1、第三节 化学平衡第1课时 化学平衡状态学 习 目 标 思 维 脉 络 1.了解化学反应的可逆性,了解可逆反应的定义、特点。2.了解化学平衡建立的过程,能用图像表示。3.理解化学平衡的特征。4.理解化学平衡移动的定义。自主阅读 自主检测 一、可逆反应与不可逆反应 1.可逆反应 在同一条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的反应。用“”表示。2.不可逆反应 有些反应的逆反应进行程度太小因而可忽略,把几乎完全进行的反应叫做不可逆反应,用“”号表示。例如:3.可逆反应的特点 Ba2+SO42-BaSO4。自主阅读 自主检测 二、化学平衡状态 1.化学平衡的建立 在一定条件下,把某一可逆
2、反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下:反应开始时v(正)最大,v(逆)为零|反应进行时反应物浓度逐渐减小v(正)逐渐减小;生成物浓度由零逐渐增大v(逆)从零开始逐渐增大|达到平衡时v(正)=v(逆),反应混合物中各组分的浓度保持不变 自主阅读 自主检测 以上过程可用下图表示:2.定义 在一定条件下的可逆反应里,正、逆两个方向的反应速率相等,反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持恒定的状态。自主阅读 自主检测 1.分析各选项中的各组反应,其中互为可逆反应的是()答案:B A.2KHCO3K2CO3+H2O+CO2K2CO3+H2O+CO22KHCO3B.CO2+H2OH2CO
3、3 H2CO3CO2+H2OC.NH3+HClNH4Cl NH4ClNH3+HClD.2NaCl2Na+Cl2 2Na+Cl22NaCl自主阅读 自主检测 2.在一定条件下,使NO和O2在一密闭容器中发生可逆反应,下列说法中不正确的是()A.反应开始时,正反应速率最大,逆反应速率为零 B.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后为零 C.随着反应的进行,逆反应速率逐渐增大,最后不变 D.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后不变 答案:B 情景导入知识点拨典例引领重难点 化学平衡状态的建立 情景一、观看右图,想象一下清晨上班高峰时,第一辆地铁开门时的情景,乘客们匆忙地涌过站台,跨上地铁。此时
4、,没有乘客是下车的,因为这是地铁的第一站。当地铁在线路中间的站点停靠时,更多的乘客上车,但同时也有越来越多的乘客下车了。如果将这辆地铁作为一个独立的考察对象,那么,它始发或到终点站时,乘客都是上车或都是下车。但是,在中间的站点时,乘客既有上车的又有下车的,不过最终地铁上的乘客总人数变化不大,因为下车的与上车的乘客人数大致相当。情景导入知识点拨典例引领重难点 情景二、在19世纪后期,人们发现炼铁高炉排出的高炉气中含有相当量的CO。有人认为是CO与铁矿石的接触时间不长所造成的。英国人耗巨资建成一个高大的炼铁高炉,以增加CO和铁矿石的接触时间,结果发现CO的含量仍然没有减少。情景导入知识点拨典例引领
5、重难点 讨论探究 (1)类比地铁上的情景,分析英国人耗巨资建成了一个高大的炼铁高炉,以增加CO和铁矿石的接触时间,为什么CO的含量仍然没有减少?(2)可逆反应的平衡状态是如何建立的?什么是化学平衡状态?化学平衡状态有何特点?如何判断一个可逆反应是否达到平衡状态?探究提示:(1)CO和铁矿石的反应是一个可逆反应,当正逆反应速率相等时,反应最终达到化学平衡状态,所以无论接触时间多长都不可能完全转化。情景导入知识点拨典例引领重难点(2)反应刚开始时,反应物浓度最大,正反应速率最大;生成物的浓度为0,逆反应速率为0。反应过程中,反应物浓度逐渐减小,正反应速率逐渐减小,生成物浓度逐渐增大,逆反应速率逐渐
6、增大。一定时间后,必然出现正反应速率=逆反应速率。此时,反应体系中各组分的浓度保持不变,这样的状态我们称之为化学平衡状态。我们常常用“动”“定”“变”三个字来概括化学平衡状态的特点。判断可逆反应是否达到平衡常常根据正反应速率是否等于逆反应速率,或各组分的浓度是否保持不变。情景导入知识点拨典例引领重难点 1.可逆反应(1)定义:在同一条件下既可以向正反应方向进行,同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。(2)特点:二同:a.相同条件下;b.正逆反应同时进行。一小:反应物与生成物同时存在,任一组分的转化率都小于100%。(3)表示:在方程式中用“”表示。情景导入知识点拨典例引领重难点 2.化学平衡状
7、态(1)定义:在一定条件下的可逆反应中,正反应速率与逆反应速率相等,反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。(2)化学平衡的建立:从正反应开始建立 从逆反应开始建立 情景导入知识点拨典例引领重难点(3)平衡特点:情景导入知识点拨典例引领重难点(4)化学平衡的移动:定义:在一定条件下,可逆反应达到化学平衡状态,如果改变影响平衡的条件(如浓度、压强、温度等),化学平衡状态被破坏,直至正、逆反应速率再次相等,在新的条件下达到新的化学平衡状态。这种现象称作平衡状态的移动,简称平衡移动。图示表示:情景导入知识点拨典例引领重难点 题型一 可逆反应特点的应用 例题1在密闭容器中进行反应:X2
8、(g)+Y2(g)2Z(g),已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1 molL-1、0.3 molL-1、0.2 molL-1,在一定条件下,当反应达到平衡时,各物质的浓度有可能是()A.Z为0.3 molL-1B.Y2为0.4 molL-1 C.X2为0.2 molL-1D.Z为0.4 molL-1 解析:该题可利用“极值法”判断,假设反应正向或逆向进行到底,求出各物质浓度的最大值和最小值,从而确定它们的浓度范围。假设反应正向进行到底:X2(g)+Y2(g)2Z(g)起始浓度/(molL-1)0.10.3 0.2 改变浓度/(molL-1)0.10.1 0.2 终态浓度/(molL-1)0
9、0.20.4 情景导入知识点拨典例引领重难点 假设反应逆向进行到底:X2(g)+Y2(g)2Z(g)起始浓度/(molL-1)0.10.3 0.2 改变浓度/(molL-1)0.10.10.2 终态浓度/(molL-1)0.20.4 0 平衡体系中各物质的浓度取值范围为X2(0,0.2),Y2(0.2,0.4),Z(0,0.4)。答案:A 情景导入知识点拨典例引领重难点 情景导入知识点拨典例引领重难点 成功体验1 导学号27760023在一个密闭容器中发生如下反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),反应过程中某一时刻测得SO2、O2、SO3的浓度分别为:0.2 molL-1、0.2 m
10、olL-1、0.2 molL-1,当反应达到平衡时,可能出现的数据是()A.c(SO3)=0.4 molL-1 B.c(SO2)=c(SO3)=0.15 molL-1 C.c(SO2)=0.25 molL-1 D.c(O2)=0.1 molL-1 情景导入知识点拨典例引领重难点 解析:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反应过程中某一时刻c(SO2)=0.2 molL-1,c(O2)=0.2 molL-1,c(SO3)=0.2 molL-1。若SO2全部转化为SO3,c(SO3)=0.2 molL-1+0.2 molL-1=0.4 molL-1,c(O2)=0.1 molL-1,由于是可逆
11、反应,无论是反应物或生成物都不可能转化完全,所以A、D两项错误;在某一时刻之后,无论平衡怎样移动,都不会出现c(SO2)=c(SO3)=0.15 molL-1这种情形,SO2与SO3的浓度都比原来减小,这显然违反了质量守恒定律。C项正确。答案:C 情景导入知识点拨典例引领重难点 题型二 平衡状态的判断 例题2在一定条件下能说明2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的是 。温度和体积一定,某一物质的浓度不再变化时 温度和体积一定,容器内压强不再变化时 条件一定,混合气体的平均相对分子质量不再变化时 温度和体积一定,混合气体的颜色不再变化时 温度和压强一定,混合气体的密度不再变化时 情景导入知识
12、点拨典例引领重难点 解析:中,只要有一种物质的浓度变化必然会导致另外的物质的浓度发生变化,因此只要有一种物质(固体或纯液体除外)浓度不变,其他物质的浓度也不会变化。该反应是反应前后气体体积发生改变的反应,所以当随着反应的进行压强不变时,可以用来判断反应达到了平衡状态。平衡混合物的平均相对分子质量不变时,平均摩尔质量不变,反应体系的总质量不变,n总也不变,即NO2、N2O4的物质的量也不再变化,可以用来判断反应达到了平衡状态。反应体系的颜色由NO2的浓度决定,颜色不变意味着NO2的浓度不变,是平衡状态的标志。温度、压强不变,气体的总质量不变,若密度不变意味着体积不再变化,即各组分的物质的量不再变
13、化,是平衡状态的标志。答案:M=总总情景导入知识点拨典例引领重难点 情景导入知识点拨典例引领重难点 情景导入知识点拨典例引领重难点 情景导入知识点拨典例引领重难点 成功体验2 可逆反应aA(g)+bB(g)cC(g)的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系式中能说明反应已达到平衡状态的是()A.av正(A)=bv正(B)B.bv正(A)=av逆(B)C.av正(C)=cv正(A)D.av正(A)=bv逆(B)解析:根据不同的物质表示化学反应速率之比等于化学反应方程式中计量数之比可以推出:bv正(A)=av正(B)即v正(B)=;根据B选项可知v逆(B)=。所以当v正(B
14、)=v逆(B),是化学平衡状态。答案:B 正()正()情景导入知识点拨典例引领重难点 成功体验3 一定温度下的恒容密闭容器中,下列叙述不能作为可逆反应A(g)+3B(g)2C(g)达到平衡状态的标志的是 。C的生成速率与C的消耗速率相等 单位时间内生成a mol A,同时生成3a mol B A、B、C的浓度不再变化 C的物质的量不再变化 混合气体的总压强不再变化 混合气体的总物质的量不再变化 单位时间消耗a mol A,同时生成3a mol B A、B、C的分子数之比为132 情景导入知识点拨典例引领重难点 解析:对平衡状态的判断,一定要根据实际反应逐项分析,只有能反映同一物质的v(正)=v
15、(逆),或者混合物中的某组分的浓度或百分含量保持不变,才能证明可逆反应达到了平衡状态。中,同一物质的生成速率与消耗速率相等,说明反应已达到平衡;中,表示的是同一方向的反应速率,不能说明反应已达到平衡;中,各组分的浓度不再变化,说明反应已达到平衡;中,C的物质的量不再变化,也就是C的浓度不再变化,说明反应已达到平衡;中,若反应正向进行,混合气体的总物质的量减小,压强减小,若反应逆向进行,混合气体的总物质的量增大,压强增大,混合气体的总压强不再变化,说明反应正向进行的速率和逆向进行的速率相同,即反应已达到平衡;中,由中的分析可知,混合气体的总物质的量不再变化,说明反应已达到平衡;中,消耗A的量与生
16、成B的量之比与它们在化学方程式中的计量数之比相等,也就是反应正向进行和逆向进行的速率相等,说明反应已达到平衡;情景导入知识点拨典例引领重难点 中,A、B、C的分子数之比为132只是反应进程中的某一时刻的状态,不能说明反应已达到平衡。答案:情景导入知识点拨典例引领重难点 题型三 化学平衡状态的移动 例题3已知反应mA(g)+nB(g)pC(g)Hv(逆),说明平衡均向正反应方向移动。答案:(1)向正反应方向移动(2)向正反应方向移动 情景导入知识点拨典例引领重难点 情景导入知识点拨典例引领重难点 情景导入知识点拨典例引领重难点 成功体验4 在容积恒定的密闭容器中进行反应2NO(g)+O2(g)2
17、NO2(g)H0。该反应的反应速率(v)随时间(t)变化的关系如右图所示。若t2、t4时刻只改变一个条件,下列说法不正确的是()A.在t1t2时,NO2的生成速率与氧气的消耗速率相等,反应已达到平衡状态 B.在t2时,v(正)v(逆),条件改变破坏原平衡,使反应正向进行,平衡向右移动 C.在t0t1时,v(正)v(逆),反应正向进行,t1时建立平衡 D.在t2、t4时,平衡的移动方向相同 答案:A 1 2 3 41.对于可逆反应2SO2+O2 2SO3,在混合气体中充入一定量的18O2足够长时间后,18O原子()A.只存在于O2中 B.只存在于SO3和O2中 C.只存在于SO2和O2中 D.存
18、在于SO2、SO3和O2中 解析:SO2和18O2反应生成了S18O3,S18O3又分解生成S18O2,故平衡混合物中含18O的分子有S18O2、18O2、S18O3。可逆反应中反应物和生成物共存。答案:D 1 2 3 42.在一定温度下,向a L密闭容器中加入1 mol X气体和2 mol Y气体,发生如下反应:X(g)+2Y(g)2Z(g)。此反应达到化学平衡的标志是()A.容器内气体密度不随时间变化 B.容器内各物质的浓度不随时间变化 C.容器内X、Y、Z的浓度之比为122 D.单位时间消耗0.1 mol X同时生成0.2 mol Z 解析:A项,该反应过程中,气体的质量和体积均不发生变
19、化,则气体密度保持不变;B项恰恰表示了化学平衡时各组分的浓度不再变化的情况;判断C项的正误可假设开始投入2 mol X、4 mol Y进行反应,当有1 mol X和2 mol Y反应生成2 mol Z时,X、Y、Z的浓度之比为122,但并不一定是达到平衡时的状态;D项中消耗X与生成Z均为正反应速率,没有表达正、逆反应速率相等的关系。答案:B 1 2 3 43.一定条件下,下列方法能证明可逆反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),一定达到平衡状态的是 。单位时间内消耗n mol N2的同时生成2n mol NH3;三个HH键断裂的同时有六个NH键断裂;N2与NH3的体积分数相等;v(N2)
20、v(H2)v(NH3)=132;c(N2)c(H2)c(NH3)=132;温度和体积一定时,N2的浓度不再变化;混合气体的总物质的量不再变化;v正(N2)=v逆(NH3)。1 2 3 4解析:解题时注意化学平衡的实质是正、逆反应速率相等,要仔细分析各项叙述中的反应速率。表示同一方向的反应速率,不能表示v(正)=v(逆),不正确。表示v(正)=v(逆),反应达到平衡,正确。平衡时各组分的体积分数保持不变,并不一定相等,不正确。是指单向反应速率,不正确。平衡时各组分的浓度保持不变,而不一定有固定的比例,不正确。平衡时,各组分的浓度保持不变,正确。此反应是气体分子数减小的反应,混合气体的总物质的量随
21、着反应进行的程度不同在发生着变化,当达到平衡时混合气体的总物质的量不再变化,正确。要将v正(N2)转化成v正(NH3),再判断是否相等,即一种物质表示的v(正)与另一种物质表示的v(逆)之比等于化学计量数之比时才是化学平衡状态,不正确。答案:1 2 3 44.在2 L密闭容器中,合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)达到平衡。请回答下列问题:(1)反应过程中:02 s内N2的物质的量由2 mol 变为1 mol,则v(H2)=。(2)能说明该反应已经达到平衡状态的是 。A.c(N2)=c(H2)=c(NH3)B.容器内压强保持不变 C.v(N2)=3v(H2)D.容器内气体的密度保持不变 解析:(1)v(H2)=3v(N2)=3=0.75 mol(Ls)-1。答案:(1)0.75 mol(Ls)-1(2)B 2mol-1mol2 L 2 s
