【課件】化學(xué)平衡狀態(tài)+課件高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

第二章

化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡

第二節(jié)

化學(xué)平衡第1課時(shí)化學(xué)平衡狀態(tài)

學(xué)習(xí)目標(biāo)從可逆反應(yīng)化學(xué)平衡狀態(tài)的建立過(guò)程，認(rèn)識(shí)化學(xué)平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡。2.熟知化學(xué)平衡狀態(tài)的特征，建立化學(xué)平衡狀態(tài)判斷方法的思維模式。如果你準(zhǔn)備開一家合成氨的工廠，從化學(xué)角度你應(yīng)該考慮哪些問(wèn)題來(lái)提高生產(chǎn)效益？多快好省反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率多化學(xué)反應(yīng)速率快效益好，日產(chǎn)量高節(jié)省成本化學(xué)平衡合成氨工廠氨氣在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，隨著人類社會(huì)的發(fā)展，對(duì)氨的需求量日益增長(zhǎng)。

新課導(dǎo)入

工業(yè)合成氨：2NH3N2

+3H2

催化劑高溫、高壓思考：如何提高生產(chǎn)效率呢？只要盡力提高化學(xué)反應(yīng)速率生產(chǎn)效率就一定高嗎？還需考慮反應(yīng)的限度，考慮如何盡可能多地將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品。一、可逆反應(yīng)回顧常見的可逆反應(yīng)：2SO3

2SO2

+O2

△催化劑2NH3N2

+3H2

催化劑高溫、高壓2HI

H2

+I2

H2CO3

CO2

+H2OH2SO3

SO2

+H2ONH3.H2O

NH3

+H2OHCl+HClO

Cl2

+H2ON2O4

2NO2

新知梳理1．可逆反應(yīng)的概念：在同一條件下，既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行，同時(shí)又可以向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)。要用“”代替“===”作為連接反應(yīng)物和生成物的符號(hào)。2.可逆反應(yīng)的特征：（1）雙向性2NH3N2

+3H2

催化劑高溫、高壓正反應(yīng)逆反應(yīng)v正

v正(N2)：N2的消耗速率

v正(H2)：H2的消耗速率

v正(NH3)：NH3的生成速率

v逆

v逆(N2)：N2的生成速率

v逆(H2)：H2的生成速率

v逆(NH3)：NH3的消耗速率

（2）雙同性：同一條件、同時(shí)進(jìn)行。思考：H2＋O22H2O與2H2O2H2↑＋O2↑互為可逆反應(yīng)嗎？不是，反應(yīng)條件不同。反應(yīng)物生成物結(jié)論：對(duì)于可逆反應(yīng)來(lái)說(shuō)，在一定條件下反應(yīng)物不可能全部轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，反應(yīng)只能進(jìn)行到一定的程度，這就是該化學(xué)反應(yīng)在這個(gè)條件下所能達(dá)到的限度。即無(wú)論進(jìn)行多長(zhǎng)時(shí)間，反應(yīng)物都不可能100％地全部轉(zhuǎn)化為生成物。思考：25℃時(shí)，合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：N2(g)

＋3H2(g)

2NH3(g)?H=-92.4kJ/mol在該溫度時(shí)，取1molN2和3molH2放在密閉容器中，在催化劑存在下進(jìn)行反應(yīng)，測(cè)得反應(yīng)放出的熱量總小于92.4kJ。其原因是__________________________________。該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，1molN2和3molH2不能完全化合生成2molNH3，所以，反應(yīng)放出的熱量總是小于92.4kJ。（3）共存性：可逆反應(yīng)不能進(jìn)行徹底，存在限度，達(dá)到限度時(shí)反應(yīng)物和生成物共存。2.反應(yīng)過(guò)程中：反應(yīng)物濃度——————，正反應(yīng)速率——————，生成物濃度——————，逆反應(yīng)速率——————。1.反應(yīng)剛開始時(shí)：反應(yīng)物濃度————，正反應(yīng)速率————，生成物濃度為———，逆反應(yīng)速率為———。最大最大00逐漸減小逐漸減小逐漸增大逐漸增大2NH3N2

+3H2

催化劑高溫、高壓二、化學(xué)平衡的建立過(guò)程合成氨反應(yīng)中有關(guān)物質(zhì)的濃度隨時(shí)間變化示意圖3.反應(yīng)過(guò)程中，正逆反應(yīng)速率如何變化？v正反應(yīng)

減慢，v逆反應(yīng)增大，直到v正反應(yīng)＝v逆反應(yīng)。4.v正反應(yīng)＝v逆反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)物和生成物濃度如何變化？化學(xué)平衡狀態(tài)。不再改變。5.v正反應(yīng)＝v逆反應(yīng)時(shí)反應(yīng)真的停止了嗎？沒(méi)有停止，處于動(dòng)態(tài)平衡中。6.這個(gè)狀態(tài)被命名為？圖像分析在分析化學(xué)問(wèn)題時(shí)，常會(huì)運(yùn)用反映相關(guān)量變化關(guān)系的圖像。例如，溶解度曲線、物質(zhì)濃度隨時(shí)間變化的曲線等。在結(jié)合化學(xué)反應(yīng)原理分析圖像時(shí)，應(yīng)注意下列幾點(diǎn)：（1）橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的含義。（2）曲線的斜率或者趨勢(shì)。（3）曲線上的特殊點(diǎn)，如起點(diǎn)、終點(diǎn)、交點(diǎn)和拐點(diǎn)等。（4）根據(jù)需要運(yùn)用輔助線，如等溫線、等壓線等。

方法導(dǎo)引面線點(diǎn)v

正v

逆t1反應(yīng)速率時(shí)間（t）0v

正=v

逆化學(xué)平衡狀態(tài)化學(xué)平衡狀態(tài)三、化學(xué)平衡狀態(tài)1.

化學(xué)平衡狀態(tài)的概念：在一定條件下的可逆反應(yīng)里，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)我們稱之為化學(xué)平衡狀態(tài)，簡(jiǎn)稱化學(xué)平衡。（v）達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)反應(yīng)達(dá)到該條件下物質(zhì)轉(zhuǎn)化的最大“限度”，即反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率最大。

α

＝

×100%反應(yīng)物的減少量反應(yīng)物的起始量轉(zhuǎn)化率：思考：化學(xué)平衡狀態(tài)有什么特點(diǎn)？如何判斷一個(gè)可逆反應(yīng)是否達(dá)到了化學(xué)平衡狀態(tài)。強(qiáng)調(diào)三點(diǎn)對(duì)象：可逆反應(yīng)實(shí)質(zhì)：正反應(yīng)速率=逆反應(yīng)速率標(biāo)志：反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)各組分的含量保持一定，各組分的濃度保持一定定等動(dòng)動(dòng)態(tài)平衡

υ正＝υ逆≠0逆研究對(duì)象為可逆反應(yīng)2.化學(xué)平衡狀態(tài)的特征（1）同一物質(zhì)：生成速率＝消耗速率，即

v正(A)＝v逆(A)。（2）不同物質(zhì)：符合：bv正(A)=av逆(B)。有正有逆，系數(shù)比例。同一個(gè)物質(zhì)，消耗速率（量）等于生成速率（量）。不同物質(zhì)，正逆反應(yīng)速率，系數(shù)成比例。（3）反應(yīng)物與生成物在單位時(shí)間物質(zhì)的量、質(zhì)量、化學(xué)鍵的斷裂和生成等的變化也能體現(xiàn)速率。如：aA(g)＋bB(g)?cC(g)

1.直接依據(jù)

——根據(jù)速率關(guān)系四、化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷標(biāo)志2.間接依據(jù)——變量不變首先分析該量是“變量”還是“恒量”，如為“恒量”，即隨反應(yīng)的進(jìn)行永遠(yuǎn)不變，則不能作為判斷平衡狀態(tài)的依據(jù)；如為“變量”，即該量隨反應(yīng)進(jìn)行而改變，當(dāng)其“不變”時(shí)，則為平衡狀態(tài)。（1）各組分的質(zhì)量、物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度（或顏色）、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、轉(zhuǎn)化率、絕熱容器溫度等總物質(zhì)的量不隨時(shí)間的延長(zhǎng)而改變（一定可以判斷）。（2）混合氣體的總壓強(qiáng)、總體積、總物質(zhì)的量、混合氣體的密度、平均摩爾質(zhì)量不隨時(shí)間的延長(zhǎng)而改變（具體情況具體分析）。變量不變從反應(yīng)開始到平衡之前始終變化，平衡后不再變①氣體的總物質(zhì)的量n、壓強(qiáng)p、體積V，要具體分析。A(g)+B(g)?2C(g)A(g)+B(g)?C(g)氣體的總物質(zhì)的量n恒溫恒容時(shí)的壓強(qiáng)p減少不變不變減少不變減少恒溫恒壓時(shí)的體積V不能作為判斷依據(jù)能作為判斷依據(jù)注意：反應(yīng)條件，是恒溫恒容、恒溫恒壓，還是絕熱恒容容器。反應(yīng)特點(diǎn)，反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量是否改變。特殊情況，是否有固體參加或生成，或固體的分解反應(yīng)。恒容時(shí)，凡是有固體參與的反應(yīng)，其氣體密度都會(huì)變。②恒溫恒容時(shí)，氣體的密度ρ不再變化時(shí)，要具體分析。ρ=m總V不會(huì)變氣體質(zhì)量增加例如對(duì)于反應(yīng)：A(s)+B(g)?C(g)mA+m

B=

mC

（質(zhì)量守恒）找固體，若方程式中有固體，則氣體總質(zhì)量會(huì)變化。找固體看氣體系數(shù)③混合氣體的平均摩爾質(zhì)量M，不再變化時(shí)，要具體分析。M=m總n總分子、分母只要有一個(gè)是變量，M即可作為判斷平衡的依據(jù)！A(g)+B(g)?2C(g)A(g)+B(g)?C(g)A(s)+B(g)?C(g)m總n總M不變不變不變不變變變變變不變1.填空題在一定溫度，恒容的容器中發(fā)A(s)+4B(g)?2C(g)+2D(g)氣體B有顏色，一段時(shí)間后，該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡，下列能說(shuō)明達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是______________（填序號(hào)）。①v正(B)＝2v逆(D)②各氣體的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)不再改變③混合氣體的顏色不再改變④B、C和D的濃度之比為2∶1∶1⑤混合氣體的總的物質(zhì)的量不再改變⑥混合氣體的壓強(qiáng)不再改變⑦混合氣體的密度不再改變⑧混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不再改變

隨堂練習(xí)①②③⑦⑧2.判斷題（1）合成氨反應(yīng)中，如果N2過(guò)量，則可以使H2完全消耗(

)（2）對(duì)于可逆反應(yīng)，若加入反應(yīng)物，則反應(yīng)先向正反應(yīng)方向進(jìn)行，停止后再向逆