化学平衡的标志和判断.pptx

一、教学目的：一、教学目的：1、了解化学反应的可逆性，理解化、了解化学反应的可逆性，理解化学平衡的涵义。学平衡的涵义。2、掌握达到平衡的标志。、掌握达到平衡的标志。3、学会判断化学反应是否达到平衡。、学会判断化学反应是否达到平衡。4、掌握等效平衡的一些知识。、掌握等效平衡的一些知识。一、化学平衡的概念。一、化学平衡的概念。在在一一定定条条件件下下的的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的的浓浓度度保保持持不不变变的的状状态态叫叫化化学学平平衡衡状状态态。它它的的建建立立与与反反应应途途径径无无关关，从从正正反反应应或或逆逆反反应应开开始始都都可可以以建建立立平平衡状态。衡状态。二、达到平衡的标志：二、达到平衡的标志：1、逆：化学平衡研究的对象是可逆反应，、逆：化学平衡研究的对象是可逆反应，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”达到平衡时，达到平衡时，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。3、等、等V正正=V逆逆它的具体含义有两个方面它的具体含义有两个方面（1）用用同同一一种种物物质质来来表表示示反反应应速速率率时时，该该物物质质的的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）的量相等。的量相等。（2）用用不不同同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合两方面两方面（i）表表示示两两个个不不同同的的方向。方向。（ii）速速率率之之比比=浓浓度度的的变变化化量量之之比比=物物质质的的量量的的变变化化量量之之比比=化化学学方方程程式式中中相相应应的的化化学学计量数之比。计量数之比。例：下列说法中，可以证明反应例：下列说法中，可以证明反应N2+3H22NH3已达到平衡状态的是（已达到平衡状态的是（）A 1个个NN键断裂的同时，有键断裂的同时，有3个个H-H键形成键形成B 1个个NN键断裂的同时，有键断裂的同时，有3个个H-H键断裂键断裂C 1个个NN键断裂的同时，有键断裂的同时，有6个个N-H键断裂键断裂D 1个个NN键断裂的同时，有键断裂的同时，有6个个N-H键形成键形成 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、表示反应速率的方向一致，、表示反应速率的方向一致，错误。错误。答案：答案：A、C 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，同一物质的生成量等于消耗量。总的间，同一物质的生成量等于消耗量。总的结果是混合体系中各组成成分的物质的量、结果是混合体系中各组成成分的物质的量、质量，物质的量浓度，各成分的百分含量质量，物质的量浓度，各成分的百分含量（体积分数、质量分数），转化率，等不（体积分数、质量分数），转化率，等不随时间变化而变化。或在反应过程中，某随时间变化而变化。或在反应过程中，某一直在变化的物理量，（如一直在变化的物理量，（如M、p、T等）等）某一时刻保持不变即达到了平衡。有气体某一时刻保持不变即达到了平衡。有气体参与的可逆反应：参与的可逆反应：（1）从反应混合气体的平均相对分子质量）从反应混合气体的平均相对分子质量M考虑考虑（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与与，无无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达达到到平衡。平衡。（2）从气体密度考虑）从气体密度考虑（I）当反应前后各成分均为气体时）当反应前后各成分均为气体时恒容：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。（II）当有非气体物质参与时）当有非气体物质参与时恒容：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。（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，则无论各成份则无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。（4）从体系内部温度考虑：当化学平）从体系内部温度考虑：当化学平衡尚未建立成平衡发生移动时，反应总衡尚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，则标志达到平衡。体系内温度一定时，则标志达到平衡。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，当下列密闭容器中进行，当下列4项中某项不取随项中某项不取随时间变化时，才能说明反应已达平衡（时间变化时，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 分析：该反应是一个气体体积不变的反应，分析：该反应是一个气体体积不变的反应，在任何情况下，混合气体的质量、物质的量，在任何情况下，混合气体的质量、物质的量，平均相对分子质量保持不变，在恒容下，气体平均相对分子质量保持不变，在恒容下，气体的密度保持不变；在恒温、恒容下，气体压强的密度保持不变；在恒温、恒容下，气体压强很难不变。反应混合物中只有很难不变。反应混合物中只有I2(g)有颜色，混有颜色，混合气体的颜色不变，说明合气体的颜色不变，说明I2(g)的浓度不变，反的浓度不变，反应达到平衡。应达到平衡。答案：答案：C D注意：对于反应前后气体体积不变的反应，通注意：对于反应前后气体体积不变的反应，通常不能用物质的量、容器的压强，气体的密度常不能用物质的量、容器的压强，气体的密度平均相对分子质量等是否变化作为判断平衡状平均相对分子质量等是否变化作为判断平衡状态的标志。态的标志。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)达到平衡状态达到平衡状态的标志是（的标志是（）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 容器内的压强不随时间而变化容器内的压强不随时间而变化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变化容器内混合气体密度不随时间而变化 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：由于此反应为等摩反应，压强始终不：由于此反应为等摩反应，压强始终不变，所以此反应压强不能做为平衡的标志。变，所以此反应压强不能做为平衡的标志。C：生成：生成B的方向指逆反应方向，消耗的方向指逆反应方向，消耗C的的方向也指逆反应方向，方向一致，方向也指逆反应方向，方向一致，C错误。错误。D：由于此反应物质皆为气体，且又是等：由于此反应物质皆为气体，且又是等摩反应，所以密度始终不变，此反应密度摩反应，所以密度始终不变，此反应密度不能做为平衡的标志。不能做为平衡的标志。答案：答案：A 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达到平衡，下列说法正确的是（达到平衡，下列说法正确的是（）A 容器内平均相对分子质量不随时间变化容器内平均相对分子质量不随时间变化B N2、H2、NH3的浓度之比为的浓度之比为1:3:2C N2减少的速率和减少的速率和NH3减少的速率之比为减少的速率之比为1:2D 气体体积为初始体积的气体体积为初始体积的分析：由于分析：由于M=而此反应又为非等摩而此反应又为非等摩反应，反应，M不随时间变化相当于不随时间变化相当于C固定，固定，M可做为平衡的标志，可做为平衡的标志，A正确。正确。B、由于物质的浓度变化量之比、由于物质的浓度变化量之比=化学方程化学方程式计量比，所以若式计量比，所以若N2、H2、NH3以以1:3:2的的比例投料，则任何状况下比例投料，则任何状况下N2:H2:NH3的浓的浓度比都等于度比都等于1:3:2。C、N2的减少指正反应，的减少指正反应，NH3的减少指逆的减少指逆反应，反应，C正确。正确。D、由于此反应体积减少的量恰好为原来、由于此反应体积减少的量恰好为原来初始体积的一半，所以任何状况下气体体初始体积的一半，所以任何状况下气体体积都为初始体积的积都为初始体积的 D错误。错误。答案为答案为A、C练习练习4：在一定条件下，反应：在一定条件下，反应2NO+O2 2NO2达到平衡的标志（达到平衡的标志（）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的浓度相等反应混合物中各组成物质的浓度相等C 混合气体的颜色不再发生变化混合气体的颜色不再发生变化D 混合气体的平均相对分子质量不变混合气体的平均相对分子质量不变 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、平衡的标志是浓度固定，而不是浓度、平衡的标志是浓度固定，而不是浓度相等，所以相等，所以B错误。错误。C、混合气体的颜色是由、混合气体的颜色是由NO2的浓度决定，的浓度决定，颜色不再发生变化，说明颜色不再发生变化，说明NO2的浓度固定，的浓度固定，C正确。正确。D、由于体系中物质皆为气体，且该反应、由于体系中物质皆为气体，且该反应为非等摩反应，所以平均分子量可以做为为非等摩反应，所以平均分子量可以做为平衡标志，平衡标志，D正确。正确。答案：答案：C、D练习练习5：在：在2NO2 N2O4的可逆反应中，下列状的可逆反应中，下列状态属平衡状态的是（态属平衡状态的是（）A V正正=V逆逆0时的状态时的状态B NO2全部转变成全部转变成N2O4的状态的状态C NO2=N2O4的状态的状态D N2O4不再分解的状态不再分解的状态E 混合物中，混合物中，NO2的百分含量不再改变的状态的百分含量不再改变的状态F NO2的分子数与的分子数与N2O4分子数的比值为分子数的比值为2:1的状的状态态G 体系的颜色不再发生变化的状态体系的颜色不再发生变化的状态 分析：化学反应达到平衡时，分析：化学反应达到平衡时，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，各组分的百分含量保持不变，但平衡时，各组分的百分含量保持不变，但并不一定存在并不一定存在NO2等于等于N2O4，或二者分，或二者分子数之比为子数之比为2:1的情况，所以的情况，所以C、F错误，错误，E正确。正确。由于该反应是可逆反应，反应不能进行到由于该反应是可逆反应，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的体系。故存的体系。故B错误。错误。对于对于2NO2 N2O4这个具体的反应而言，这个具体的反应而言，由于由于NO2呈棕色而呈棕色而N2O4无色，达平衡时各无色，达平衡时各组分的百分含量保持不变，体系的颜色也组分的百分含量保持不变，体系的颜色也就不再改变。就不再改变。答案：答案：A、E、G 5、变：改变影响化学平衡的条件，、变：改变影响化学平衡的条件，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，直至建立新的平衡。平衡发生移动，直至建立新的平衡。6、化学平衡的建立与反应的途径无关。、化学平衡的建立与反应的途径无关。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的相应压强相同）并按化学方程式计量数的相应量配比，使容器中总质量保持不变，则无量配比，使容器中总质量保持不变，则无论从正反应开始，还是从逆反应开始，或论从正反应开始，还是从逆反应开始，或正、逆反应同时开始，最终都会达到同一正、逆反应同时开始，最终都会达到同一平衡状态。平衡状态。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，反应无论从正反应开始，还是从逆反应开反应无论从正反应开始，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。练习：在一定温度下，把练习：在一定温度下，把2mol SO2和和1mol O2通入一个一定容积的密闭容器里，通入一个一定容积的密闭容器里，发生如下反应：发生如下反应：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分别代表初始加入的分别代表初始加入的SO2、O2和和SO3的物质的量（的物质的量（mol）。如）。如a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时，反应混相互关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的体积分数仍跟上述平衡合物中三种气体的体积分数仍跟上述平衡时的完全相同，请填写下列空白：时的完全相同，请填写下列空白：催化剂催化剂（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必须满足的一般条件是（请用必须满足的一般条件是（请用两个方程式表示，其中一个只含两个方程式表示，其中一个只含a，c另一个另一个只含只含b，c_ _。解题思路：有关气体的物质的量不论取何值，解题思路：有关气体的物质的量不论取何值，都把它转化成最初给定气体的物质的量，若都把它转化成最初给定气体的物质的量，若其值与题干给出的量相同，则符合题意。其值与题干给出的量相同，则符合题意。根据恒容非等摩反应，物料相当根据恒容非等摩反应，物料相当C=2。a=0.5mol与最初给定的物质的量与最初给定的物质的量2mol差差1.5mol，因为，因为SO2和和SO3的化学计量数相等：的化学计量数相等：C=1.5mol。又。又O2与与SO3的化学计量数之比的化学计量数之比为为1:2，b+=1 b=0.25mol。把把a、b、c转化为最初给定的物量的量，转化为最初给定的物量的量，即即C0，则，则SO2、O2分别为分别为2mol、1mol即即等效，也就是说必须符合等效，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（2）恒温恒容时的等摩反应，恒温恒压）恒温恒容时的等摩反应，恒温恒压时的等摩与非等摩反应。由于这三种情况时的等摩与非等摩反应。由于这三种情况改变浓度，平衡不移动，符合物料比即可。改变浓度，平衡不移动，符合物料比即可。如如VL带活塞的容器，保持带活塞的容器，保持t和和1标准大标准大气压，分别投入气压，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。点评：同学们可以在理解的基础上记住点评：同学们可以在理解的基础上记住以下以下“等效平衡等效平衡”规律：在定温，定容条件规律：在定温，定容条件下，只改变起始时加入物质的物质的量，如下，只改变起始时加入物质的物质的量，如通过可逆反应的化学计量数比换算成化学方通过可逆反应的化学计量数比换算成化学方程式同一半边的物质的物质的量与原平衡相程式同一半边的物质的物质的量与原平衡相同，则平衡等效。同，则平衡等效。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的物质的量，只要按化学计量数换算成化学的物质的量，只要按化学计量数换算成化学方程式同一半边的物质的量之比与原平衡相方程式同一半边的物质的量之比与原平衡相同，到达平衡后与原平衡等效。同，到达平衡后与原平衡等效。