2020版高中化学 第2章 化学反应速率和化学平衡 第3节 化学平衡 课时1 化学平衡状态课件 新人

第二章化学反应速率和化学平衡第三节化学平衡课时1化学平衡状态2目标与素养：1.了解化学反应的可逆性，了解可逆反应的概念、特点。(宏观辨识)2.了解化学平衡的建立和特征。(变化观念与平衡思想)3自主预习探新知41．可逆反应52H2＋O2点燃电解2H2O是可逆反应吗？为什么？[答案]不是。两反应方向的条件不同。62．化学平衡状态(1)建立过程在一定条件下，把某一可逆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__反应进行时反应物浓度逐渐_____→v正逐渐_____；生成物浓度由零逐渐______→v逆从__开始逐渐_____达到平衡时v正__v逆，反应混合物中各组分的浓度________减小减小增大0增大＝保持不变07以上过程用v­t图像表示：(2)概念在一定条件下的可逆反应里，当正、逆两个方向的反应速率_____时，反应体系中所有参加反应的物质的______或______保持恒定的状态。相等质量浓度8(3)五特征9[答案]不一定，对前后气体体积相等的反应，压强不变不能作判据。若反应体系的总压强不变，该可逆反应一定达平衡了吗？为什么？101．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)既能向正方向进行又能向逆方向进行的反应均是可逆反应。()(2)平衡时体系内各物质浓度保持不变，由v＝ΔcΔt知各反应物表示的反应速率均为0，反应处于静止状态。()11[答案](1)×(2)×(3)×(4)×(3)若反应体系的气体密度不变，该可逆反应达平衡状态。()(4)在已达到平衡的可逆反应：2SO2＋O22SO3中，充入18O2一段时间后，18O只存在于SO2和SO3中。()122．在某一容积为5L的密闭容器内，加入0.2mol的CO和0.2mol的H2O，在催化剂存在的条件下加热至高温，发生如下反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH0。反应中CO2的浓度随时间变化情况如图：13[答案](1)0.003mol·L－1·min－10.03mol·L－1(2)①③(1)根据图中数据，反应开始至达到平衡时，CO的化学反应速率为________；反应达到平衡时，c(H2)＝________。(2)判断该反应达到平衡的依据是________。①CO减少的化学反应速率和CO2减少的化学反应速率相等②CO、H2O、CO2、H2的浓度都相等③CO、H2O、CO2、H2的浓度都不再发生变化④正、逆反应速率都为零14核心突破攻重难15极值法确定反应各物质的浓度范围在密闭容器中进行反应X2(g)＋Y2(g)2Z(g)，已知X2、Y2、Z的起始浓度分别为0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.2mol·L－1，在一定条件下，反应达到平衡。可根据极端假设法判断，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。16假设反应正向进行到底：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)起始浓度/(mol·L－1)0.10.30.2改变浓度/(mol·L－1)0.10.10.2终态浓度/(mol·L－1)00.20.4假设反应逆向进行到底：X2(g)＋Y2(g)2Z(g)起始浓度/(mol·L－1)0.10.30.2改变浓度/(mol·L－1)0.10.10.2终态浓度/(mol·L－1)0.20.40平衡体系中各物质的浓度范围为0＜c(X2)＜0.2mol·L－1；0.2mol·L－1＜c(Y2)＜0.4mol·L－1；0＜c(Z)＜0.4mol·L－1。171．一定条件下，对于可逆反应X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.08mol·L－1，则下列判断正确的是()A．c1∶c2＝3∶1B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2∶3C．X、Y的转化率不相等D．c1的取值范围为0c10.14mol·L－118D[平衡浓度之比为1∶3，转化浓度亦为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，A、C不正确；平衡时Y的生成表示的是逆反应速率，Z生成表示的是正反应速率，且vY(生成)∶vZ(生成)＝3∶2，B不正确；由可逆反应的特点可知0c10.14mol·L－1，D正确。]192．在一定条件下，某密闭容器中发生可逆反应2X(g)＋2Y(g)3Z(g)＋2W(g)，X、Y的初始浓度分别为2.5mol·L－1和2.0mol·L－1，达平衡后，下列各生成物的浓度数据中肯定错误的是()A．c(Z)＝1.5mol·L－1B．c(Z)＝2.4mol·L－1C．c(W)＝1.6mol·L－1D．c(W)＝2.0mol·L－120D[可逆反应中，反应物不可能完全转化。由于反应中X、Y按物质的量之比1∶1反应，所以X过量，若Y完全反应，则c(Z)＝3.0mol·L－1，c(W)＝2.0mol·L－1。但Y不可能完全反应，所以0＜c(Z)＜3.0mol·L－1,0＜c(W)＜2.0mol·L－1。故D项错误。]21化学平衡状态的判定标志22平衡思想：理解平衡状态判定标志(1)全部是气体参加的非等体积反应，体系的压强、平均相对分子质量不再随时间而变化。(2)对同一物质而言，断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等。(3)对于有色物质参加或生成的可逆反应，体系的颜色不再随时间而变化。23(4)绝热体系的温度不变，说明反应处于平衡状态。(5)全部是气体的非等体积反应，恒压条件下，密度不再变化；对于有固体参与或生成的气体平衡体系，密度不再变化。总之，要抓住变化的量不变可作平衡的标志；如果该物理量始终是一个定值，就不能作为判断是否达平衡的标志。24【典例】有下列两个可逆反应。反应1：在体积固定的密闭容器中进行可逆反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)。其中NO2是红棕色气体。反应2：在体积固定的密闭容器中进行可逆反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)。其中I2(g)是紫色的。以上两个反应过程中，有下列情况：25①同一物质正反应速率等于逆反应速率。②混合气体的颜色不再改变。③混合气体的密度不再改变。④混合气体的压强不再改变。⑤混合气体的平均相对分子质量不再改变。⑥对于反应1，单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2。⑦对于反应2，用H2、I2和HI表示的反应速率之比为1∶1∶2。(1)上述情况中能作为反应1达到平衡状态标志的是________。(2)上述情况中能作为反应2达到平衡状态标志的是________。26[解析](1)对于反应2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)，当同一物质的正、逆反应速率相等v(正)＝v(逆)，反应处于平衡状态，①正确；混合气体的颜色不再改变时，说明c(NO2)一定，故反应处于平衡状态，②正确；气体的密度ρ＝mV，其中气体的质量和容器的容积是定值，故气体的密度不变不能作为达到平衡状态的标志，③错误；由于该反应为反应前后气体体积变化的反应，故密闭容器中的压强不变，表明反应处于平衡状态，④正确；混合气体的相对分子质量M＝mn，该反27应中气体的质量始终保持不变，而气体的物质的量为变量，故平均相对分子质量(M)为变量，当变量保持不变时，表明反应处于平衡状态，⑤正确；单位时间内生成O2和生成NO2的反应方向相反，且二者的物质的量之比为1∶2，故反应处于平衡状态，⑥正确。(2)对于反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)，当同一物质的正、逆反应速率相等时，反应处于平衡状态，①正确；混合气体的颜色(I2蒸气)不再改变时，说明c(I2)一定，反应处于平衡状态，②正确；由于气体的质量和气体的容积是定值，故气体的密度不变不能作为平衡状态的标志，③错误；由28于该反应为反应前后气体体积不变的反应，容器中气体的物质的量保持不变，则容器中的压强不变，反应不一定处于平衡状态，④错误；由于该反应气体的质量、气体的物质的量是定值，故气体的平均相对分子质量不变时，不能判断反应是否处于平衡状态，⑤错误；反应的任何时刻，用H2、I2和HI表示的反应速率之比均为1∶1∶2，⑦错误。[答案](1)①②④⑤⑥(2)①②29[答案](1)否(2)是(1)对于反应1，当v正(NO2)＝v逆(O2)时，反应是否达到平衡？(2)对于反应2，当I2(g)为I2(s)时，平均相对分子质量不改变时，反应是否达到平衡？303．一定条件下，可逆反应2A(g)B(g)＋3C(g)，在下列四种状态中处于平衡状态的是()选项正反应速率逆反应速率Av(A)＝2mol·L－1·min－1v(B)＝2mol·L－1·min－1Bv(A)＝2mol·L－1·min－1v(C)＝2mol·L－1·min－1Cv(A)＝1mol·L－1·min－1v(B)＝2mol·L－1·min－1Dv(A)＝1mol·L－1·min－1v(C)＝1.5mol·L－1·min－131D[根据平衡状态的判断依据v(正)＝v(逆)知，v(A)∶v(B)∶v(C)＝2∶1∶3，即D项中的反应达到平衡状态。]324．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡H2NCOONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)。①2v(NH3)＝v(CO2)②密闭容器中总压强不变③密闭容器中混合气体的密度不变④密闭容器中氨气的体积分数不变⑤密闭容器中c(NH3)不变能判断该反应已经达到化学平衡的是()A．②③⑤B．②③④C．①④⑤D．全部33A[①没说明正反应速率和逆反应速率，故不能作为依据；②密闭容器中总压强与气体物质的量成正比，只有平衡时n(气)不变，故压强可以作为依据；③ρ＝m气V，m(气)可变，故可以作为依据；④n(NH3)∶n(CO2)＝2∶1，故氨气的体积分数为恒值，不能作为依据；⑤根据定义，可以作为依据。]34当堂达标提素养35C[可逆反应的特点是反应物、生成物共存。]1．模型法是化学中把微观问题宏观化的最常见方法，对于2HBr(g)H2(g)＋Br2(g)反应，下列四个图中可以表示该反应在一定条件下为可逆反应的是()ABCD362．在一定体积的密闭容器中进行反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。已知反应过程中某一时刻N2、H2、NH3的浓度分别为0.1mol/L、0.3mol/L、0.2mol/L。当反应达到平衡时，可能存在的数据是()A．N2为0.2mol/L，H2为0.6mol/LB．N2为0.15mol/LC．N2、H2均为0.18mol/LD．NH3为0.4mol/L37B[反应为可逆反应，反应体系中任何一种物质的转化率都小于100%，所以A、D错误；从题给量的关系知无论反应进行到什么程度，c(N2)∶c(H2)＝1∶3，因此两者不可能同时均为0.18mol/L，故C错误。]38[答案]C3．对于可逆反应M＋NQ达到平衡时，下列说法正确的是()A．M、N、Q三种物质的浓度一定相等B．M、N全部变成了QC．反应混合物各成分的百分比不再变化D．反应已经停止39C[生成CO和H2，均为正反应方向，不能确定v正＝v逆。]4．一定温度下某容积不变的密闭容器中，可逆反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)可建立平衡状态。下列状态中不能确定该反应已达到平衡状态的是()A．体系的压强不再发生变化B．v正(CO)＝v逆(H2O)C．生成nmolCO的同时生成nmolH2D．1molH—H键断裂的同时断裂2molH—O键405．在2L密闭容器内，800℃时反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如下表：时间(s)012345n(NO)(mol)0.020.0100.0080.0070.0070.00741(1)上图表示NO2的浓度变化的曲线是________。用O2表示从0～2s内该反应的平均速率v＝_______________。(2)能说明该反应已达到平衡状态的是________(填序号)。a．v(NO2)＝2v(O2)