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文檔簡(jiǎn)介
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
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