2014-2015学年高中化学2-2-2化学反应的限度课件鲁科版必修2.

第2课时化学反应的限度1.可逆反应的定义在条件下向正、反两个方向进行的反应称为可逆反应。2．可逆反应的特点对可逆反应来说，在一定条件下，反应物全部转化成产物，反应只能进行到。笃学一可逆反应相同同时不可能一定程度3．可逆反应的书写在可逆反应的化学方程式中，用“”号代替“”号。===1.化学平衡状态的建立(1)当反应开始时，SO2和O2的浓度，因此，反应生成SO3的正反应速率；而SO3的浓度为零，因此，SO3分解生成SO2和O2的逆反应速率为(如下图所示)。(2)随着反应的进行，反应物SO2和O2的浓度逐渐，因此，正反应速率逐渐；生成物SO3的浓度逐渐，因此，逆反应速率逐渐(如下图所示)。笃学二化学反应的限度——化学平衡状态最大最大零减小减小增大增大(3)如果外界条件不发生变化，可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的不再随时间的延长而发生变化，反应好像“停滞”了。实际上，这时正反应和逆反应都依然在，只是在同一瞬间，正反应生成的三氧化硫的物质的量与逆反应消耗的三氧化硫的物质的量而已。此时，可逆反应达到_________(如图所示)。浓度进行相等平衡状态2．化学平衡状态的含义在一定条件下的进行到一定程度时，反应物和生成物的浓度，正反应速率与逆反应速率，这种状态称为化学平衡状态。3．化学平衡的特征(1)逆：只有反应才能在一定条件下建立化学平衡状态。(2)动：化学平衡是一种平衡。可逆反应不再随时间的延长而发生变化相等可逆动态(3)等：反应达到平衡时，v(正)v(逆)。(4)定：条件一定时，反应混合物的含量。(5)变：当改变时，平衡一般要发生。(6)无：建立平衡与途径。即在相同的条件下，一个可逆反应，不论是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，或者从两个反应方向同时开始，都可建立同一平衡状态。＝保持不变外界条件改变无关(1)降温：浸入冷水中的烧瓶里的气体混合物颜色变，这是因为温度降低后原平衡状态被，在新的条件下达到，导致二氧化氮浓度，四氧化二氮浓度。笃学三化学平衡移动1.探究温度对化学平衡的影响——实验探究可逆反应2NO2N2O4(正反应方向为放热反应)受温度的影响浅破坏新的平衡状态减小增加(2)升温：浸入热水中的烧瓶里的气体混合物颜色，这是因为温度升高后原平衡状态被破坏，在新的条件下达到，导致二氧化氮浓度，四氧化二氮浓度。(3)结论：当其他条件不变时，升高反应体系的温度，平衡向反应方向移动；降低反应体系的温度，平衡向反应方向移动。2．化学平衡移动的含义当条件改变时，原来的化学平衡将被，并在新的条件下建立，即发生化学平衡移动。变深新的平衡状态增加减小吸热放热破坏新的化学平衡3．影响化学平衡的因素(1)温度对化学平衡的影响当其他条件不变时，升高反应体系的温度，平衡向反应方向移动；降低反应体系的温度，平衡向反应方向移动。(2)浓度对化学平衡的影响在其他条件不变的情况下，增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向方向移动；反之，则向逆反应方向移动。吸热正反应放热(3)压强对化学平衡的影响在其他条件不变的情况下，增大压强会使化学平衡向着的方向移动；减小压强，会使平衡向着的方向移动。气体体积缩小气体体积增大【慎思1】对于可逆反应N2＋3H22NH3，用不同的物质来表示该反应的速率时，v正＝v逆的含义具体意义是什么？提示在该平衡体系中，涉及三种物质，从正、逆反应两方面讲，应当有六个反应速率值，即N2的消耗速率(v正)和生成速率(v逆)，H2的消耗速率(v正)和生成速率(v逆)以及NH3的生成速率(v正)和消耗速率(v逆)，v正＝v逆的具体意义有两点，一是同一物质的v正＝v逆，不同物质的v正、v逆应与计量数之比成正比才是真正意义的v正＝v逆，反应达平衡状态。如对于合成氨的反应，如果v(N2)消耗＝v(NH3)消耗并不是真正意义的正、逆反应速率相等，应该有2v(N2)消耗＝v(NH3)消耗才是真正意义的v正＝v逆，此时反应达平衡状态。【慎思2】某一可逆反应，一定条件下达到了平衡，①若化学反应速率改变，平衡一定发生移动吗？②若平衡发生移动，化学反应速率一定改变吗？提示①不一定，如反应前后气体体积不变的反应增大压强或使用催化剂，速率发生变化，但平衡不移动。②一定，化学平衡移动的根本原因就是外界条件改变，使v(正)≠v(逆)才发生移动的。【慎思3】可逆反应在一定条件下总会达到化学平衡，这里的“一定条件”指什么条件？提示通常包括一定的温度、浓度、压强等。【慎思4】对于反应CO＋H2O(g)CO2＋H2，如果起始加入的CO和H2O(g)分别为0.01mol和0.02mol，二者的浓度比为1∶2，反应进行时，二者的消耗速率相等吗？达到平衡时，二者的浓度比还是1∶2吗？提示二者无论以何种比例加入，消耗速率始终是相等的，达到平衡时，二者的浓度比不会是1∶2。【慎思5】升高温度，化学平衡会向着吸热反应的方向移动，此时放热反应方向的反应速率会减小吗？提示不会。升高温度，v吸和v放均增大，但二者增大的程度不同，前者增大的程度大于后者，故v吸与v放不再相等。v吸＞v放，原平衡被破坏，向着吸热反应方向移动，直至建立新的平衡。降温则相反。给出某一可逆反应，判断是否已达平衡状态，关键是紧紧围绕着“等”与“定”这两个基本特征来判断。1．根据“等”这个基本特征来判断化学平衡状态(1)正逆反应的描述应指明正、逆反应速率：①同一物质的消耗与生成；②反应物与生成物的消耗与生成。要点一|化学平衡状态的判断(2)速率相等①同一物质的反应速率相等；②不同物质的反应速率与对应化学方程式中各物质的系数成正比。(3)其他说法①同一物质化学键的断裂与化学键形成的量相等；②不同反应物间的化学键断裂与化学键形成的量与该化学方程式中各物质的系数成正比。2．根据“定”这个基本特征来判断化学平衡状态“定”是指条件一定时反应混合物的含量“保持不变”，并非是“相等”或“成比例”。(1)一定条件下，反应物的转化率最大或产物的产率最大的状态。(2)对于有颜色变化的可逆反应，颜色不再改变的状态。(3)对于反应前后气体体积改变的可逆反应，化学平衡状态的判断依据还有：反应混合物的平均相对分子质量不再变化的状态；反应混合物的密度不再变化的状态；反应混合物的压强不再变化的状态。【例1】(1)下列方法可以证明2HI(g)H2(g)＋I2(g)已达平衡状态的是________(填序号)。①单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolHI；②一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂；③百分组成w(H2)＝w(I2)时；④反应速率v(H2)＝v(I2)＝12v(HI)时；⑤c(HI)∶c(H2)∶c(I2)＝2∶1∶1时；⑥温度和体积一定，某一生成物浓度不再变化时；⑦温度和体积一定，容器内压强不再变化时；⑧条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化时；⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化时；⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化时。(2)在上述⑥～⑩的说法中能说明2NO2N2O4达到平衡状态的是________(填序号)。解析本题考查如何判断一个可逆反应是否达到平衡状态，解题的关键是掌握化学平衡状态的标志。观察第(1)题反应的特征可知：此反应在反应前后气体的体积不发生变化，即在反应的任何一个阶段，容器内压强不发生改变。气体的总质量不变、总的物质的量不变，因此混合气体的密度、平均相对分子质量均不发生改变。观察第(2)题反应的特征：反应前后气体体积发生改变，因此在反应未达到平衡状态时，混合气体的平均相对分子质量、混合气体的密度、容器内压强等都会发生改变，当反应处于平衡状态时，这些量都不再改变，此时c(NO2)恒定，颜色不再变化。答案(1)②⑥⑨(2)⑥⑦⑧⑨⑩化学平衡状态的最根本特征是正、逆反应速率相等，但在题目中有多种表述方法。在解题时，应具体问题具体分析，并明确题目的叙述是表示正反应速率还是逆反应速率等。【体验1】恒温、恒容的条件下对于N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＜0的反应，达到化学平衡状态的标志为()。A．断开一个NN键的同时有6个N—H键生成B．混合气体的密度不变C．混合气体的平均相对分子质量不变D．N2、H2、NH3分子数之比为1∶3∶2的状态答案C解析断开NN和生成N—H键均为正反应，因此A不能作为平衡状态的标志；根据公式ρ＝mV，反应过程中混合气体的质量m不变，恒温恒容条件下反应，则气体体积V始终不变，则密度ρ始终不变，因此B不能作为平衡状态的标志；相对分子质量可根据公式M＝mn判断，由于m不变，而反应过程中气体的物质的量n减小，只有达到平衡时n才不再减少，M不再改变，因此C可作为平衡状态的标志。某可逆反应达到平衡时，当改变外界条件引起化学反应速率发生相对的改变时，化学平衡就会被破坏，平衡发生移动。影响平衡移动的因素有温度、浓度、压强等，但改变压强是通过改变反应体系的体积来实现的。分析化学平衡移动的一般思路：要点二|化学平衡发生移动的判断说明：①增加固体或纯液体的量，由于浓度不变，所以化学平衡不移动。②通常指的加压就是通过缩小体系的容积达到的，而减压就是增大体系的容积达到的。③压强对固体和液体的浓度无影响，若平衡体系中无气体，则压强变化不能改变反应速率，平衡不移动。④加入催化剂，因催化剂使正、逆速率同等程度地加快，故不能使平衡发生移动。但能缩短达到平衡的时间。【例2】COCl2(g)CO(g)＋Cl2(g)正反应为吸热反应，当反应达到平衡时，有下列措施：①升温；②恒容通入稀有气体；③增加CO的浓度；④减压；⑤加催化剂；⑥恒压通入稀有气体。其中能提高COCl2转化率的是(转化率是参与反应的物质的物质的量与该物质初始时的物质的量之比)()。A．①②④B．①④⑥C．②③⑥D．③⑤⑥解析该题考查外界条件对化学平衡的影响。因COCl2分解的反应为正向气体物质的量增加的吸热反应，故升温、减压均可使平衡右移，提高COCl2的转化率；增大CO的浓度平衡左移，可降低COCl2的转化率；加催化剂、恒容通入稀有气体对平衡移动无影响，不改变COCl2的转化率；恒压通入稀有气体，必将引起容器体积增大，相当于减压，平衡右移，提高COCl2的转化率。答案B若为恒容容器，通入稀有气体，由于容器的体积不变，各组分的浓度保持不变，故反应速率不变，平衡也不移动；若为恒压容器，通入稀有气体，容器的体积膨胀，对于反应体系则相当于减压，平衡移动。【体验2】有一处于平衡状态的反应X(s)＋3Y(g)2Z(g)ΔH＜0。为了使平衡向生成Z的方向移动，应采取的措施是()。①升高温度；②降低温度；③增大压强；④减小压强；⑤加入催化剂；⑥及时分离出Z。A．①③⑤B．②③⑤C．②③⑥D．②④⑥解析解这类题目，关键是分析反应的特点，依此进行判断。对于题目中的反应，正反应方向是体积减小、放热的反应。由此，要使平衡向生成Z的方向移动，可采取降低温度、增大压强和及时分离出Z等措施。答案C要点三|化学平衡常用的计算方法——三段式法aA＋bBcC＋dD起始/moln始(A)n始(B)n始(C)n始(D)变化/molΔn(A)Δn(B)Δn(C)Δn(D)平衡/moln平(A)n平(B)n平(C)n平(D))计算中主要的定量关系：1．Δn(A)∶Δn(B)∶Δn(C)∶Δn(D)＝a∶b∶c∶d2．平衡量①反应物＝起始量－变化量②生成物＝起始量＋变化量3．各组分的体积分数(φ)φ(A)＝n平An平A＋n平B＋n平C＋n平D×100%4．转化率(α)α(A)＝ΔnAn始A＝×100%【例3】把6molA气体和5molB气体混合放入4L密闭容器中，在一定条件下发生反应：3A(g)＋B(g)2C(g)＋xD(g)，经5min达到平衡，此时生成C为2mol，测定D的平均反应速率为0.1mol·L－1·min－1，下列说法错误的是()。A．x＝2B．B的转化率为20%C．平衡时A的浓度为0.75mol·L－1D．恒温达到平衡时容器内的压强为开始的75%解析因n(D)＝v(D)·V·t＝0.1mol·L－1·min