3)＝1︰3︰2。達(dá)到平衡時(shí)：v正(H2)︰v逆(NH3)＝3︰2，v正(N2)︰v逆(NH3)＝1︰2，v正(N2)︰v逆(H2)＝1︰3，選項(xiàng)A只表示一個(gè)方向，選項(xiàng)B、D不符合計(jì)量數(shù)關(guān)系，選項(xiàng)C符合要求。
課堂檢測(cè)
4．一定溫度下，反應(yīng)N2（g）+3H2(g) 2NH3(g)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是（ ）
A．c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)＝1∶3∶2
B．N2 、H2和NH3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)不再改變
C．N2與H2的物質(zhì)的量之和是NH3的物質(zhì)的量2倍
D．單位時(shí)間里每增加1molN2，同時(shí)增加3molH2
B
【解析】平衡時(shí)各物質(zhì)的分子數(shù)之比取決于物質(zhì)的起始物質(zhì)的量和轉(zhuǎn)化率，故c(N2)﹕c(H2)﹕c(NH3)=1﹕3﹕2不能作為判斷是否達(dá)到平衡狀態(tài)的依據(jù)。
課堂檢測(cè)
5.在一定溫度下的定容容器中，發(fā)生反應(yīng)：2A(g)＋B(s) C(g)＋D(g)，下列描述中能表明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是(　　)
①混合氣體的壓強(qiáng)不變　②混合氣體的密度不變　③C(g)的物質(zhì)的量濃度不變　④容器內(nèi)A、C、D三種氣體的濃度之比為2︰1︰1　⑤單位時(shí)間內(nèi)生成n mol C，同時(shí)生成n mol D　⑥單位時(shí)間內(nèi)生成n mol D，同時(shí)生成2n mol A
A．①②⑤　B．②③④ C．②③⑥ D．①③⑥
C
課堂檢測(cè)
6．可逆反應(yīng)：2NO2 2NO＋O2在恒容的密閉容器中進(jìn)行，達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是(　　)
①單位時(shí)間內(nèi)生成n mol O2的同時(shí)生成2n mol NO2
②單位時(shí)間內(nèi)生成n mol O2的同時(shí)生成2n mol NO
③用NO2、NO、O2表示的反應(yīng)速率的比為2︰2︰1的狀態(tài)
④混合氣體的顏色不再改變的狀態(tài)
⑤混合氣體的密度不再改變的狀態(tài)
⑥混合氣體的壓強(qiáng)不再改變的狀態(tài)
⑦混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變的狀態(tài)
A．①④⑥⑦　　　　 B．②③⑤⑦ C．①③④⑤ D．全部
A
課堂檢測(cè)
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