化学平衡状态的标志和判断省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第1页一、教学目标：一、教学目标：1、了解化学反应可逆性，了解化学、了解化学反应可逆性，了解化学平衡涵义。平衡涵义。2、掌握到达平衡标志。、掌握到达平衡标志。3、学会判断化学反应是否到达平衡。、学会判断化学反应是否到达平衡。4、掌握等效平衡一些知识。、掌握等效平衡一些知识。第2页一、化学平衡概念。一、化学平衡概念。在在一一定定条条件件下下可可逆逆反反应应里里，正正反反应应和和逆逆反反应应速速率率相相等等，反反应应混混合合物物中中各各组组分分浓浓度度保保持持不不变变状状态态叫叫化化学学平平衡衡状状态态。它它建建立立与与反反应应路路径径无无关关，从从正正反反应应或或逆反应开始都能够建立平衡状态。逆反应开始都能够建立平衡状态。第3页二、到达平衡标志：二、到达平衡标志：1、逆：化学平衡研究对象是可逆反应，、逆：化学平衡研究对象是可逆反应，可逆反应不能进行到底，即反应过程中反可逆反应不能进行到底，即反应过程中反应物（生成物）不能全部转化为生成物应物（生成物）不能全部转化为生成物（反应物）。（反应物）。2、“动动”到达平衡时，到达平衡时，V正正=V逆逆0，即，即化学平衡是动态平衡，正反应和逆反应仍化学平衡是动态平衡，正反应和逆反应仍在继续进行。在继续进行。第4页3、等、等V正正=V逆逆它详细含义有两个方面它详细含义有两个方面（1）用用同同一一个个物物质质来来表表示示反反应应速速率率时时，该该物物质质生生成成速速率率与与消消耗耗速速率率相相等等。即即单单位位时时间间内内生生成成与与消消耗耗某某反反应应物物（生生成成物物）量量相等。相等。（2）用用不不一一样样种种物物质质来来表表示示反反应应速速率率时时速速率率不不一一定定相相等等但但必必须须符符合两方面合两方面（i）表表示示两两个个不不一一样样方向。方向。（ii）速速率率之之比比=浓浓度度改改变变量量之之比比=物物质质量量改改变变量量之之比比=化化学学方方程程式式中中对对应应化化学学计计量量数数之之比。比。第5页例：以下说法中，能够证实反应例：以下说法中，能够证实反应N2+3H22NH3已到达平衡状态是（已到达平衡状态是（）A 1个个NN键断裂同时，有键断裂同时，有3个个H-H键形成键形成B 1个个NN键断裂同时，有键断裂同时，有3个个H-H键断裂键断裂C 1个个NN键断裂同时，有键断裂同时，有6个个N-H键断裂键断裂D 1个个NN键断裂同时，有键断裂同时，有6个个N-H键形成键形成第6页 分析：分析：A、NN断裂代表正反应速率，断裂代表正反应速率，H-H键形成代表逆反应速率，且比值为键形成代表逆反应速率，且比值为1：2，正确。，正确。B、NN断裂，断裂，H-H断裂都只代表逆反应断裂都只代表逆反应速率，错误。速率，错误。C、N-H键断裂代表逆反应速率，键断裂代表逆反应速率，NN断断裂代表正反应速率，且裂代表正反应速率，且N2:NH3=1:2，正确正确D、表示反应速率方向一致，、表示反应速率方向一致，错误。错误。答案：答案：A、C第7页 4、定：因为、定：因为V正正=V逆逆0，所以同一瞬，所以同一瞬间，同一物质生成量等于消耗量。总结果间，同一物质生成量等于消耗量。总结果是混合体系中各组成成份物质量、质量，是混合体系中各组成成份物质量、质量，物质量浓度，各成份百分含量（体积分数、物质量浓度，各成份百分含量（体积分数、质量分数），转化率，等不随时间改变而质量分数），转化率，等不随时间改变而改变。或在反应过程中，某一直在改变物改变。或在反应过程中，某一直在改变物理量（如理量（如M、p、T等）等）某一时刻保持不变即到达了平衡。有气体某一时刻保持不变即到达了平衡。有气体参加可逆反应：参加可逆反应：（1）从反应混合气体平均相对分子质量）从反应混合气体平均相对分子质量M考虑考虑第8页（I）若各物质均为气体）若各物质均为气体对对于于非非等等摩摩反反应应，如如2SO2+O2 2SO3，M一定可做为平衡标志。一定可做为平衡标志。对对于于等等摩摩反反应应，H2+Cl2=2HCl，M一一定定不不能做为平衡标志。能做为平衡标志。（II）若若有有非非气气体体参参加加，不不论论等等摩摩非非等等摩摩反应，如反应，如C(s)+O2(g)CO2(g)，CO2(g)+C(s)2CO(g)，M一一定定可可标标志志到到达平衡。达平衡。第9页（2）从气体密度考虑）从气体密度考虑（I）当反应前后各成份均为气体时）当反应前后各成份均为气体时恒容：恒容：总为恒值，不能做平衡标志。总为恒值，不能做平衡标志。恒压：等摩反应，恒压：等摩反应，总为恒值，不能作总为恒值，不能作平平 衡标志。衡标志。非等摩反应，非等摩反应，为一定值时，可为一定值时，可做做 为平衡标志。为平衡标志。第10页（II）当有非气体物质参加时）当有非气体物质参加时恒容：恒容：为一定值时，可作平衡标志。为一定值时，可作平衡标志。恒压：恒压：为一定值时，可作平衡标志。为一定值时，可作平衡标志。第11页（3）从体系）从体系内部压强考虑：内部压强考虑：因为恒容、恒因为恒容、恒温条件下，温条件下，n(g)越大则压越大则压强强p就越大，就越大，则不论各成份则不论各成份是否均为气体，是否均为气体，只需考虑只需考虑n(g)。当当n(g)=0，即等摩反，即等摩反应则应则p为恒值，不能作平为恒值，不能作平衡标志。衡标志。n(g)0，则当，则当p一定一定时，可做平衡标志。时，可做平衡标志。第12页（4）从体系内部温度考虑：当化学平）从体系内部温度考虑：当化学平衡还未建立成平衡发生移动时，反应总衡还未建立成平衡发生移动时，反应总要放出或吸收热量，若为绝热体系，当要放出或吸收热量，若为绝热体系，当体系内温度一定时，则标志到达平衡。体系内温度一定时，则标志到达平衡。第13页练习练习1：可逆反应。：可逆反应。2HI(g)H2(g)+I2(g)在在密闭容器中进行，当以下密闭容器中进行，当以下4项中某项不取随项中某项不取随时间改变时，才能说明反应已达平衡（时间改变时，才能说明反应已达平衡（）A 容器内压强容器内压强 B 平均相对分子质量平均相对分子质量C 各组分浓度各组分浓度 D 混合气体颜色混合气体颜色第14页 分析：该反应是一个气体体积不变反应，分析：该反应是一个气体体积不变反应，在任何情况下，混合气体质量、物质量，平均在任何情况下，混合气体质量、物质量，平均相对分子质量保持不变，在恒容下，气体密度相对分子质量保持不变，在恒容下，气体密度保持不变；在恒温、恒容下，气体压强极难不保持不变；在恒温、恒容下，气体压强极难不变。反应混合物中只有变。反应混合物中只有I2(g)有颜色，混合气有颜色，混合气体颜色不变，说明体颜色不变，说明I2(g)浓度不变，反应到达浓度不变，反应到达平衡。平衡。答案：答案：C D注意：对于反应前后气体体积不变反应，通常注意：对于反应前后气体体积不变反应，通常不能用物质量、容器压强，气体密度平均相对不能用物质量、容器压强，气体密度平均相对分子质量等是否改变作为判断平衡状态标志。分子质量等是否改变作为判断平衡状态标志。第15页 练习练习2：在一定条件下，反应：在一定条件下，反应2A(g)+2B(g)3C(g)+D(g)到达平衡状态到达平衡状态标志是（标志是（）A 单位时间内生成单位时间内生成2n molA，同时生成，同时生成n molDB 容器内压强不随时间而改变容器内压强不随时间而改变C 单位时间内生成单位时间内生成n molB，同时消耗，同时消耗1.5n molCD 容器内混合气体密度不随时间而改变容器内混合气体密度不随时间而改变第16页 分析：分析：A：生成：生成A指逆反应方向，生指逆反应方向，生成成D指正反应方向指正反应方向 符合化学计量数符合化学计量数比，比，A正确。正确。B：因为此反应为等摩反应，压强一直不：因为此反应为等摩反应，压强一直不变，所以此反应压强不能做为平衡标志。变，所以此反应压强不能做为平衡标志。C：生成：生成B方向指逆反应方向，消耗方向指逆反应方向，消耗C方向方向也指逆反应方向，方向一致，也指逆反应方向，方向一致，C错误。错误。D：因为此反应物质皆为气体，且又是等：因为此反应物质皆为气体，且又是等摩反应，所以密度一直不变，此反应密度摩反应，所以密度一直不变，此反应密度不能做为平衡标志。不能做为平衡标志。答案：答案：A第17页 练习练习3：在一定条件下，化学反应在一定条件下，化学反应N2+3H2 2NH3到达平衡，以下说法正确是（到达平衡，以下说法正确是（）A 容器内平均相对分子质量不随时间改变容器内平均相对分子质量不随时间改变B N2、H2、NH3浓度之比为浓度之比为1:3:2C N2降低速率和降低速率和NH3降低速率之比为降低速率之比为1:2D 气体体积为初始体积气体体积为初始体积第18页分析：因为分析：因为M=而此反应又为非等摩而此反应又为非等摩反应，反应，M不随时间改变相当于不随时间改变相当于C固定，固定，M可做为平衡标志，可做为平衡标志，A正确。正确。B、因为物质浓度改变量之比、因为物质浓度改变量之比=化学方程式化学方程式计量比，所以若计量比，所以若N2、H2、NH3以以1:3:2百分百分比投料，则任何情况下比投料，则任何情况下N2:H2:NH3浓度比都浓度比都等于等于1:3:2。第19页C、N2降低指正反应，降低指正反应，NH3降低指逆反应，降低指逆反应，C正确。正确。D、因为此反应体积降低量恰好为原来初、因为此反应体积降低量恰好为原来初始体积二分之一，所以任何情况下气体体始体积二分之一，所以任何情况下气体体积都为初始体积积都为初始体积 D错误。错误。答案为答案为A、C第20页练习练习4：在一定条件下，反应：在一定条件下，反应2NO+O2 2NO2到达平衡标志（到达平衡标志（）A NO、O2、NO2分子数目比是分子数目比是2:1:2B 反应混合物中各组成物质浓度相等反应混合物中各组成物质浓度相等C 混合气体颜色不再发生改变混合气体颜色不再发生改变D 混合气体平均相对分子质量不变混合气体平均相对分子质量不变第21页 分析：若起始投料分析：若起始投料NO:O2:NO2=2:1:2，任何状态下，任何状态下NO、O2、NO2分子数目之比分子数目之比都为都为2:1:2 A错误。错误。B、平衡标志是浓度固定，而不是浓度相、平衡标志是浓度固定，而不是浓度相等，所以等，所以B错误。错误。C、混合气体颜色是由、混合气体颜色是由NO2浓度决定，颜色浓度决定，颜色不再发生改变，说明不再发生改变，说明NO2浓度固定，浓度固定，C正正确。确。D、因为体系中物质皆为气体，且该反应、因为体系中物质皆为气体，且该反应为非等摩反应，所以平均分子量能够做为为非等摩反应，所以平均分子量能够做为平衡标志，平衡标志，D正确。正确。答案：答案：C、D第22页练习练习5：在：在2NO2 N2O4可逆反应中，以下状态可逆反应中，以下状态属平衡状态是（属平衡状态是（）A V正正=V逆逆0时状态时状态B NO2全部转变成全部转变成N2O4状态状态C NO2=N2O4状态状态D N2O4不再分解状态不再分解状态E 混合物中，混合物中，NO2百分含量不再改变状态百分含量不再改变状态F NO2分子数与分子数与N2O4分子数比值为分子数比值为2:1状态状态G 体系颜色不再发生改变状态体系颜色不再发生改变状态第23页 分析：化学反应到达平衡时，分析：化学反应到达平衡时，V正正=V逆逆，但反应仍在进行，反应速率不为零，故但反应仍在进行，反应速率不为零，故A正确。正确。平衡时，各组分百分含量保持不变，但并平衡时，各组分百分含量保持不变，但并不一定存在不一定存在NO2等于等于N2O4，或二者分子，或二者分子数之比为数之比为2:1情况，所以情况，所以C、F错误，错误，E正确。正确。因为该反应是可逆反应，反应不能进行到因为该反应是可逆反应，反应不能进行到底，达平衡时，存在着反应物与生成物共底，达平衡时，存在着反应物与生成物共存体系。故存体系。故B错误。错误。第24页对于对于2NO2 N2O4这个详细反应而言，因这个详细反应而言，因为为NO2呈棕色而呈棕色而N2O4无色，达平衡时各组无色，达平衡时各组分百分含量保持不变，体系颜色也就不再分百分含量保持不变，体系颜色也就不再改变。改变。答案：答案：A、E、G第25页 5、变：改变影响化学平衡条件，平、变：改变影响化学平衡条件，平衡就被破坏，正逆反应速率不再相等，平衡就被破坏，正逆反应速率不再相等，平衡发生移动，直至建立新平衡。衡发生移动，直至建立新平衡。6、化学平衡建立与反应路径无关化学平衡建立与反应路径无关。同一可逆反应，只有条件相同（即温度、同一可逆反应，只有条件相同（即温度、压强相同）并按化学方程式计量数对应量压强相同）并按化学方程式计量数对应量配比，使容器中总质量保持不变，则不论配比，使容器中总质量保持不变，则不论从正反应开始，还是从逆反应开始，或正、从正反应开始，还是从逆反应开始，或正、逆反应同时开始，最终都会到达同一平衡逆反应同时开始，最终都会到达同一平衡状态。状态。第26页二、等效平衡二、等效平衡1、对于同一可逆反应，当外界条件不变时，、对于同一可逆反应，当外界条件不变时，反应不论从正反应开始，还是从逆反应开反应不论从正反应开始，还是从逆反应开始都可建立同一平衡状态。始都可建立同一平衡状态。2、等效平衡类型、等效平衡类型（1）恒温恒容时非等摩反应，物料相当。）恒温恒容时非等摩反应，物料相当。如如2SO2+O2 2SO2，恒容时，充入，恒容时，充入2molSO2、1molO2和充入和充入2molSO3时等效。时等效。第27页 练习：在一定温度下，把练习：在一定温度下，把2mol SO2和和1mol O2通入一个一定容积密闭容器里，通入一个一定容积密闭容器里，发生以下反应：发生以下反应：2SO2+O2 2SO3，当此，当此反应进行到一定程度时，反应混合物就处反应进行到一定程度时，反应混合物就处于化学平衡状态，现在该容器中维持温度于化学平衡状态，现在该容器中维持温度不就，令不就，令a、b、c分别代表初始加入分别代表初始加入SO2、O2和和SO3物质量（物质量（mol）。如）。如a、b、c取不取不一样数值，它们必须满足一定相互关系，一样数值，它们必须满足一定相互关系，才能确保到达平衡时，反应混合物中三种才能确保到达平衡时，反应混合物中三种气体体积分数仍跟上述平衡时完全相同，气体体积分数仍跟上述平衡时完全相同，请填写以下空白：请填写以下空白：催化剂催化剂第28页（1）若）若a=0，b=0，则，则c=_。（2）若）若a=0.5，则，则b=_和和c=_。（3）a、b、c必须满足普通条件是（请用两必须满足普通条件是（请用两个方程式表示，其中一个只含个方程式表示，其中一个只含a，c另一个只另一个只含含b，c_ _。解题思绪：相关气体物质量不论取何值，都解题思绪：相关气体物质量不论取何值，都把它转化成最初给定气体物质量，若其值与把它转化成最初给定气体物质量，若其值与题干给出量相同，则符合题意。题干给出量相同，则符合题意。第29页 依据恒容非等摩反应，物料相当依据恒容非等摩反应，物料相当C=2。a=0.5mol与最初给定物质量与最初给定物质量2mol差差1.5mol，因为，因为SO2和和SO3化学计量数相等：化学计量数相等：C=1.5mol。又。又O2与与SO3化学计量数之比为化学计量数之比为1:2，b+=1 b=0.25mol。把把a、b、c转化为最初给定物量量，即转化为最初给定物量量，即C0，则，则SO2、O2分别为分别为2mol、1mol即等即等效，也就是说必须符合效，也就是说必须符合a+c=2 b+=1。答案答案：（：（1）c=2 （2）b=0.25 c=1.5 （3）a+c=2 2b+c=2第30页（2）恒温恒容时等摩反应，恒温恒压时）恒温恒容时等摩反应，恒温恒压时等摩与非等摩反应。因为这三种情况改变等摩与非等摩反应。因为这三种情况改变浓度，平衡不移动，符合物料比即可。浓度，平衡不移动，符合物料比即可。如如VL带活塞容器，保持带活塞容器，保持t和和1标准大气标准大气压，分别投入压，分别投入2mol N2和和5mol H2，4mol N2和和10mol H2建立平衡时，两容器中建立平衡时，两容器中NH3质量分数相等。质量分数相等。第31页 点评：同学们能够在了解基础上记住以点评：同学们能够在了解基础上记住以下下“等效平衡等效平衡”规律：在定温，定容条件下，规律：在定温，定容条件下，只改变起始时加入物质物质量，如经过可逆只改变起始时加入物质物质量，如经过可逆反应化学计量数比换算成化学方程式同二分反应化学计量数比换算成化学方程式同二分之一边物质物质量与原平衡相同，则平衡等之一边物质物质量与原平衡相同，则平衡等效。效。在定温、定压下，改变起始时加入物质在定温、定压下，改变起始时加入物质物质量，只要按化学计量数换算成化学方程物质量，只要按化学计量数换算成化学方程式同二分之一边物质量之比与原平衡相同，式同二分之一边物质量之比与原平衡相同，抵达平衡后与原平衡等效。抵达平衡后与原平衡等效。第32页