2022届高中化学新教材同步选择性必修第一册 第2章 第二节 第1课时 化学平衡状态.pptx
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1、20222022人教版高中化学新教材同步人教版高中化学新教材同步 精品课件精品课件 化学平衡状态 1.变化观念与平衡思想: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.证据推理与模型认知: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型。 核心素养发展目标 一、化学平衡状态 随堂演练知识落实 课时对点练 二、化学平衡状态的判断方法 内 容 索 引 1.可逆反应 (1)概念:在相同条件下,既能向 方向进行,同时又能向 方 向进行的反应。 (2)特征 一、化学平衡状态 正反应逆反应 相同同时 小于 2.化学平衡状态的建立 在一定条件下的容积不变的密闭容器中,合成
2、氨反应如下: N23H2 2NH3 如图1所示,N2与H2随着反应的进行,其浓度逐渐 , v正逐渐 ,而c(NH3)逐渐 ,v逆逐渐 ,t1时刻, 它们的浓度不再改变,v正 v逆,反应达到平衡。 如图2所示,随着NH3的分解,其浓度逐渐 ,v逆逐渐 ,而c(N2)、c(H2)逐渐 ,v正逐渐 ,t2时刻起, 它们的浓度不再改变,v正 v逆,反应达到平衡。 通过上述两例说明,平衡的建立与建立的途径无关。 减小 减小增大增大 减小 减小增大增大 3.化学平衡状态的概念 在一定条件下的可逆反应,当正、逆反应的速率 时,反应物和生成 物的 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
3、转化达到了“限度”,这时的状态我们称为化学平衡状态,简称 化学平衡。 相等 浓度 4.化学平衡状态的特征 可逆反应 相等v正=v逆 v正=v逆0 一定 (1)H2与O2点燃可以生成水,电解水又可以生成H2与O2,所以两个反应是 可逆反应() (2)合成氨反应中,如果N2过量,则可以使H2完全消耗() (3)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() (4)只有可逆反应才存在平衡状态() (5)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() (6)化学反应达到化学平衡状态时,正逆反应的速率都为0() 正误判断正误判断 1.(2020成都高二月考
4、)可逆反应:2SO2(g)O2(g) 2SO3(g),充入由18O 组成的氧气一段时间后,18O存在下列物质中的 A.多余的氧气中B.生成的三氧化硫中 C.氧气和二氧化硫中D.二氧化硫、氧气和三氧化硫中 解析 18O2的加入定会与SO2结合生成含18O的SO3,同时含有18O的SO3又 会分解得到SO2和O2,使得SO2和O2中也含有18O,因此18O存在于SO2、O2、 SO3这三种物质中。 应用体验应用体验 2.可逆反应在一定条件下达到化学平衡时,下列说法正确的是 A.正反应速率等于逆反应速率,且都为零 B.反应物和生成物浓度相等 C.反应体系中混合物的组成保持不变 D.反应物断开化学键吸
5、收的能量等于生成物形成化学键所放出的能量 解析可逆反应达到平衡时,属于动态平衡,正、逆反应速率相等,但 是都不为零,故A错误; 可逆反应达到平衡时,反应物和生成物的浓度不再发生变化,各组分浓 度不变,但是各组分浓度不一定相等,故B错误; 当反应体系中各混合物的组成保持不变时,达到平衡状态,故C正确; 化学反应一定伴随能量变化,反应物断开化学键吸收的能量不等于生成 物形成化学键所放出的能量,故D错误。 3.一定条件下,向2 L恒容密闭容器中充入1 mol COCl2(g),发生反应 COCl2(g) Cl2(g)CO(g),反应过程中测得的有关数据如下表所示,下 列说法不正确的是 t/s0246
6、8 n(Cl2)/mol00.300.390.400.40 A.6 s之后反应到达平衡状态,容器内的压强不再随时间的延续而改变 B.达到6 s时,反应停止,不再进行 C.8 s时,反应容器中各物质的浓度不再发生变化 D.生成Cl2的平均反应速率:v(02 s)v(24 s) 解析6 s之后氯气的物质的量不再改变,化学反应到达平衡状态,容器 内气体总物质的量保持不变,因而压强不变,故A正确; 6 s时达到平衡状态,反应不会停止,仍在进行,故B错误; 在8 s时是平衡状态,反应容器中各物质的浓度不再发生变化,故C正确; 02 s生成氯气0.30 mol,24 s生成氯气0.09 mol,可知02
7、s内反应生成 Cl2的平均反应速率大,故D正确。 返回 1.用本质特征判断 判断依据:正反应速率与逆反应速率相等,即v正v逆。 (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:速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比, 但必须是不同方向的速率。 二、化学平衡状态的判断方法 2.用宏观特征判断 判断依据:反应混合物中各组成成分的浓度、含量保持不变。 (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)反应物的转化率、产物的产率保持不变。 3.用“总压强、混合气
8、体的密度、平均摩尔质量”判断平衡状态的注意 事项 (1)恒温恒容条件下,用“总压强、平均摩尔质量”判断平衡状态时,要 特别关注反应前后气体分子总数的变化,如: mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)是否平衡 压强 当mnpq时,总压强一定(其他条件一定)_ 当mnpq时,总压强一定(其他条件一定)_ 混合气 体的 当mnpq时, 不一定_ 当mnpq时, 不一定_ 是 不一定 是 不一定 (2)恒温恒容条件下,用“混合气体的密度”判断平衡状态时,要特别关 注反应前后是否有非气态物质参与反应,如 关注各物质的状态是否平衡 密度 C(s)CO2(g) 2CO(g)(一定)_ N2(g)3H2(
9、g) 2NH3(g)(一定)_ H2(g)I2(g) 2HI(g)(一定)_ 是 不一定 不一定 (1)反应物和生成物浓度相等时,化学反应达到平衡() (2)反应混合物中各组分的浓度之比等于化学计量数之比时,反应达到平衡 () (3)平衡体系的颜色不变时,反应达到平衡() (4)绝热的恒容反应体系中温度保持不变时,反应达到平衡() (5)1 mol NN断裂的同时,有6 mol NH形成,说明合成氨的反应达到 了平衡() 正误判断正误判断 1.在一定温度下,容积一定的密闭容器中发生反应A(s)2B(g) C(g) D(g),当下列物理量不再发生变化时,表明反应已达平衡的是 混合气体的密度混合气
10、体的压强B的物质的量浓度混合气 体的总物质的量 A. B. C. D. 应用体验应用体验 解析该容器的体积保持不变,根据质量守恒定律知,反应前后混合 气体的质量会变,所以容器内气体的密度会变,当容器中气体的密度不 再发生变化时,能表明达到化学平衡状态,故正确; 该反应是反应前后气体体积没有变化的反应,容器中的压强始终不发 生变化,所以压强不变不能证明达到了平衡状态,故错误; B的物质的量浓度不变是平衡状态的特征之一,此时能证明达到了平衡 状态,故正确; 该反应是一个反应前后气体体积不变的可逆反应,无论该反应是否达 到平衡状态,混合气体的总物质的量都不变,所以不能据此判断是否达 到平衡状态,故错
11、误。 解析B项,对于一个特定反应,H固定不变,不能作为判断反应是否 达到平衡状态的依据; C项,在t1时刻,2v正(N2O4)v逆(NO2),反应达到平衡状态。 3.可逆反应:2NO2(g) 2NO(g)O2(g)在恒容的密闭容器中进行,达到 平衡状态的标志是 单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2 单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO 用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为221的状态 混合气体的颜色不再改变的状态 混合气体的密度不再改变的状态 混合气体的压强不再改变的状态 混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 A. B.C. D.全部 解析
12、依据v正v逆0判断:单位时间内生成n mol O2的同时生成 2n mol NO2,能说明反应已达平衡; 描述的均是正反应速率,无法判断; 无论反应是否达平衡,均有此关系。 依据组成一定判断:NO2为有颜色的气体(红棕色),颜色不变能说明反 应体系中NO2的浓度一定,已达到平衡; 判断可逆反应是否达到平衡的方法 “双向相等,变量不变”,即判断可逆反应是否达到化学平衡状态, 必须是正、逆两个方向,且能推出v正v逆。恒量不能作为判断平衡的 标志,变量才能作为判断平衡的标志,“变量不变”时可逆反应达到 平衡。 返回 归纳总结 1.下列关于化学平衡状态的理解正确的是 A.所有反应都存在平衡状态 B.反
13、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 1235 随堂演练知识落实 4 2.可逆反应:N2(g)3H2(g) 2NH3(g)的正、逆反应速率可用各反应物或 生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是 A.3v正(N2)v正(H2) B.v正(N2)v逆(NH3) C.2v正(H2)3v逆(NH3) D.v正(N2)3v逆(H2) 12354 解析可逆反应达到化学平衡状态的主要特征之一是v正v逆,而3v正(N2) v正(H2)并未反映出v正v逆的关系,即A项不正确。在N2与H2合成NH3 的反应中,v(N2)v(H2)v(NH3)1
14、32,分析时一要注意二者应分 别代表正反应速率和逆反应速率,二要注意不同物质的速率之比等于化 学计量数之比。 3.在固定容积的密闭容器中进行如下反应:2SO2(g)O2(g) 2SO3(g), 已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3浓度分别为0.2 molL 1、 0.1 molL1、0.2 molL1,达到平衡时浓度可能是 A.SO2、O2分别为0.4 molL1、0.2 molL1 B.SO2为0.25 molL1 C.SO2、SO3均为0.15 molL1 D.SO2为0.24 molL1,SO3为0.14 molL1 12354 解析本题可用极限法。可逆反应不可能进行到底,假设反应
15、由正反应 或逆反应开始建立。 A项,0.2 molL1 SO3全部转化时,SO2和O2浓度才是0.4 molL1、 0.2 molL1; B项,SO2的浓度应在00.4 molL1之间;根据S元素守恒,SO2和SO3浓 度之和应为0.4 molL1,C、D两项都不正确。 12354 4.将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中(固体试样体积忽 略不计),在恒定温度下使其达到分解平衡:NH2COONH4(s) 2NH3(g) CO2(g)。判断该分解反应已经达到化学平衡的是 A.2v(NH3)v(CO2) B.密闭容器中c(NH3)c(CO2)21 C.密闭容器中混合气体的密度不变 D.密
16、闭容器中氨气的体积分数不变 12354 12354 5.恒温恒容条件下,将2 mol A气体和2 mol B气体通入体积为2 L 的密闭容 器中发生如下反应:2A(g)B(g) xC(g)2D(s),2 min时反应达到平衡 状态,此时剩余1.2 mol B,并测得C的浓度为1.2 molL1。 (1)从开始反应至达到平衡状态,生成C的平均反应速率为_。 12354 0.6 molL1min1 (2)x_。 12354 3 解析 2A(g)B(g) xC(g)2D(s) 开始/molL1 1 1 0 转化/molL1 0.8 0.4 1.2 平衡/molL1 0.2 0.6 1.2 由此可知,
17、21x0.80.41.2213,所以x3。 12354 (3)下列各项可作为该反应达到平衡状态的标志的是_(填字母)。 A.压强不再变化 B.气体密度不再变化 C.A的消耗速率与B的消耗速率之比为21 D.A的百分含量保持不变 BD 12354 解析A项,x3,该反应前后气体的物质的量不变,无论反应是否达到 平衡,压强均不会变化; B项,气体的密度不再变化,而气体的体积不变,说明气体的质量不再发 生变化,由于D为固体,故气体的质量不再发生变化时能说明反应已达到 平衡状态; C项,A的消耗速率与B的消耗速率表示的反应方向一致,不能说明反应 已达到平衡; D项,A的百分含量保持不变,说明反应已达到
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