化学平衡状态的标志和判断课件

一、教学目的：1、了解化学反应的可逆性，理解化学平衡的涵义。2、掌握达到平衡的标志。3、学会判断化学反应是否达到平衡。化学平衡一、概念：在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态叫化学平衡状态。二、达到平衡的标志：1、逆：化学平衡研究的对象是可逆反应，可逆反应不能进行到底，即反应过程中反应物（生成物）不能全部转化为生成物（反应物）。例.将2molS02和2molO2放入一个容器中，在一定的条件下反应到达平衡状态，此时，容器存在的各物质的量中，下列可能存在的是（）A．0molS02B．2molS03C．1mol02D．1molSO32、“动”达到平衡时，V正=V逆≠0，即化学平衡是动态平衡，正反应和逆反应仍在继续进行。例达到化学平衡的条件是（）A．逆反应停止进行B．反应物与生成物的浓度相等C．正反应与逆反应停止进行D．正反应和逆反应的速率相等3、等V正=V逆它的具体含义有两个方面（1）用同一种物质来表示反应速率时，该物质的生成速率与消耗速率相等。即单位时间内生成与消耗某反应物（生成物）的量相等。（2）用不同种物质来表示反应速率时速率不一定相等但必须符合两方面（i）表示两个不同的方向。（ii）速率之比=浓度的变化量之比=物质的量的变化量之比=化学方程式中相应的化学计量数之比。例：下列说法中，可以证明反应N2+3H22NH3已达到平衡状态的是（）A1个N≡N键断裂的同时，有3个H-H键形成B1个N≡N键断裂的同时，有3个H-H键断裂C1个N≡N键断裂的同时，有6个N-H键断裂D1个N≡N键断裂的同时，有6个N-H键形成分析：A、N≡N断裂代表正反应速率，H-H键形成代表逆反应速率，且比值为1：2，正确。B、N≡N断裂，H-H断裂都只代表逆反应速率，错误。C、N-H键断裂代表逆反应速率，N≡N断裂代表正反应速率，且ΔN2:ΔNH3=1:2，∴正确D、表示反应速率的方向一致，∴错误。答案：A、C•下列各关系式中能说明反应N2+3H2=2NH3已达到平衡状态的是（）A．3υ正（N2）=υ正（H2）B．υ正（N2）=υ逆（NH3）C．υ正（N2）=3υ逆（H2）D．2υ正（H2）=3υ逆（NH3）4、定：因为V正=V逆≠0，所以同一瞬间，同一物质的生成量等于消耗量。总的结果是混合体系中各组成成分的物质的量、质量，物质的量浓度，各成分的百分含量（体积分数、质量分数），转化率，等不随时间变化而变化。或在反应过程中，某一直在变化的物理量（如M、ρ、p、T等）某一时刻保持不变即达到了平衡。有气体参与的可逆反应：（1）从反应混合气体的平均相对分子质量M考虑总总nmM（I）若各物质均为气体对于非等体反应，如2SO2+O22SO3，M一定可做为平衡标志。对于等体反应，H2+Cl2=2HCl，M一定不能做为平衡标志。（II）若有非气体参与，无论等体非等体反应，如C(s)+O2(g)CO2(g)，CO2(g)+C(s)2CO(g)，M一定可标志达到平衡。可逆反应∶2NO2→2NO+O2在密闭容器中反应，达到平衡状态的标志是：（）①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2②单位时间内生成nmolO2的同时，生成2nmolNO③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2:2:1的状态④混合气体的颜色不再改变的状态⑤混合气体的密度不再改变的状态⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A.①④⑥B.②③⑤C.①③④D.①②③④⑤⑥•某温度下，将2molA和2molB放入2L密闭容器中，发生反应：A(g)＋B(g)→2C(s)＋2D(g)△H＜0，5min后反应达到平衡，测得生成C为0．8mol，下列相关表述正确的()•A．该反应的化学平衡常数K=0.04•B．若向平衡体系中加入少量生成物A，则A和B的转化率均增大•C．若混合气体的平均摩尔质量不再随时间变化，说明反应达到了平衡状态•D．若给平衡体系升高温度，则正反应速率瞬间减小，逆反应速率瞬间增大vm（2）从气体密度考虑（I）当反应前后各成分均为气体时恒容：ρ总为恒值，不能做平衡标志。恒压：等体反应，ρ总为恒值，不能作平衡标志。非等体反应，ρ为一定值时，可做为平衡标志。可逆反应∶2NO2→2NO+O2在密闭容器中反应，达到平衡状态的标志是：（）①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2②单位时间内生成nmolO2的同时，生成2nmolNO③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2:2:1的状态④混合气体的颜色不再改变的状态⑤混合气体的密度不再改变的状态⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态A.①④⑥B.②③⑤C.①③④D.①②③④⑤⑥•2L容积不变的密闭容器中，加入1.0molA和2.2molB，进行如下反应：A（g）+2B（g）→C（g）+D（g），能判断该反应达到化学平衡状态的标志是______．A．容器压强不变•B．混合气体中c（A）不变C．2v正（B）=v逆（D•D．c（A）=c（C）E．混合气体的平均分子量不再改变F．混合气体密度不变G．A：B：C：D=1：2：1：1•若换成另一2L容积可变的密闭容器（II）当有非气体物质参与时恒容：ρ为一定值时，可作平衡标志。恒压：ρ为一定值时，可作平衡标志。在固定体积的密闭容器中发生可逆反应A（s）+B（g）→C(g)+D（g），判断当混合气体的密度不再改变时，说明已达到化学平衡状态？（3）从体系内部压强考虑：因为恒容、恒温条件下，n(g)越大则压强p就越大，则无论各成份是否均为气体，只需考虑Δn(g)。当Δn(g)=0，即等体反应则p为恒值，不能作平衡标志。Δn(g)≠0，则当p一定时，可做平衡标志。在一定温度下，反应：2A（s）+2B（g）⇌C（g）+D（g）在恒容容器中进行，不能说明该反应已经达到平衡的是（）在一定温度下，反应：2A（s）+2B（g）⇌C（g）+D（g）在恒容容器中进行，不能说明该反应已经达到平衡的是（）A．容器内的压强不随时间而变化B．混合气体的密度不再随时间而变化C．A的质量不再改变D．平衡混合气体的平均相对分子质量不再改变（4）从体系颜色变化角度进行判断。可逆反应∶2NO2→2NO+O2在密闭容器中反应，达到平衡状态的标志是：（）①单位时间内生成nmolO2的同时生2nmolNO2②单位时间内生成nmolO2的同时，生成2nmolNO③用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2:2:1的状态④混合气体的颜色不再改变的状态⑤混合气体的密度不再改变的状态⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的练习1：可逆反应。2HI(g)H2(g)+I2(g)在密闭容器中进行，当下列4项中不随时间变化时，才能说明反应已达平衡的是（）A容器内压强B平均相对分子质量C各组分浓度D混合气体颜色分析：该反应是一个气体体积不变的反应，在任何情况下，混合气体的质量、物质的量，平均相对分子质量保持不变，在恒容下，气体的密度保持不变；在恒温、恒容下，气体压强很难不变。反应混合物中只有I2(g)有颜色，混合气体的颜色不变，说明I2(g)的浓度不变，反应达到平衡。答案：CD注意：对于反应前后气体体积不变的反应，通常不能用物质的量、容器的压强，气体的密度平均相对分子质量等是否变化作为判断平衡状态的标志。练习2：在一定条件下，反应2A(g)+2B(g)3C(g)+D(g)达到平衡状态的标志是（）A单位时间内生成2nmolA，同时生成nmolDB容器内的压强不随时间而变化C单位时间内生成nmolB，同时消耗1.5nmolCD容器内混合气体密度不随时间而变化分析：A：生成A指逆反应方向，生成D指正反应方向符合化学计量数比，∴A正确。B：由于此反应为等摩反应，压强始终不变，所以此反应压强不能做为平衡的标志。C：生成B的方向指逆反应方向，消耗C的方向也指逆反应方向，方向一致，C错误。D：由于此反应物质皆为气体，且又是等摩反应，所以密度始终不变，此反应密度不能做为平衡的标志。答案：A12DACC练习3：在一定条件下，化学反应N2+3H22NH3达到平衡，下列说法正确的是（）A容器内平均相对分子质量不随时间变化BN2、H2、NH3的浓度之比为1:3:2CN2减少的速率和NH3减少的速率之比为1:2D气体体积为初始体积的21分析：由于M=而此反应又为非等摩反应，M不随时间变化相当于C固定，∴M可做为平衡的标志，∴A正确。B、由于物质的浓度变化量之比=化学方程式计量比，所以若N2、H2、NH3以1:3:2的比例投料，则任何状况下N2:H2:NH3的浓度比都等于1:3:2。总总nmC、N2的减少指正反应，NH3的减少指逆反应，∴C正确。D、由于此反应体积减少的量恰好为原来初始体积的一半，所以任何状况下气体体积都为初始体积的∴D错误。∴答案为A、C2132NHNVV21练习4：在一定条件下，反应2NO+O22NO2达到平衡的标志（）ANO、O2、NO2分子数目比是2:1:2B反应混合物中各组成物质的浓度相等C混合气体的颜色不再发生变化D混合气体的平均相对分子质量不变分析：若起始投料NO:O2:NO2=2:1:2，任何状态下NO、O2、NO2分子数目之比都为2:1:2∴A错误。B、平衡的标志是浓度固定，而不是浓度相等，所以B错误。C、混合气体的颜色是由NO2的浓度决定，颜色不再发生变化，说明NO2的浓度固定，∴C正确。D、由于体系中物质皆为气体，且该反应为非等摩反应，所以平均分子量可以做为平衡标志，∴D正确。答案：C、D练习5：在2NO2N2O4的可逆反应中，下列状态属平衡状态的是（）AV正=V逆≠0时的状态BNO2全部转变成N2O4的状态C[NO2]=[N2O4]的状态DN2O4不再分解的状态E混合物中，NO2的百分含量不再改变的状态FNO2的分子数与N2O4分子数的比值为2:1的状态G体系的颜色不再发生变化的状态分析：化学反应达到平衡时，V正=V逆，但反应仍在进行，反应速率不为零，故A正确。平衡时，各组分的百分含量保持不变，但并不一定存在[NO2]等于[N2O4]，或二者分子数之比为2:1的情况，所以C、F错误，E正确。由于该反应是可逆反应，反应不能进行到底，达平衡时，存在着反应物与生成物共存的体系。故B错误。对于2NO2N2O4这个具体的反应而言，由于NO2呈棕色而N2O4无色，达平衡时各组分的百分含量保持不变，体系的颜色也就不再改变。答案：A、E、G5、变：改变影响化学平衡的条件，平衡就被破坏，正逆反应速率不再相等，平衡发生移动，直至建立新的平衡。二、等效平衡1、对于同一可逆反应，当外界条件不变时，反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始都可建立同一平衡状态。2、等效平衡类型（1）恒温恒容时非等摩反应，物料相当。如2SO2+O22SO2，恒容时，充入2molSO2、1molO2和充入2molSO3时等效。练习：在一定温度下，把2molSO2和1molO2通入一个一定容积的密闭容器里，发生如下反应：2SO2+O22SO3，当此反应进行到一定程度时，反应混合物就处于化学平衡状态，现在该容器中维持温度不就，令a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2和SO3的物质的量（mol）。如a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的体积分数仍跟上述平衡时的完全相同，请填写下列空白：催化剂Δ（1）若a=0，b=0，则c=______。（2）若a=0.5，则b=______和c=______。（3）a、b、c必须满足的一般条件是（请用两个方程式表示，其中一个只含a，c另一个只含b，c_______________________。解题思路：有关气体的物质的量不论取何值，都把它转化成最初给定气体的物质的量，若其值与题干给出的量相同，则符合题意。①根据恒容非等摩反应，物料相当C=2。②a=0.5mol与最初给定的物质的量2mol差1.5mol，因为SO2和SO3的化学计量数相等：C=1.5mol。又∵O2与SO3的化