化学平衡状态

第二单元化学反应的方向和限度1、什么是可逆反应？2复习思考：（1）定义：在同一反应条件下，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反应。大部分化学反应都是可逆反应。注意：可逆反应总是不能进行到底，得到的总是反应物与生成物的混合物2SO2＋O2催化剂2SO32、氯水为什么是黄绿色的，其中含有哪些微粒？3复习思考：Cl2+H2OHCl+HClO3、点燃氢气和氧气的混合物可剧烈地化合生成水，电解水时又可生成氢气和氧气，这是不是一个可逆反应？为什么？4复习思考：（2）可逆反应的特点：①正反应和逆反应发生的条件相同；②反应物、生成物共同存在；③可逆反应有一定的限度，不能进行到底。可逆反应的情况思考：⑴开始瞬间各种物质的浓度，正、逆反应速率各有什么特征？⑵随着反应进行又有什么特征？⑶一段时间后有什么特征？c(SO2)、c(O2)最大，c(SO3)=0c(SO2)↓c(O2)↓c(SO3)↑；v(正)↓v(逆)↑c(SO2)c(O2)c(SO3)均不再变化2、化学平衡状态的建立v(正)=v(逆)且v(正)v(逆)v(正)最大,v(逆)=0P43交流与讨论2SO2+O22SO3P43交流与讨论时间速率O··正反应逆反应O时间浓度··生成物反应物当反应到一定时间，会达到这种状态：此时正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再发生变化。这种状态就叫做化学平衡状态。第二单元化学反应的方向和限度三、化学平衡状态1.化学平衡状态的定义指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。注意对象条件状态结果可逆反应一定V(正)=V(逆)≠0各组分的浓度保持不变2.化学平衡状态的特征动动态平衡：V(正)≠0；V(逆)≠0等定变V(正)＝V(逆)≠0c(B)或n(B)或φ(B)一定条件改变→平衡破坏→建立新平衡逆化学平衡的研究对象是可逆反应怎样理解v(正)=v(逆)？1.必须一个是正反应速率，一个是逆反应速率2.用不同物质表示的反应速率不能是表面上的数值相等，而应是本质意义相同（与计量数成正比）。怎样理解反应混合物中各组分的浓度保持不变？“各组分的浓度保持不变”不能理解为与方程式的化学计量数成正比。浓度的变化量与化学计量数成正比，而平衡浓度不一定与化学计量数成正比。怎样理解平衡与体系特征物理量的关系？本身就不随反应进行而变化的量不能做为平衡的标志。随反应进行而变化的量不再变化时，说明体系已达平衡。例题以xA(g)+yB(g)zC(g)为例，分析化学反应达到平衡状态的标志：例题(1)υ正=υ逆（本质特征）①同一种物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率。②不同的物质：速率之比等于方程式中各物质的计量数之比，但必须是不同方向的速率。(即一正一逆)(2)反应混合物中各组成成分的含量保持不变（外部表现）：①各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积（气体）、物质的量浓度均保持不变。②各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数均保持不变。③混合气体的总压、总体积、总物质的量、平均摩尔质量、混合气体的密度不随时间而改(x+y≠z)④反应物的转化率、产物的产率保持不变。(5)各反应物的转化率或各产物的产率保持不变注意（1）对于反应前后的气体物质的分子总数不相等的可逆反应（如2SO2+O22SO3）来说，可利用混合气体的总压、总体积、总物质的量是否随着时间的改变而改变来判断是否达到平衡。例题（2）对于反应前后气体物质的分子数相等的可逆反应：（如H2+I2(g)2HI），不能用此标志判断平衡是否到达，因为在此反应过程中，气体的总压、总体积、总物质的量都不随时间的改变而改变。例题（3）对于不同类型的可逆反应，某一物理量不变是否可作为平衡已到达的标志，取决于该物理量在平衡到达前（反应过程中）是否发生变化。若是则可；否则，不行。项目mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)是否平衡混合体系中各组分的含量各物质的物质的量或物质的量的分数一定各物质的质量或质量分数一定各气体的体积或体积分数一定总压强、总体积、总物质的量一定平衡平衡平衡不一定判断化学平衡状态的方法mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)是否平衡正、逆反应速率关系在单位时间内消耗了mmolA的同时生成了mmolA在单位时间内消耗了nmolB的同时消耗了pmolC在单位时间内生成了nmolB的同时消耗了qmolD（均指ひ逆）ひ(A)׃ひ(B)׃ひ(C)׃ひ(D)=m׃n׃p׃q，ひ正不一定等于ひ逆平衡平衡不一定不一定mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)是否平衡压强当m+n≠p+q时，总压力一定（其它条件一定）当m+n=p+q时，总压力一定（其它条件一定）混合气体的平均M当m+n≠p+q时，M一定当m+n=p+q时，M一定不一定不一定平衡平衡注意化学反应的特点密度ρC（s）+CO2（g）2CO（g）（ρ一定）N2（g）+3H2（g）2NH3（g）（ρ一定）H2（g）+I2（g2HI（g）（ρ一定）平衡不一定不一定23某温度下，可逆反应：N2（g）+3H2（g）===2NH3（g）在恒容的容器中反应达到平衡的标志是（）A．NH3的生成速率与NH3的分解速率相等。B．单位时间生成nmolN2，同时生成3nmolH2。C．N2、H2、NH3的分子数之比为1：3：2。D．N2、H2、NH3的物质的量浓度保持不变。E．容器中气体的密度保持不变。F．混合气体的平均摩尔质量保持不变。G．容器中气体的总压强保持不变。H.断裂3molH-H键的同时2molN-H键.I.3V正(H2)=2V逆(NH3)ADFG6、化学平衡的相关计算⑴基本模式——“三行式解法”转化浓度：mxnxpxqx平衡浓度：a-mxb-nxpxqx⑵基本关系②生成物：平衡浓度＝起始浓度＋转化浓度①反应物：平衡浓度＝起始浓度－转化浓度例：mA+nBpC+qD起始浓度：ab00(mol/L)(mol/L)(mol/L)③转化率α100%起始浓转化浓度)(α转化率度＝④气体的平均分子量mVρM总总nmM⑤几点定律恒温恒压下：气体的体积比等于物质的量之比，即气体的密度比等于摩尔质量之比，即恒温恒容下：气体的压强比等于物质的量之比，即2121nnVV2121MM2121nnPP3、等效平衡问题：外界条件相同时，可逆反应不论从正反应开始，还是从逆反应开始，还是正反应和逆反应同时开始，途径虽然不同，只要起始浓度相当，所建立的平衡是等效平衡，可以达到相同的平衡状态。例如：在425℃时，在1L密闭容器中进行反应：H2+I22HI,达到平衡。不论从正反应开始，还是从逆反应开始，可以达到相同的平衡状态。浓度/mol·L-1时间/s0.001.002.001.580.21浓度/mol·L-1t2HIH2或I20.001.002.001.580.21t1时间/sHIH2或I2从正反应开始从逆反应开始1mol2＋1molI22molHI相当于例题等效平衡恒温恒容条件下等效平衡的条件：对于mA(气)+nB(气)pC(气)+qD(气)若m+n=p+q，经换算成相当的反应物后，它们的物质的量或体积比一致时，则平衡状态相同。若m+n≠p+q经换算成相当的反应物后，若有相同的物料关系则平衡状态相同。例题下列哪些事实能够说明N2+3H22NH3反应在密闭容器中已达到平衡状态？①容器内N2、H2、NH3三者共存②容器内N2、H2、NH3三者浓度相等③容器内N2、H2、NH3的浓度比恰为1:3:2思考下列哪些事实能够说明N2+3H22NH3反应在密闭容器中已达到平衡状态？XXX⑥某时间内断裂3molH-H键的同时，断裂6molN-H键⑦容器内质量不随时间的变化而变化④tmin内生成1molNH3同时消耗0.5molN2⑤tmin内，生成1molN2同时消耗3molH2N2+3H22NH3√X√X⑧容器内压强不随时间的变化而变化⑨容器内密度不再发生变化⑩容器内的平均摩尔质量不再发生变化N2+3H22NH3√√√1．在一定温度下，反应A2(g)＋B2(g)2AB(g)达到平衡状态的标志是（）A．单位时间生成nmolA2同时生成nmolABB．容器内的总压强不随时间变化C．单位时间生成2nmolAB同时生成nmolB2D．单位时间生成nmolA2同时生成nmolB22．对于一定条件下的可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，能说明反应已达到平衡状态的是（）A．体积分数NH3%＝N2%B．c(NH3)保持不变C．反应体系的压强不变D．c(NH3)∶c(N2)∶c(H2)=2∶1∶3CBC重要题型判断可逆反应达到平衡状态？能够说明N2+3H22NH3反应在密闭容器中已达到平衡状态的是：①容器内N2、H2、NH3三者共存②容器内N2、H2、NH3三者浓度相等③容器内N2、H2、NH3的浓度比恰为1:3:2④tmin内生成1molNH3同时消耗0.5molN2⑤tmin内生成1molN2同时消耗3molH2√⑧容器内压强不随时间的变化而变化⑨容器内密度不再发生变化⑩容器内的平均摩尔质量不再发生变化判断化学平衡状态的方法⑥某时间内断裂3molH-H键的同时，断裂6molN-H键⑦容器内质量不随时间的变化而变化√√能够说明N2+3H22NH3反应在密闭容器中已达到平衡状态的是：二、化学平衡是动态平衡【例2】下列说法中可以充分说明反应:P(气)+Q(气)R(气)+S(气),在恒温下已达平衡状态的是（）A.反应容器内密度不随时间变化B.P和S的生成速率相等C.反应容器内P、Q、R、S四者共存D.反应容器内总物质的量不随时间而变化B二、化学平衡是动态平衡【例3】下列说法可以证明反应N2+3H22NH3已达平衡状态的是()A.1个N≡N键断裂的同时,有3个H－H键形成B.1个N≡N键断裂的同时,有3个H－H键断裂C.1个N≡N键断裂的同时,有6个N－H键断裂D.1个N≡N键断裂的同时,有6个N－H键形成AC二、化学平衡是动态平衡【例4】在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再发生变化时,表明反应:A(固)+3B(气)2C(气)+D(气)已达平衡状态的是()A.混合气体的压强B.混合气体的密度C.B的物质的量浓度D.气体的总物质的量BC二、化学平衡是动态平衡【例5】在一定温度下,下列叙述不是可逆反应A(气)+3B(气)2C(气)+2D(固)达到平衡的标志的是()①C的生成速率与C的分解速率相等②单位时间内生成amolA,同时生成3amolB③A、B、C的浓度不再变化④A、B、C的分压强不再变化⑤混合气体的总压强不再变化二、化学平衡是动态平衡⑥混合气体的物质的量不再变化⑦单位时间内消耗amolA,同时生成3amolB⑧A、B、C、D的分子数之比为1:3:2:2A.②⑧B.②⑤⑧C.①③④⑦D.②⑤⑥⑧√项目mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)是否平衡混合体系中各组分的含量各物质的物质的量或物质的量的分数一定各物质的质量或质量分数一定各气体的体积或体积分数一定总压强、总体积、总物质的量一定平衡平衡平衡不一定mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)是否平衡正、逆反应速率关系在单位时间内消耗了mmolA的同时生成了mmolA在单位时间内消耗了nmolB的同时消耗了pmolC在单位时间内生成了nmolB的同时消耗了qmolD（均指ひ逆）ひ(A)׃ひ(B)׃ひ(C)׃ひ(D)=m׃n׃p׃q，ひ正不一定等于ひ逆平衡平衡不一定不一定mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)是否平衡压强当m+n≠p+q时，总压力一定（其它条件一定）当m+n=p+q时，总压力一定（其它条件一定）混合气体的平均M当m+n≠p+q时，M一定当m+n=p+q时，M一定不一定不一定平衡平衡注意化学反应的特点密度ρC（s）+CO2（g）2CO（g）（ρ一定）N2（g）+3H2（g）2NH3（g）（ρ一定）H2（g）+I2（g2HI（g）（ρ一定）平衡不一定不一定6、化学平衡的相关计算⑴基本模式——“三行式解法”转化浓度：mxnxpxqx平衡浓