2020_2021學年新教材高中化學第二章化學反應速率與化學平衡第二節(jié)化學平衡第1課時化學平衡狀態(tài)課件新人教版選擇性必修第一冊

1、第1課時化學平衡狀態(tài)知識鋪墊必備知識正誤判斷1.可逆反應在下,既能向方向進行又能向方向進行的化學反應。2.可逆反應表示方法約定采用“”表示,把從左向右的反應稱作,從右向左的反應稱作。例如:so2與h2o反應可表示為。相同條件正反應逆反應正反應逆反應知識鋪墊必備知識正誤判斷一、化學平衡的建立在一定條件下,把某一可逆反應的反應物加入固定容積的密閉容器中。反應過程如下:零減小減小增大增大保持不變知識鋪墊必備知識正誤判斷以上過程可用下圖表示:知識鋪墊必備知識正誤判斷二、化學平衡狀態(tài)1.化學平衡狀態(tài)的定義在一定條件下的反應體系中,正、逆反應速率時,反應物和生成物的保持不變,即體系的組成不隨時間而改變,這

2、表明該反應中物質的轉化達到了“限度”,這時的狀態(tài)我們稱為化學平衡狀態(tài),簡稱化學平衡。2.化學平衡狀態(tài)的特征可逆相等濃度可逆=動態(tài)知識鋪墊必備知識正誤判斷【微思考1】在已達到平衡的可逆反應2so2+o22so3中,充入由18o組成的氧氣一段時間后,18o存在于哪些物質中?【微思考2】當可逆反應的氣體平均相對分子質量保持不變時,說明可逆反應達到了平衡狀態(tài)嗎? 提示:化學平衡是動態(tài)平衡,加入的18o2會與so2結合生成含18o的so3,同時含18o的so3又會分解得到so2和o2,使so2、o2中也含有18o,因此18o存在于so2、o2、so3這三種物質中。 提示:不一定。首先要明確該反應體系中是

3、否有非氣體物質參加,再考慮反應前后氣體分子數(shù)是否相等,然后判斷氣體平均摩爾質量是否為變量。知識鋪墊必備知識正誤判斷答案:(1)(2)(3)(4)(5)(6)任務一任務二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測可逆反應可逆反應的應用的應用問題探究1.氫氣和氧氣生成水的反應與水的分解反應能互稱為可逆反應嗎?2.一定條件下,在一密閉容器中通入2molso2和1molo2,發(fā)生反應2so2+o22so3,經足夠長的時間后最終得到的so3的物質的量小于2mol,請說明理由。答案:不能;可逆反應的前提是在相同的條件下,這兩個反應的條件不同,所以不互為可逆反應。答案:可逆反應有一定的限度,不能完全進行到底,反應物和生成物同時存在于

4、反應容器中。任務一任務二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測3.(1)當一個可逆反應達到平衡時,各物質的濃度保持不變,這時反應停止了嗎?(2)達到化學平衡的反應中,如何理解正、逆反應速率相等?(以n2+3h22nh3為例)答案:(1)沒有停止,此時v(正)=v(逆)0。(2)正、逆反應速率相等是針對同一物質來說的,如當反應達到平衡時,正反應消耗n2的速率與逆反應生成n2的速率相等。任務一任務二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測深化拓展極端假設法確定各物質濃度的范圍以反應x2(g)+2y2(g)z(g)為例假設反應正向或逆向進行到底,求出各物質濃度的最大值和最小值,從而確定它們的濃度范圍。假設反應正向進行到底:x2(g)+2y2(g

5、)z(g)起始濃度/(moll-1)0.10.3 0.2改變濃度/(moll-1)0.10.2 0.1終態(tài)濃度/(moll-1)00.1 0.3任務一任務二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測假設反應逆向進行到底:x2(g)+2y2(g)z(g)起始濃度/(moll-1)0.10.3 0.2改變濃度/(moll-1)0.20.4 0.2終態(tài)濃度/(moll-1)0.30.7 0平衡體系中各物質的濃度范圍:0c(x2)0.3moll-1,0.1moll-1c(y2)0.7moll-1,0c(z)0.3moll-1。任務一任務二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測素能應用典例1在密閉容器中進行反應:x2(g)+y2(g)2z(g),已知

6、x2、y2、z的起始濃度分別為0.1moll-1、0.3moll-1、0.2moll-1,在一定條件下,當反應達到平衡時,各物質的濃度有可能是()a.z為0.3moll-1b.y2為0.4moll-1c.x2為0.2moll-1d.z為0.4moll-1任務一任務二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測答案:a解析:該題可利用“極端假設法”判斷,假設反應正向或逆向進行到底,求出各物質濃度的最大值和最小值,從而確定它們的濃度范圍。假設反應正向進行到底:x2(g)+y2(g)2z(g)起始濃度/(moll-1)0.10.30.2改變濃度/(moll-1)0.10.10.2終態(tài)濃度/(moll-1)00.20.4假設反應

7、逆向進行到底:x2(g)+y2(g)2z(g)起始濃度/(moll-1)0.10.30.2改變濃度/(moll-1)0.10.10.2終態(tài)濃度/(moll-1)0.20.40平衡體系中各物質的濃度取值范圍為0c(x2)0.2moll-1,0.2moll-1c(y2)0.4moll-1,0c(z)0.4moll-1。任務一任務二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測變式訓練1在一個密閉容器中發(fā)生如下反應:2so2(g)+o2(g)2so3(g),反應過程中某一時刻測得so2、o2、so3的濃度分別為0.2moll-1、0.2moll-1、0.2moll-1,當反應達到平衡時,可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)是 ()a.c(so3)=0

8、.4moll-1b.c(so2)=c(so3)=0.15moll-1c.c(so2)=0.25moll-1d.c(o2)=0.1moll-1任務一任務二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測答案:c解析:2so2(g)+o2(g)2so3(g)反應過程中某一時刻c(so2)=0.2moll-1,c(o2)=0.2moll-1,c(so3)=0.2moll-1。若so2全部轉化為so3,c(so3)=0.2moll-1+0.2moll-1=0.4moll-1,此時c(o2)=0.1moll-1,由于是可逆反應,無論是反應物或生成物都不可能轉化完全,所以a、d兩項錯誤;在某一時刻之后,無論平衡怎樣移動,都不會出現(xiàn)c(s

9、o2)=c(so3)=0.15moll-1這種情況,因為so2與so3的濃度都比原來小,違反了質量守恒定律。c項正確。任務一任務二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測化學平衡化學平衡狀態(tài)的判斷狀態(tài)的判斷問題探究1.在利用“v(正)=v(逆)”判斷反應是否達到平衡時需要注意哪些問題?答案:利用“v(正)=v(逆)”判斷化學平衡時,要注意“同”“等”“逆”的原則:“同”,同一種物質的v(正)和v(逆);“等”,轉化成同一物質的反應速率必須相等;“逆”,反應方向必須對立。可歸納為“異邊同向、同邊異向、比例計量”,這里的“向”指的是“消耗”或“生成”。2.在利用“密度”判斷反應是否達到平衡時需要注意哪些問題?答案:涉及“

10、密度”時要注意物質的狀態(tài)和容器的體積。任務一任務二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測深化拓展化學平衡狀態(tài)的兩種判斷標志(1)動態(tài)標志:v(正)=v(逆)0同種物質:同一物質的生成速率等于消耗速率。(2)靜態(tài)標志:各種“量”不變各物質的質量、物質的量或濃度不變。各物質的百分含量(物質的量分數(shù)、質量分數(shù)等)不變。溫度、壓強(化學方程式兩邊氣體體積不相等)或顏色(某組分有顏色)不變。總之,判斷化學平衡時,若某一物理量由變量變成了不變量(即“變量不變”),則表明該可逆反應達到平衡狀態(tài);若物理量恒為“不變量”,則不能作為平衡標志。任務一任務二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測素能應用典例2在一定溫度下,向al密閉容器中加入1molx氣體和

11、2moly氣體,發(fā)生如下反應:x(g)+2y(g)2z(g)。此反應達到化學平衡的標志是()a.容器內氣體密度不隨時間變化b.容器內各物質的濃度不隨時間變化c.容器內x、y、z的濃度之比為1 2 2d.單位時間消耗0.1molx同時生成0.2molz答案:b解析:a項,該反應過程中,氣體的質量和體積均不發(fā)生變化,則氣體密度始終保持不變,不能說明反應達到平衡狀態(tài);c項,x、y、z的濃度之比為1 2 2時,不能說明反應達到平衡狀態(tài);d項,消耗x與生成z均為正反應速率,不能說明正、逆反應速率相等。任務一任務二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測 規(guī)避“2”個易失分點(1)判斷化學平衡狀態(tài)的“三關注”關注反應條件,是恒溫

12、恒容、恒溫恒壓還是絕熱恒容;關注反應特點,是等體積反應還是非等體積反應;關注特殊情況,是否有固體參加或生成,如固體的分解反應。(2)不能作為平衡狀態(tài)“標志”的四種情況反應組分的物質的量之比等于化學方程式中相應化學計量數(shù)之比。恒溫恒容下的氣體體積不變的反應,體系的壓強或總物質的量不隨時間而變化,如2hi(g)h2(g)+i2(g)。全是氣體參加的體積不變的反應,體系的平均相對分子質量不隨時間而變化,如2hi(g)h2(g)+i2(g)。全是氣體參加的反應,恒容條件下體系的密度保持不變。任務一任務二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測變式訓練2一定溫度下的恒容密閉容器中,下列敘述不能作為可逆反應a(g)+3b(g)2

13、c(g)達到平衡狀態(tài)的標志的是。c的生成速率與c的消耗速率相等單位時間內生成amola,同時生成3amolba、b、c的濃度不再變化c的物質的量不再變化混合氣體的總壓強不再變化混合氣體的總物質的量不再變化單位時間消耗amola,同時生成3amolba、b、c的分子數(shù)之比為1 3 2任務一任務二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測答案: 解析:對平衡狀態(tài)的判斷,一定要根據(jù)實際反應逐項分析,只有能反映同一物質的v(正)=v(逆),或者混合物中的某組分的濃度或百分含量保持不變,才能證明可逆反應達到了平衡狀態(tài)。中,同一物質的生成速率與消耗速率相等,說明反應已達到平衡;中,表示的是同一方向的反應速率,不能說明反應已達到平衡

14、;中,各組分的濃度不再變化,說明反應已達到平衡;中,c的物質的量不再變化,也就是c的濃度不再變化,說明反應已達到平衡;中,若反應正向進行,混合氣體的總物質的量減小,壓強減小,若反應逆向進行,混合氣體的總物質的量增大,壓強增大,混合氣體的總壓強不再變化,說明反應正向進行的速率和逆向進行的速率相同,即反應已達到平衡;中,由中的分析可知,混合氣體的總物質的量不再變化,說明任務一任務二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測反應已達到平衡;中,消耗a的物質的量與生成b的物質的量之比與它們在化學方程式中的計量數(shù)之比相等,也就是反應正向進行和逆向進行的速率相等,說明反應已達到平衡;中,a、b、c的分子數(shù)之比為1 3 2只是反應進

15、程中的某一時刻的狀態(tài),不能說明反應已達到平衡。任務一任務二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測任務一任務二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測1.分析各選項中的各組反應,其中互為可逆反應的是 ()答案:b任務一任務二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測2.在一定條件下,某容器中充入n2和h2合成nh3,以下敘述錯誤的是()a.開始反應時,正反應速率最大,逆反應速率為零b.隨著反應的進行,正反應速率逐漸減小,最后減小為零c.隨著反應的進行,逆反應速率逐漸增大,最后保持恒定d.隨著反應的進行,正反應速率逐漸減小,最后與逆反應速率相等且都保持恒定答案:b解析:隨著反應的進行,正反應速率逐漸減小,后保持恒定,最后不可能減小為零。任務一任務二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測b.

16、3v逆(h2)=v正(h2o)c.v正(h2)=3v逆(co2)d.斷裂3molhh的同時,消耗1molh2o答案:cd任務一任務二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測4.一定條件下,對于可逆反應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),達到平衡時,x、y、z的濃度分別為0.1moll-1、0.3moll-1、0.08moll-1,則下列判斷正確的是()a.c1 c2=3 1b.平衡時,生成y和z的速率之比為2 3c.x、y的轉化率不相等d.c1的取值范圍為0c10.14moll-1答案:d解析:x、y兩種物質平衡時的濃度之比為1 3,轉化濃度之比也為1 3,故c1

17、 c2=1 3,a、c不正確;生成y表示逆反應速率,生成z表示正反應速率,平衡時v生成(y) v生成(z)應為3 2,b不正確;由可逆反應的特點可知0c10.14moll-1。任務一任務二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測5.一定條件下,下列方法能證明可逆反應n2(g)+3h2(g)2nh3(g),一定達到平衡狀態(tài)的是。單位時間內消耗nmoln2的同時生成2nmolnh3;3na個hh斷裂的同時有6na個nh斷裂;n2與nh3的體積分數(shù)相等;v(n2) v(h2) v(nh3)=1 3 2;c(n2) c(h2) c(nh3)=1 3 2;溫度和體積一定時,n2的濃度不再變化;混合氣體的總物質的量不再變化;v正(n2)=v逆(nh3)。任務一任務二素養(yǎng)脈絡隨堂檢測答案: 解析:注意化學平衡的實質是正、逆反應速率相等,解題時要仔細分析。表示同一方向的反應速率,不能表示v(正