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高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二章 化学反应速率与化学平衡第二节 化学平衡说课课件ppt
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1.了解化学平衡的建立过程并理解化学平衡状态的特征。2.能书写平衡常数表达式,能进行平衡常数、转化率的简单计算,能利用平衡常数和浓度商的关系判断化学反应是否达到平衡及平衡移动的方向。3.了解平衡图像及应用。4.能运用浓度、压强、温度对化学平衡的影响规律,推测平衡移动方向及浓度、转化率等相关物理量的变化,能讨论化学反应条件的选择和优化。
一、化学平衡状态1.建立过程。很多化学反应是可逆的。一定条件下,对于可逆反应,可以从 正反应 方向开始建立化学平衡状态,也可以从 逆反应 方向开始建立化学平衡状态。
2.定义。在一定条件下的可逆反应体系中,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,反应中物质的转化达到了 “限度” 的状态。
提示:不是。两个反应的条件不同。微思考2当可逆反应在一定条件下达到平衡后,正、逆反应是否都停止了?提示:不是。化学平衡是一种动态平衡,可逆反应达平衡后,正、逆反应仍在进行。
2.化学平衡常数是表明化学反应 限度 的一个特征值,通常只受 温度 影响。当 Q=K 时,可逆反应达到 限度 ,即达到 化学平衡状态 。
3.通常,K越大,说明平衡体系中生成物所占的比例 越大 ,正反应进行的程度 越大 ,即该反应进行得越 完全 ,平衡时反应物的转化率越 大 ;反之,K越小,该反应进行得越不完全,平衡时反应物的转化率越 小 。一般来说,当 K>105 时,该反应就进行得基本完全了。
提示:K1·K2=1。
解析:可逆反应是在相同条件下同时向正、逆两个方向进行的反应,A、D的两个方向进行的反应条件不同;B未指明“是相同条件”,因此,只有C项正确。
3.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0.1 ml·L-1、0.3 ml·L-1、0.2 ml·L-1,在一定条件下,当反应达到平衡时,各物质的浓度有可能是( )。A.Z为0.3 ml·L-1 B.Y2为0.4 ml·L-1C.X2为0.2 ml·L-1D.Z为0.4 ml·L-1答案:A
4.关于化学平衡常数的叙述正确的是( )。A.化学平衡常数与温度无关B.两种物质反应,不管怎样书写化学方程式,平衡常数不变C.化学平衡常数等于某时刻生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值D.温度一定,对于给定的化学反应,正、逆反应的平衡常数互为倒数答案:D
解析:A项,通常情况下,化学平衡常数只受温度影响;B项,平衡常数与化学方程式的书写形式有关;C项,K表达式中各物质的浓度均为平衡浓度;D项,根据K的表达式,推知正、逆反应的平衡常数互为倒数。
5.T ℃时,在容积为2 L的恒容密闭容器中投入N2和H2进行合成氨反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),10 s后达到化学平衡状态。(1)反应过程中:0~10 s内N2的物质的量由6 ml变为4 ml,则H2的物质的量由14 ml变为 ml,v(H2)= 。(2)能说明该反应已经达到平衡状态的是 。 A.c(N2)=c(H2)=c(NH3)B.容器内压强保持不变C.v正(N2)=3v逆(H2)D.容器内气体的密度保持不变(3)T ℃时,该反应的平衡常数K= 。
一 化学平衡状态判断的依据重难归纳1.直接依据。(1)v正=v逆。
(2)各组分的浓度或百分含量保持不变。
2.间接依据。以mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)为例。(1)若m+n≠p+q,则混合气体的总物质的量、总压强(恒温恒容)、总体积(恒温恒压)、平均摩尔质量不随时间改变而改变。(2)若某组分有颜色,则反应体系的颜色不再随时间改变而改变。
3.以反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)为例进行说明。
若反应体系的总压强不变,该可逆反应一定达到平衡了吗?为什么?提示:不一定。若反应在恒温恒容条件下进行,如果反应前后气体体积可变,则压强不变可作为该反应达到化学平衡的判断依据;如果反应前后气体体积不变,则压强不变不可以作为该反应达到化学平衡的判断依据。
①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n ml O2的同时生成2n ml NO2。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 。答案:(1)①②④⑤⑥ (2)①②
【拓展延伸】 (1)对于反应1,当v正(NO2)=v逆(O2)时,反应是否达到平衡状态?(2)对于反应2,当I2(g)为I2(s),平均相对分子质量不改变时,反应是否达到平衡状态?答案:(1)否 (2)是
方法归纳 平衡思想:理解平衡状态的判定标志。判断化学反应是否达到化学平衡状态,关键是看给定条件下题中提供的物理量是“变量”还是“定量”,当“变量”达到不变时,表明反应达到平衡状态,而“定量”不变不能说明反应是否达到平衡状态。以下均可表明反应达到平衡状态。(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。(4)绝热体系的温度不变。(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。
学以致用1.一定条件下,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( )。
解析:根据平衡状态的判断依据v正=v逆,将分别用B、C表示的逆反应速率转化为用A表示的逆反应速率,只有D项中的反应达到平衡状态。
2.将一定量纯净的氨基甲酸铵置于真空密闭容器中(假设容器容积不变,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)。以下能判断该反应已经达到化学平衡状态的是( )。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A.②③⑤ B.②③④ C.①④⑤ D.①②③④⑤答案:A
二 化学平衡常数重难归纳1.使用化学平衡常数应注意的问题。(1)通常情况下,化学平衡常数只与温度有关,使用化学平衡常数数值时,必须注明对应的温度。(2)化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡状态下的浓度。(3)化学平衡常数不表示反应的快慢,即化学反应速率大,K值不一定大。
(4)K的单位一般不作要求。(5)书写平衡常数表达式时,固体、纯液体(如水、乙醇等)的浓度视为1,可以不写。
(6)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。①若反应方向改变,则平衡常数改变,改变前后两个反应的平衡常数互为倒数。②若化学方程式中各物质的化学计量数成比例扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也会改变。
2.化学平衡常数的应用。(1)判断可逆反应的限度。通常,K值越大,说明平衡体系中生成物所占的比例越大,正反应进行的程度越大,即该反应进行得越完全,平衡时反应物的转化率越大;反之,反应越不完全,平衡时反应物的转化率越小。(2)判断反应的热效应。
(4)计算反应物的转化率等。依据可逆反应方程式和平衡常数,利用三段式可以计算体系中各组分的平衡浓度、起始浓度或变化浓度,从而计算反应物的转化率、从反应开始到平衡时的化学反应速率等。
一定条件下化学反应达到平衡状态时,反应物的转化率是否达到最大值?提示:是。
方法归纳 平衡常数和平衡转化率的相关计算方法:三段式法。达到化学平衡状态时各反应物、生成物物质的量(浓度)与起始量、变化量的关系如下。反应物:n(平)=n(始)-n(变)生成物:n(平)=n(始)+n(变)对于可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),令A、B起始物质的量浓度分别为a ml·L-1、b ml·L-1,达到平衡后,A的消耗量为mx ml·L-1。
回答下列问题:(1)该反应的化学平衡常数表达式为K= 。 (2)该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。 (3)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是 。 A.容器中压强不变B.混合气体中c(CO)不变C.v正(H2)=v逆(H2O)D.c(CO2)=c(CO)
(4)某温度下,平衡浓度符合下式:c(CO2)·c(H2)= c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为 ℃。 (5)在800 ℃时,发生上述反应,某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为:c(CO2)=2 ml·L-1,c(H2)=1.5 ml·L-1,c(CO)=1 ml·L-1,c(H2O)=3 ml·L-1,则此时v正 (填“>”“