資源簡介

(共21張PPT)
第二節 化學平衡
年 級：高二 學 科：化學（統編版）
v(正)
v(正)=v(逆)
時間
速率
v(逆)
0
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
時間
濃度
0
NH3
H2
N2
如果充入 NH3發生反應呢？
在一定條件下，容積不變的密閉容器中，充入N2和H2發生反應，反應中各物質的濃度隨時間如何變化？正逆反應速率隨時間如何變化？請分別作出相應的濃度-時間圖和速率-時間圖。
化學平衡狀態的建立
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。
一、化學平衡狀態
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)
達到化學平衡時，反應達到該條件下物質化的最大“限度”，即反應物的轉化率最大。
轉化率=
反應物的減少量
×100%
反應物的起始量
一定溫度下，在密閉容器中充入2molN2和6molH2 ,達平衡時生成0.8molNH3,計算的N2平衡轉化率？
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
始
變
平
2 6 0
0.8 2.4 1.6
1.2 3.6 1.6
N2轉化率=
0.8mol
2mol
×100%
=40%
逆
化學平衡狀態的研究對象是_______反應
等
各組分濃度/物質的量/百分含量________
動
v正 ____ v逆 ____ 0，是一個動態平衡
定
變
外界條件改變時，原平衡狀態被破壞，在新條件下建立平衡
可逆
＝ ≠
保持不變
2．化學平衡狀態的特征：
“標志”
“本質”
如何判斷一個化學反應是否已達到平衡狀態呢？
【例1 】恒溫恒容時,可逆反應N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)達到平衡狀態的標志是______ ① 單位時間內消耗1 mol N2 ，同時生成1 mol N2 ；② 單位時間內消耗1 mol N2 ，同時生成2 mol NH3 ；③ 單位時間內消耗1 mol N2 ，同時生成3 mol H2；④ 斷裂3 mol H-H鍵 ，同時生成6 mol N-H鍵。
（1）同種物質—— v正(A) = v逆(A)
化學平衡狀態的判定
1．
“等”
（2）不同物質—— v正(A) : v逆(B) = a : b（化學計量數之比）
①③
正逆相等
【思維模型】
v正= v逆
①方向
②數值
相反
同一物質
不同物質
相同
化學計量比
2.“定”
變量不變
【思維模型】
變量
不變
平衡
【關鍵】 判斷某參數是否是變量
【例2】 恒溫恒容時,可逆反應N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)達到平衡狀態的標志是_________
① N2 、H2 、 NH3 的濃度比為1:3:2 ； ② N2的濃度不隨時間變化 ；③ NH3的百分含量不再發生變化； ④ 混合氣體的顏色不再發生變化；⑤ H2的轉化率不再發生變化。
②③⑤
化學平衡狀態的判定
化學平衡狀態的判斷有規律可循嗎？不同的化學平衡狀態，反應物和生成物的濃度之間有什么關系呢？
探尋規律
序 號 起始時的濃度 (×10-2mol·L-1) 平衡時的濃度 (×10-2mol·L-1) 平衡時c(CO2) · c(H2)
c(CO) ·c(H20)
c(CO) c(H20) c(CO2) c(H2) c(CO) c(H20) c(CO2) c(H2) 1 1 1 0 0 0.5 0.5 0.5 0.5
2 1 3 0 0 0.25 2.25 0.75 0.75
3 0.25 3 0.75 0.75 0.21 2.96 0.79 0.79
1
1
1
800℃，在容積不變的密閉容器中發生反應:
CO(g) +H20(g) C02(g) + H2(g)
表1 800℃時反應體系中各物質的濃度
序 號 起始時的濃度 (×10-3 mol·L-1) 平衡時的濃度 (×10-3 mol·L-1) 平衡時
c(HI)
c(H2).c(l2)
c(H2) c(l2) c(HI) c(H2) c(l2) c(HI) 1 11.97 6.944 0 5.617 0.594 12.70
2 12.28 9.964 0 3.841 1.524 16.87
3 12.01 8.403 0 4.58 0.973 14.86
4 0 0 15.2 1.696 1.696 11.81
5 0 0 12.87 1.433 1.433 10
6 0 0 37.77 4.213 4.213 29.34
3806
2882
3335
4106
4870
1653
表2 457.6℃時反應體系H2(g)+l2(g) 2HI(g)中各物質的濃度
比較兩個反應，結果的不同可能跟什么因素有關？
考慮化學計量數？
H2(g)+l2(g) 2HI(g)
CO(g) +H2O(g) CO2(g) + H2(g)
c(CO2) · c(H2)
c(CO) ·c(H2O)
c(HI)
c(H2).c(l2)
是定值
不是定值
H2(g)+l2(g) 2HI(g)
CO(g) +H2O(g) CO2(g) + H2(g)
2c(HI)
c(H2).c(l2)
是定值嗎？
探尋規律
序 號 起始時的濃度 (×10-3 mol·L-1) 平衡時的濃度 (×10-3 mol·L-1) 平衡時
2c(HI)
c(H2).c(l2)
c(H2) c(l2) c(HI) c(H2) c(l2) 1 11.97 6.944 0 5.617 0.594 12.70
2 12.28 9.964 0 3.841 1.524 16.87
3 12.01 8.403 0 4.58 0.973 14.86
4 0 0 15.2 1.696 1.696 11.81
5 0 0 12.87 1.433 1.433 10
6 0 0 37.77 4.213 4.213 29.34
7613
5764
6669
8211
9740
3306
表2 457.6℃時反應體系H2(g)+l2(g) 2HI(g)中各物質的濃度
c2(HI)
c(H2).c(l2)
H2(g)+l2(g) HI(g) + HI(g)
CO(g) +H2O(g) CO2(g) + H2(g)
c(CO2) · c(H2)
c(CO) ·c(H2O)
c(HI).c(HI)
c(H2).c(l2)
再次比較兩個反應，如果將反應的書寫形式改變，會出現什么結果呢？
H2(g)+l2(g) 2HI(g)
是定值嗎 即 是定值嗎？
是定值
序 起始時的濃度 (×10-3 mol·L-1) 平衡時的濃度 (×10-3 mol-L-1) 平衡時
c2(HI)
c(H2).c(l2)
號 c(H2) c(l2) c(HI) c(H2) c(l2) c(HI) 1 11.97 6.944 0 5.617 0.594 12.70
2 12.28 9.964 0 3.841 1.524 16.87
3 12.01 8.403 0 4.58 0.973 14.86
4 0 0 15.2 1.696 1.696 11.81
5 0 0 12.87 1.433 1.433 10
6 0 0 37.77 4.213 4.213 29.34
48.38
48.61
49.54
48.48
48.71
48.81
表2 457.6℃時反應體系H2(g)+l2(g) 2HI(g)中各物質的濃度
探尋規律
在一定溫度下，以化學計量數為指數，生成物平衡時濃度冪之積與反應物平衡時濃度冪之積的比值是一個定值（扣除實驗誤差）。
該結論適用于其他可逆反應嗎？
序號 平衡時的濃度/( mol·L-1) 平衡時
c2(NH3)
c3(H2)c(N2)
c(H2) c(N2) c(NH3) 1 1.15 0.75 0.261
2 0.51 1.00 0.087
3 1.35 1.15 0.412
4 2.43 1.85 1.27
5 1.47 0.75 0.376
表3 在500℃時，3H2(g)+N2(g) 2NH3(g)反應體系中各物質的濃度
5.98×10-2
5.71×10-2
6.00×10-2
6.08×10-2
5.93×10-2
探尋規律
科學家們通過大量數據驗證，證明了上述結論成立，計算得出的定值稱為化學平衡常數，用 K 來表示。
對于一般的可逆反應
寫一寫
在一定溫度下達到化學平衡時，各物質的濃度滿足的數學關系式為：
aA + bB cC + dD
K是平衡常數，c為各組分的平衡濃度。
二、化學平衡常數
在一定溫度下，當一個可逆反應反應達到平衡狀態時，生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值是一個常數，稱為化學平衡常數，用K表示。
【隨堂練習2】830K時，密閉容器中發生反應
CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)ΔH<0。
（1）若起始時c(CO)=2mol·L-1，c(H2O)=3mol·L-1，4s達平衡時
CO的轉化率為60%，該溫度下，該反應平衡常數K=_______
（2）在相同溫度下，若起始時c(CO)=1mol·L-1，
c(H2O)=2mol·L-1，反應進行一段時間后，測得H2濃度為
0.5mol·L-1，則此時該反應是否達到平衡狀態______(填“是”
或“否”)
生活中存在很多平衡，如草原的生態平衡，人體內的酸堿平衡等。

展開更多......

收起↑