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第二章 化學反應速率與化學平衡
第二節 化學平衡
第一課時 化學平衡狀態
新課導入
在19世紀后期，人們發現煉鐵高爐排出的高爐氣中含有相當量的CO。有人認為是CO與鐵礦石的接觸時間不長所造成的。英國人耗巨資建成一個高大的煉鐵高爐，以增加CO和鐵礦石的接觸時間，結果發現CO的含量仍然沒有減少，你知道這是為什么嗎？
新課導入
下列化學反應能否進行到底？
硫的燃燒
酸堿中和反應
二氧化硫的催化氧化
合成氨
動腦想一想
可逆反應
1.定義：在相同條件下能向正反應方向進行同時又能向逆反應方向進行的化學反應稱為可逆反應。
——
2．表示：書寫可逆反應的方程式不用“——”，而用“ ”連接。
特點
雙同性
共存性
雙向性
反應物 生成物
正反應方向
逆反應方向
在相同條件下，正、逆反應同時進行
反應物和生成物共同存在，反應物轉化率<100%
可逆反應
常見的可逆反應
可逆反應
1、分析各選項中的各組反應，其中互為可逆反應的是(　　)
A.2KHCO3→K2CO3＋H2O＋CO2↑ K2CO3＋H2O＋CO2 →2KHCO3
B．CO2＋H2O→H2CO3　 H2CO3→CO2＋H2O
C．NH3＋HCl→NH4Cl　 NH4Cl→NH3↑＋HCl↑
D．2NaCl→ 2Na＋Cl2↑　 2Na＋Cl2→2NaCl
【解析】判斷一個反應是可逆反應的關鍵是可逆反應必須是在同一條件下進行
【課堂練習】
B
可逆反應
【課堂練習】
2、對于可逆反應2SO2＋O2 2SO3，在混合氣體中充入一定量的18O2，足夠長的時間后，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
【解析】因為此反應是可逆反應，在一定條件下可同時向正、逆反應方向進行，向正反應方向進行時使SO3中含18O，向逆反應方向(含有18O的SO3分解)就可能使SO2中含有18O，所以D正確。
D
可逆反應
【課堂練習】
3、在密閉容器中進行反應：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，當反應達到平衡時，各物質的濃度可能是(　　)
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】假設則完全轉化時，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；該反應是總體積不變的反應，反應達到平衡時，不論X2、Y2、Z怎么變化，總物質的量不會改變，物質的總濃度也不會改變，即c(X2)＋c(Y2)＋c(Z)＝0.6 mol·L－1。
化學平衡狀態
時間(min) 0 10 20 30 40 50 60 70 80
c(N2) 5 4 3 2 1.2 1 1 1 1
c(H2) 15 12 9 6 3.6 3 3 3 3
c(NH3) 0 2 4 6 7.6 8 8 8 8
在某密閉容器中發生反應：
2NH3
N2 + 3H2
催化劑
高溫、高壓
請分別作出相應的濃度-時間圖和速率-時間圖。
化學平衡狀態
時間(min) 0 10 20 30 40 50 60 70 80
c(N2) 5 4 3 2 1.2 1 1 1 1
c(H2) 15 12 9 6 3.6 3 3 3 3
c(NH3) 0 2 4 6 7.6 8 8 8 8
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
v(正)
v(正)=v(逆)
時間
速率
v(逆)
0
時間
濃度
0
NH3
H2
N2
化學平衡狀態
觀察圖表，交流討論以下問題：
（1）隨著反應的進行，反應物和生成物的濃度如何變化？正逆反應速率如何變化？
（2））當反應進行足夠長時間后，反應物和生成物的濃度是否發生變化？正逆反應速率是否發生變化？
（3）當反應進行足夠長時間后，是否意味著反應就停止了？
（4）如果充入 NH3發生反應呢？
化學平衡狀態
一定條件下的可逆反應，正反應和逆反應的速率相等，反應混合物中各組分的濃度保持不變的狀態。
1．定義：
v(逆)
v(正)=v(逆)
時間
速率
v(正)
0
時間
濃度
0
N2
H2
標志
本質
平衡狀態是在一定條件下，可逆反應所能進行的最大程度，即可逆反應的限度。
NH3
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
化學平衡狀態
逆：可逆反應（或可逆過程）；
等： v正 = v逆 (不等于零)；
動：正逆反應均未停止，只是速率相等,是動態平衡；
定：平衡時，各組分的濃度或含量保持不變；
變：條件改變，原平衡被破壞，在新的條件下建立新的平衡，平衡 發生移動。
2．化學平衡狀態的特征：
如何判斷一個化學反應是否已達到平衡狀態呢？
前提
實質
外觀特征
判斷化學平衡的標志
速率相等，變量不變
1、看速率（看正逆，除系數）
（1）同一物質：V正=V逆≠0（斷鍵=成鍵）
（2）不同物質：速率之比=系數之比（一正一逆）
V正表述：反應物消耗速率、生成物生成速率、反應物斷鍵、生成物成鍵
V逆表述：反應物生成速率、生成物消耗速率、反應物成鍵、生成物斷鍵
化學平衡狀態
【課堂練習】
4、一定條件下，反應A2(g)+B2(g) 2AB(g)達到平衡的標志是（ ）
A、單位時間內生成n mol A2同時生成n molAB
B、單位時間內生成2n mol AB 同時生成n mol B2
C、單位時間內生成n mol A2 同時生成n mol B2
D、單位時間內生成n mol A2 同時消耗n mol B2
BD
【解析】根據反應速率之比等于化學計量系數之比可知vA:vB：vC=1:1:2，BD選項是不同方向速率相等，AB是同一方向。
化學平衡狀態
【課堂練習】
5、一定條件下，反應N2+3H2 2NH3達到平衡的標志是 （ ）
A、一個N≡N鍵斷裂的同時，有三個H－H鍵形成
B、一個N≡N鍵斷裂的同時，有三個H－H鍵斷裂
C、一個N≡N鍵斷裂的同時，有六個N－H鍵斷裂
D、一個N≡N鍵斷裂的同時，有六個N－H鍵形成
AC
【解析】AC是不同方向，BD是相同方向。
化學平衡狀態
2、看變量（變量不變則平衡）
（1）對同一組分，c、n、w(質量分數)、X％(物質的量分數)等，保持不變則平衡。
特例：NH4Cl(S)=NH3(g)+HCl(g) w、X％一定時，不能判定平衡
（2）溫度保持不變則達到平衡（絕熱體系）
常見有色氣體：紅棕色：Br2 (g) NO2(g)、黃綠色：Cl2(g)、紫色：I2(g)
（3）對于有色物質參與反應，顏色不變則達到平衡
化學平衡狀態
【課堂練習】
6、在一定溫度下的恒容密閉容器中，表明反應A(s)+2B(g) C(g)+D(g)已達平衡的是（ ）
A．混合氣體的壓強不變 B．混合氣體的密度不變
C．反應物的相對分子質量不變 D．氣體的總物質的量不變
B
【解析】該反應是反應前后氣體體積沒有變化的反應，容器中的壓強始終不發生變化，恒溫恒容下，氣體質量會變，密度會變，密度不變時，達到化學平衡狀態；相對分子質量是物質的本身性質，不隨反應變化而變化； 反應前后氣體的總物質的量相等，始終保持不變；
化學平衡狀態
（4）壓強不變則平衡（恒溫恒容）
壓強不變
若m+n≠p+q
一 定
若m+n=p+q
不一定
平均摩爾質量不變
若m+n≠p+q
若m+n=p+q
一 定
不一定
密度不變
若m+n≠p+q
若m+n=p+q
不一定
不一定
以恒溫恒容條件下mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 為例
PV=nRT
M＝
m總
n總
ρ＝
m
V
化學平衡狀態
（5）混合氣體密度不變則平衡
看有無固體或液體
看條件（恒T恒P，恒T恒V）
均為氣體
有非氣體參與
恒溫恒容
恒溫恒壓
Δn(g)=0
Δn(g)≠0
√
×
恒溫恒容
恒溫恒壓
Δn(g)=0
Δn(g)≠0
√
√
極限法
×
化學平衡狀態
（6）混合氣體 不變則平衡
均為氣體
有非氣體參與
Δn(g)=0
Δn(g)≠0
√
×
Δn(g)=0
Δn(g)≠0
極限法
√
化學平衡狀態
【課堂練習】
7、在兩個恒容的密閉容器中進行下列兩個可逆反應：
甲：C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g);
乙：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
現有下列狀態：①混合氣體平均相對分子質量不再改變，
②恒溫時，氣體壓強不再改變 ，③各氣體組成濃度相等
④體系中溫度保持不變
⑤斷裂氧氫鍵速率是斷裂氫氫鍵速率的2倍
⑥混合氣體密度不變
⑦單位時間內，消耗水質量與生成氫氣質量比為9:1
其中能表明甲、乙容器中反應都達到平衡狀態的是（ )
A.①②⑤ B.③④⑥ C.⑥⑦ D.④⑤
D
M＝
M總
n總
P1
P2
＝
n1
n2
ρ＝
m
V
有固體參加的增體反應
等體反應
隨堂訓練
1、一定條件下，在密閉容器中，能表示反應X(g)＋2Y(g) 2Z(g)一定達到化學平衡狀態的是(　　)
①X、Y、Z的物質的量之比為1∶2∶2
②X、Y、Z的濃度不再發生變化
③容器中的壓強不再發生變化
④單位時間內生成 n mol Z，同時生成2n mol Y
A．①②　　　　B．①④ C．②③ D．③④
C
隨堂訓練
2、一定溫度下，在2L的密閉容器中，M、N兩種氣體的物質的量隨時間變化的曲線如圖所示：
(1)反應的化學方程式為___。
(2)反應達到最大限度的時間是___min，該時間內的平均反應速率v(N)=___________，v(M)=__。
(3)反應達到平衡狀態時，放出6QkJ的熱量，當容器中充入1molN，反應放出的熱量為__。
①等于QkJ ②小于QkJ ③大于QkJ ④等于2QkJ
(4)判斷該反應達到平衡狀態的依據是__。
①該條件下，正逆反應速率都為零
②該條件下，混合氣體的密度不再發生變化
③該條件下，混合氣體的壓強不再發生變化
④該條件下，單位時間內消耗2molN的同時，生成1molM
(5)能加快反應速率的措施是___。
①升高溫度②容器體積不變，充入惰性氣體Ar③容器壓強不變，充入惰性氣體Ar④使用催化劑
2N M
6
0.5mol/(L·min)
0.25mol/(L·min)
③
①④
②
THANKS

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