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1、第二章 化学反应速率与化学平衡 第二节 化学平衡第1课时 化学平衡状态 学习目标1.从可逆反应化学平衡状态的建立过程，认识化学平衡是一种动态平衡。2.熟知化学平衡状态的特征，建立化学平衡状态判断方法的思维模式。如果你准备开一家合成氨的工厂，从化学角度你应该考虑哪些问题来提高生产效益？多快好省反应物的转化率多化学反应速率快效益好，日产量高节省成本化学平衡合成氨工厂氨气在国民经济中占有重要地位，随着人类社会的发展，对氨的需求量日益增长。新课导入 工业合成氨：2NH3N2+3H2 催化剂高温、高压思考：如何提高生产效率呢？只要尽力提高化学反应速率生产效率就一定高吗？还需考虑反应的限度，考虑如何尽可能
2、多地将原料转化为产品。一、可逆反应回顾常见的可逆反应：2SO3 2SO2+O2 催化剂2NH3N2+3H2 催化剂高温、高压2HIH2+I2 H2CO3 CO2+H2OH2SO3SO2+H2ONH3.H2O NH3+H2OHCl+HClOCl2+H2ON2O4 2NO2 新知梳理1可逆反应的概念：在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的反应。要用“”代替“=”作为连接反应物和生成物的符号。2.可逆反应的特征：（1）双向性2NH3N2+3H2 催化剂高温、高压正反应逆反应v正 v正(N2)：N2的消耗速率 v正(H2)：H2的消耗速率 v正(NH3)：NH3的生成速率 v
3、逆 v逆(N2)：N2的生成速率 v逆(H2)：H2的生成速率 v逆(NH3)：NH3的消耗速率（2）双同性：同一条件、同时进行。思考：H2O2 2H2O 与 2H2O 2H2O2互为可逆反应吗？不是，反应条件不同。反应物生成物结论：对于可逆反应来说，在一定条件下反应物不可能全部转化为产物，反应只能进行到一定的程度，这就是该化学反应在这个条件下所能达到的限度。即无论进行多长时间，反应物都不可能 100地全部转化为生成物。思考：25 时，合成氨反应的热化学方程式为：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H=-92.4 kJ/mol在该温度时，取 1 mol N2和 3 mol H2放在密闭容器中，
4、在催化剂存在下进行反应，测得反应放出的热量总小于 92.4 kJ。其原因是_。该反应是可逆反应，1 mol N2和 3 mol H2不能完全化合生成 2 mol NH3，所以，反应放出的热量总是小于 92.4 kJ。（3）共存性：可逆反应不能进行彻底，存在限度，达到限度时反应物和生成物共存。82.反应过程中：反应物浓度，正反应速率，生成物浓度，逆反应速率。1.反应刚开始时：反应物浓度，正反应速率 ，生成物浓度为，逆反应速率为。最大最大00逐渐减小逐渐减小逐渐增大 逐渐增大2NH3N2+3H2 催化剂高温、高压二、化学平衡的建立过程合成氨反应中有关物质的浓度随时间变化示意图93.反应过程中，正逆
5、反应速率如何变化？v正反应 减慢，v逆反应增大，直到v正反应v逆反应。4.v正反应v逆反应时，反应物和生成物浓度如何变化？化学平衡状态。不再改变。5.v正反应v逆反应时反应真的停止了吗？没有停止，处于动态平衡中。6.这个状态被命名为？10图像分析在分析化学问题时，常会运用反映相关量变化关系的图像。例如，溶解度曲线、物质浓度随时间变化的曲线等。在结合化学反应原理分析图像时，应注意下列几点：（1）横坐标和纵坐标的含义。（2）曲线的斜率或者趋势。（3）曲线上的特殊点，如起点、终点、交点和拐点等。（4）根据需要运用辅助线，如等温线、等压线等。方法导引面线点11v 正v 逆t1反应速率时间（t）0v 正
6、=v 逆化学平衡状态化学平衡状态三、化学平衡状态1.化学平衡状态的概念：在一定条件下的可逆反应里，当正、逆反应的速率相等时，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态我们称之为化学平衡状态，简称化学平衡。（v）达到化学平衡时反应达到该条件下物质转化的最大“限度”，即反应物的转化率最大。100%反应物的减少量反应物的起始量转化率：思考：化学平衡状态有什么特点？如何判断一个可逆反应是否达到了化学平衡状态。强调三点对象：可逆反应实质：正反应速率=逆反应速率标志：反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态13各组分的含量保持一定，各组分的
7、浓度保持一定定等动动态平衡 正逆0 逆研究对象为可逆反应2.化学平衡状态的特征（1）同一物质：生成速率消耗速率，即 v正(A)v逆(A)。（2）不同物质：符合：bv正(A)=av逆(B)。有正有逆，系数比例。同一个物质，消耗速率（量）等于生成速率（量）。不同物质，正逆反应速率，系数成比例。（3）反应物与生成物在单位时间物质的量、质量、化学键的断裂和生成等的变化也能体现速率。如：aA(g)bB(g)cC(g)1.直接依据 根据速率关系四、化学平衡状态的判断标志2.间接依据变量不变首先分析该量是“变量”还是“恒量”，如为“恒量”，即随反应的进行永远不变，则不能作为判断平衡状态的依据；如为“变量”，
8、即该量随反应进行而改变，当其“不变”时，则为平衡状态。（1）各组分的质量、物质的量、物质的量浓度（或颜色）、质量分数、转化率、绝热容器温度等总物质的量不随时间的延长而改变（一定可以判断）。（2）混合气体的总压强、总体积、总物质的量、混合气体的密度、平均摩尔质量不随时间的延长而改变（具体情况具体分析）。变量不变从反应开始到平衡之前始终变化，平衡后不再变16气体的总物质的量 n、压强 p、体积 V，要具体分析。A(g)+B(g)2C(g)A(g)+B(g)C(g)气体的总物质的量 n恒温恒容时的压强 p减少不变不变减少不变减少恒温恒压时的体积 V不能作为判断依据能作为判断依据注意：反应条件，是恒温
9、恒容、恒温恒压，还是绝热恒容容器。反应特点，反应前后气体的物质的量是否改变。特殊情况，是否有固体参加或生成，或固体的分解反应。恒容时，凡是有固体参与的反应，其气体密度都会变。恒温恒容时，气体的密度不再变化时，要具体分析。=m总V不会变气体质量增加例如对于反应：A(s)+B(g)C(g)mA+m B=mC （质量守恒）找固体，若方程式中有固体，则气体总质量会变化。找固体看气体系数混合气体的平均摩尔质量M，不再变化时，要具体分析。M=m总n总分子、分母只要有一个是变量，M 即可作为判断平衡的依据！A(g)+B(g)2C(g)A(g)+B(g)C(g)A(s)+B(g)C(g)m总n总M不变不变不变
10、不变变变变变不变1.填空题在一定温度，恒容的容器中发A(s)+4B(g)2C(g)+2D(g)气体B有颜色，一段时间后，该反应达到化学平衡，下列能说明达到化学平衡状态的是_（填序号）。v正(B)2v逆(D)各气体的物质的量分数不再改变混合气体的颜色不再改变 B、C和D的浓度之比为211混合气体的总的物质的量不再改变 混合气体的压强不再改变 混合气体的密度不再改变 混合气体的平均相对分子质量不再改变 随堂练习 202.判断题（1）合成氨反应中，如果N2过量，则可以使H2完全消耗()（2）对于可逆反应，若加入反应物，则反应先向正反应方向进行，停止后再向逆反应方向进行()（3）只有可逆反应才存在平衡状态()（4）化学平衡状态是一定条件下可逆反应进行到最大限度的结果()（5）化学反应达到化学平衡状态时反应物和生成物的浓度相等()（6）化学反应达到化学平衡状态时，反应混合物中各组分的浓度一定与化学方程式中对应物质的化学计量数成比例()22本节内容结束