選擇性必修1(人教版2019)第二章·化學反應速率化學平衡第二節

化學平衡第1課時化學平衡狀態溫顧知新對于一些反應，我們在進行化學計算時，從未關心過反應能否進行徹底的問題，即限度問題，各種反應物之間是一種“同歸于盡”或者“你死我活”的關系。它們不存在限度，即反應能進行徹底閱讀思考

某溫度下，在容積不變的密閉容器中，N2與H2反應足夠長時間后各物質的量不再改變，數據如下：各物質的起始量/mol充分反應后各物質的量/molN2H2NH3N2H2NH35150394合成氨反應有限度，原料無法轉化完全；只考慮化學反應速率不夠，還需考慮如何盡可能多地將原料轉化為產品。任何可逆反應在一定條件下都存在反應的限度。目錄可逆反應化學平衡狀態01化學平衡狀態的判斷02習學目標1,通過化學平衡狀態的建立過程，知道化學平衡是一種動態平衡。2,知道化學平衡狀態的特征，判斷反應是否達到化學平衡狀態。NO.1可逆反應化學平衡狀態工業生產中，只考慮化學反應速率是不夠的。2NH3

N2

+3H2

催化劑高溫、高壓反應物的轉化率多化學反應速率快生產效率合成氨反應是一個可逆反應，反應有限度，即反應不能進行徹底。1.可逆反應總結常見的可逆反應例1、當可逆反應2SO2+O22SO3達到平衡后，通入18O2，再次達到平衡時，18O存在于哪些分子中A、SO3、O2B、SO2、SO3

C、SO2、SO3、O2D、SO2、O2例2、將6molSO2和4molO2置于密閉容器中，在一定條件下讓他們充分反應。反應結束后容器中SO3的物質的量可能是A、

6mol

B、5mol

C、4molCBC可逆反應--三性雙向性雙同性共存性正反應和逆反應兩個方向同一條件，同時進行反應物和產物共存1、絕大多數的化學反應都有一定的可逆性，但有的逆反應傾向比較弱，習慣上稱為不可逆反應。2、在一定條件下，可達到化學反應的限度，即達到化學平衡狀態【友情提醒】

在一定條件下的可逆反應里，當正、逆反應的速率相等時，反應物和生成物的濃度均保持不變，即體系的組成不隨時間而改變，這表明該反應中物質的轉化達到了“限度”，這時的狀態我們稱之為化學平衡狀態，簡稱化學平衡。可逆反應速率相等濃度均保持不變限度反應物的轉化率最大

α

＝×100%反應物的減少量反應物的起始量轉化率強調三點對象：可逆反應實質：正反應速率=逆反應速率標志：反應混合物中各組分的濃度保持不變的狀態2、化學平衡狀態化學平衡狀態的特征：動態平衡，v正=v逆

≠0：v正=v逆

：各組分的濃度保持恒定：條件改變，原平衡被破壞，建立新的平衡。②等③動④定⑤變t1之后，反應處于平衡狀態反應速率t1

平衡狀態V(逆)時間V正條件變，平衡變：可逆反應①逆化學平衡狀態的建立反應物濃度最大，v(正)最大，生成物濃度為0，v(逆)為0反應物濃度逐漸減小，v(正)逐漸減小，生成物濃度由0逐漸增大，v(逆)從0逐漸增大V(正)=v(逆)，反應混合物中各組分的濃度保持不變反應開始時反應進行時達到平衡時一定條件下，把某可逆反應的反應物加入固定容積的密閉容器中，反應過程如下：t1V逆V正=V正V逆時間速率N2+3H22NH3高溫高壓催化劑2NH3N2+3H2高溫高壓催化劑以濃度為縱坐標，反應時間為橫坐標，畫出有關物質的濃度隨時間變化示意圖。以速率為縱坐標，反應時間為橫坐標，畫出反應速率隨時間變化示意圖。化學平衡的本質v(正)=v(逆)化學平衡的標志反應混合物中各組分的濃度保持不變。同一物質：v正

=

v逆；不同物質：正逆反應速率與系數成正比。變量不變（

）定量不變（

）√×練一練

某溫度下，在容積不變的密閉容器中，N2與H2反應足夠長時間后各物質的量不再改變，求H2的轉化率。各物質的起始量/mol充分反應后各物質的量/molN2H2NH3N2H2NH35150394起始量/mol變化量/mol平衡量/mol51502

64

α＝

×100%＝40%6mol15mol平衡時H2的轉化率

3

94

N2+3H22NH3思考交流怎樣證明一個可逆反應達到平衡狀態了？就是找證據：正逆相等：變量不變。NO.2化學平衡狀態的判斷①全部是氣體參與的等體積反應還是非等體積反應；②有固體參與的等體積反應還是非等體積反應。1.“兩審”一審題干條件:二審反應特點：是恒溫恒容、恒溫恒壓、恒容絕熱；同一物質，生成等于消耗。2.“兩標志”(1)直接標志（動態標志、本質）：(2)間接標志（靜態標志、現象）：“變量不變”如何理解

V正＝V逆

?同一物質：消耗的速率=生成的速率不同物質：要具正、逆兩個方向，且兩向速率之比=化學計量數之比例1：一定條件下，可逆反應N2+3H22NH3。（1）單位時間內，有1molN2消耗，同時有1molN2生成（2）單位時間內，有3molH2消耗，同時有2molNH3消耗（3）單位時間內，有1molN2生成，同時有2molNH3生成（4）斷開1molN≡N的同時有6molN—H斷裂以上均表示V(正)＝V(逆)1.直接標志：正逆相等可逆反應的正、逆反應速率可用各反應

物或生成物濃度的變化來表示。下列各關系中能說明反應已達到

平衡狀態的是（）A.3v正(N2)=v正(H2)B.v正(N2)=v逆(NH3)C.2v正(H2)=3v逆(NH3)D.v正(N2)=3v逆(H2)N2+3H2

2NH3C

如何理解反應混合物中各組分的濃度保持不變？①氣體的總物質的量不變②氣體的壓強不變③氣體的顏色不變④氣體的密度不變⑤氣體平均相對分子質量不變例2：在容器體積不變和其它條件不變以2NO2(g)N2O4(g)為例，分析化學反應是否達到平衡狀態：變量不變(2)含量關系：mB、nB、CB、質量分數wB、轉化率ɑB、顏色、絕熱容器內的溫度等不再變化時，可以證明反應達到了平衡狀態。其中的B指的是反應體系中的某一種物質，不是整體量。某種氣體的體積分數（即物質的量分數）φB不再變化時，要具體分析：第一類第二類請大家試著分析此反應中B、C的體積分數變化A(s)=B(g)+C(g)絕大多數情況下，體積分數φB不變，可以作為判斷平衡的依據個別情況例外，含量關系：A(s)B(g)+C(g)時間B的物質的量C的物質的量起始001min0.20.22min0.30.33min0.40.4…………我們發現：從反應開始起，φB=1/2、φC

=1/2。始終沒有改變，不是變量，不能作為判斷平衡狀態的依據思考：A(s)=2B(g)+C(g)，分析此反應中，氣體體積分數的變化例3：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

一定溫度下，在容積不變的密閉容器中進行合成氨反應以下哪些選項可以判斷反應已達到化學平衡狀態？①.N2的體積分數與NH3的相等②.c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2③.N2的物質的量不再變化④.H2的體積分數保持恒定⑤.N2、H2、NH3的總質量保持不變③④思考：我們已經知道反應前后，所有物質的總質量是不會變的，即質量守恒。那么總物質的量呢？也不變嗎？A(g)+B(g)?2C(g)時間nAnBnCn總起始11021min0.80.80.422min0.70.70.623min0.650.650.724min0.60.60.825min0.60.60.82…………A(g)+B(g)?C(g)時間nAnBnCn總起始1102.001min0.80.80.21.802min0.70.70.31.703min0.650.650.351.654min0.60.60.401.605min0.60.60.401.60…………保持不變逐漸減少你有什么發現？這些都不是某一種物質的數據，而是所有氣體的整體量。A(g)+B(g)?2C(g)A(g)+B(g)?C(g)氣體的總物質的量恒溫恒容時的壓強P恒溫恒壓時的體積V不變不變不變減少減少減少對于這三個量，若反應前后氣體系數不相等，則可以作為判斷依據2.間接標志：變量不變①混合氣體的總壓強、總體積、總物質的量不隨時間改變而———，（適用于—————————————）改變m+n≠p

的反應混合氣體的平均摩爾質量M，不再變化時，要具體分析：m總M=n總看氣體系數找固體分子、分母只要有一個是變量，M即可作為判斷平衡的依據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不變變思考：此反應的平均摩爾質量不再變化時，能

否證明反應達到平衡狀態？A(s)=B(g)+C(g)②混合氣體的平均相對分子質量恒溫恒容時，氣體的密度ρ不再變化時，要具體分析：m總ρ=V不會變找固體，若方程式中有固體，則氣體總質量會變化對于反應：A(s)+B(g)=C(g)mA+mB+mC不變（質量守恒）質量減少質量增加恒容時，凡是有固體參與的反應，其氣體密度都會變③混合氣體的密度【例4】在兩個恒容的密閉容器中進行下列兩個可逆反應：

甲：C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)

乙：CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)

現有下列狀態：①混合氣體平均相對分子質量不再改變

②恒溫時，氣體壓強不再改變③各氣體組成濃度相等

④體系中溫度保持不變⑤斷裂氫氧鍵速率是斷裂氫氫鍵速率的2倍

⑥混合氣體密度不變⑦單位時間內，消耗水質量與生成氫氣質量比為9：1

其中能表明甲、乙容器中反應都達到平衡狀態的是(

)A．①②⑤

B．③④⑥

C．⑥⑦

D．④⑤D（3）特殊標志：①對于有色物質參加反應，如果體系顏色不變，反應達到平衡②對于吸熱或放熱反應，如果體系溫度不變，反應達到平衡【例5】在一定溫度下的恒容容器中,當下列物理量不再發生變化時,表明反應:A(s)+3B(g)?2C(g)+D(g)已達平衡狀態的是（其中只有B氣體有顏色）A.混合氣體的壓強B.混合氣體的密度C.氣體的平均分子量D.氣體的顏色BCD動態標志靜態標志ν(正)=ν(逆)≠0變量不變同一物質:ν生成(A)

=ν消耗(A)不同物質：

v正(A):v逆(B)=化學計量數之比①各物質的m、n或

c

不變②各物質的百分含量不變(物質的量分數、質量分數、轉化率、產率等)③

顏色、溫度（絕熱體系）不再改變“正逆相等，變量不變”化學平衡狀態判定的小結1.能夠說明N2+3H22NH3反應在恒容容器中已達到平衡狀態的是①容器內N2、H2、NH3三者共存②容器內N2、H2、NH3三者的濃度相等③容器內N2、H2、NH3的濃度比恰為1:3:2④tmin內，生成2molNH3同時消耗1molN2⑤tmin內，生成1molN2同時消耗3molH2⑥某時間內斷裂3molH-H鍵的同時，斷裂6molN-H鍵⑦容器內質量不隨時間的變化而變化⑧容器內壓強不隨時間的變化而變化⑨容器內密度不再發生變化⑩容器內的平均摩爾質量不再發生變化⑤⑥⑩⑧練一練2.在恒容絕熱密閉容器中發生CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)，下列情況都能說明該反應已達到平衡狀態