2.2.1 化学平衡状态 化学平衡常数（课件）-2020-2021学年上学期高二化学同步精品课堂(新教材人教版选择性必修1)（共39张PPT）

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第二章 第2节第一课时 化学平衡状态 化学平衡常数下列化学反应能否进行到底？硫的燃烧酸碱中和反应二氧化硫的催化氧化合成氨动脑想一想旧知回顾还记得饱和溶液吗？在一定温度下，在一定量的溶剂里，不能再溶解某种溶质的溶液，饱和溶液 饱和溶液中溶质的溶解过程完全停止了吗？考虑一下溶解平衡的建立开始：溶解速率 > 结晶速率溶解速率 = 结晶速率达到溶解平衡，形成硫酸铜饱和溶液当v(溶解)=v(结晶)形成饱和溶液，达到平衡状态，是个动态平衡一、可逆反应在同一条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的反应,叫做可逆反应。①二同：a.相同条件下；b.正、逆反应同时进行。②一小：反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率都小于100%。定义 特点 表示 B 　 【练一练】分析各选项中的各组反应，其中互为可逆反应的是(　　)A.2KHCO3⇨K2CO3＋H2O＋CO2↑　K2CO3＋H2O＋CO2 ⇨ 2KHCO3B．CO2＋H2O ⇨ H2CO3　H2CO3 ⇨ CO2＋H2OC．NH3＋HCl ⇨ NH4Cl　NH4Cl ⇨ NH3↑＋HCl↑D．2NaCl ⇨ 2Na＋Cl2↑　 2Na＋Cl2 ⇨ 2NaCl温馨提示：判断一个反应是可逆反应的关键是可逆反应必须是在同一条件下进行在一密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol·L－1、0.1 mol·L－1、0.2 mol·L－1，当反应达到平衡时，可能存在的数据是(　　)A．SO2为0.4 mol·L－1，O2为0.2 mol·L－1B．SO2为0.25 mol·L－1C．SO2、SO3均为0.15 mol·L－1D．SO3为0.4 mol·L－1【练一练】B化学平衡状态，就是指在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。1、定义 V正 ＝V逆≠0反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态二、化学平衡状态2、化学平衡状态特点①逆——可逆反应③等——V正 ＝V逆②动——动态平衡，反应没有停止④定——各组分的浓度不变，含量一定⑤变——条件改变，原平衡被破坏，在新的条件 下建立新的平衡(1)只有_________才能建立化学平衡状态，即化学平衡问题的研究对象是可逆反应。可逆反应（2） 以N2与H2反应生成NH3为例，最大00减小减小减小增大增大不变不变不变且不为0不变不变且不为0最大最大3．化学平衡状态的建立t1V逆V正=V正V逆(3)化学平衡状态的建立除了必须是可逆反应外，还必须有一定的温度、物质的浓度和气体的压强等外界因素的条件。所以，同一个可逆反应在不同条件下建立起的化学平衡状态可能不同；不同的可逆反应，即使在相同条件下，建立起的化学平衡状态也不一定相同。4、化学平衡状态判断 动态标志：v正＝v逆≠0 静态标志：各种“量”不变①各物质的质量、物质的量或浓度不变。②各物质的百分含量(物质的量分数、质量分数等)不变。1.化学平衡状态判断的本质标志:重点强调2.化学平衡状态判断的宏观标志:3.化学平衡状态判断的间接标志:(1)反应物的转化率保持不变。(2)产物的产率保持不变。(3)平衡体系的颜色保持不变。(4)绝热的恒容反应体系中的温度保持不变。(5)某化学键的破坏速率和生成速率相等。 xA(g)+yB(g)⇌pC(g)+qD(g)①v(A)正＝v(A)逆 ② v(A):v(B) =x:y 判断下列条件能否作为判断化学平衡的标志？③ A的体积分数保持不变不一定⑥温度保持不变 ⑤ 总压强保持不变 ④ 平均摩尔质量保持不变N2(g)+O2(g)⇌2NO(g) K=1×10-30(298K)这意味着298K时，N2和O2基本上没有进行反应。【规律方法】　判断化学平衡状态的标志，可用八个字概括“正逆相等，变量不变”。即对于同一物质v(正)＝v(逆)时可判定反应达平衡状态。当某一可变物理量随反应进行不再改变时，可判定已达到平衡状态。一定条件下,将NO2与SO2以体积比为1∶2置于密闭容器中发生反应:NO2(g)+SO2(g)⇌ SO3(g)+NO(g)　ΔH=-41.8 kJ·mol-1,下列能说明反应达到平衡状态的是 ( ) A.体系压强保持不变B.混合气体颜色保持不变C.SO3和NO的体积比保持不变D.每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2【练一练】B一定条件下，在密闭容器中，能表示反应X(g)＋2Y(g)⇌2Z(g)一定达到化学平衡状态的是(　　)①X、Y、Z的物质的量之比为1∶2∶2②X、Y、Z的浓度不再发生变化③容器中的压强不再发生变化④单位时间内生成 n mol Z，同时生成2n mol YA．①②　　　　B．①④C．②③ D．③④练一练　C【练一练】【AC】化学平衡常数【交流·研讨】根据下表数据计算平衡时 的值并分析其中规律：通过分析实验数据得出：1.温度不变时， 为常数用K表示；2.常数K与反应的起始浓度大小无关；3.常数K与正向建立还是逆向建立平衡无关即与平衡建立的过程无关。【思考】 人们对其他化学平衡体系的数据进行分析，也发现了类似的关系,平衡常数的含义是什么？三、化学平衡常数在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数。这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数），用符号K表示。1、定义 对于反应: aA + bB⇌cC + dD但一般不写单位　　浓度的单位为mol·L-1 。K的单位为(mol·L-1)n请写出下表中各反应的平衡常数表达式并回答问题【练习】（1）比较①和②，分析平衡常数表达式的书写与哪些因素有关?（2）比较②和③，分析正、逆反应的平衡常数之间的关系（3）④⑤和⑥，分析平衡体系中固体和纯液体的浓度在平衡常数表达式中不出现的原因。【思考与交流】2.书写平衡常数关系式的规则（1）一个化学反应的K大小只与温度有关。（2）平衡常数的表达式及单位与方程式的书写形式有关。（3）化学反应的正逆反应的平衡常数互为倒数。（4）有纯固体或溶剂参加的反应，它们不列入平衡常数表达式。强调：a.稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度也不必写在平衡关系式中。b.非水溶液中的反应，如有水生成或有水参加反应，此时水的浓度不可视为常数，必须表示在平衡关系式中。对于可逆反应:C(s)+CO2(g)⇌2CO(g),在一定温度下,其平衡常数为K,下列条件的变化中,能使K发生变化的是 (　　)A.将C(s)的表面积增大 B.增大体系压强C.升高体系温度 D.使用合适的催化剂【练习】C已知450℃时，反应H2（g)+I2（g)⇌2HI（g）的k=50，由此推测在450 ℃时，反应2HI（g） ⇌ H2（g)+I2（g）的化学平衡常数为（ ） A.50 B. 0.02 C.100 D.无法确定B练一练练一练 在某温度下，将H2和I2各0.10mol的气态混合物充入10L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c（H2）=0.0080mol/L 。（1）求反应的平衡常数。（2）在上述温度下，该容器中通入H2和I2蒸气各0.20mol,试求达到化学平衡时各物质的浓度。解： （1） H2 + I2 ⇌ 2HI起始浓度/mol·L-1 0.010 0.010 0平衡浓度/mol·L-1 0.0080 0.0080 0.0040（2） H2 + I2 ⇌ 2HI 起始浓度/mol·L-1 0.020 0.020 0平衡浓度/mol·L-1 0.020-x 0.020-x 2x解得 x=0.004 mol/L平衡时 c(H2)=c(I2)=0.016 mol/L，c(HI)=0.008 mol/L3、平衡常数K的意义(1)、利用平衡常数判断反应的热效应。 升高温度，K 增大；则正反应是吸热反应， 升高温度，K 减小，则正反应是放热反应 。在某温度下，某时刻反应是否达平衡，可用该时刻产物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比即浓度商Qc与K比较大小来判断。 即Qc = K   体系处于化学平衡 Qc＜K   反应正向进行  Qc＞K   反应逆向进行(2)判断反应进行的方向 某温度下，在一容积可变的容器中，反应2A（g）＋B（g）⇌2C（g）达到平衡时，A、B和C的物质的量分别为4mol、2mol和4mol。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整，可使平衡右移的是（ ） A.均减半 B.均加倍 C.均增加1mol D.均减少1mol练一练CK 值越大，表示反应进行的程度越大，反应物的转化率越大；K 值越小，表示反应进行的程度越小，反应物的转化率越小。一般来说，反应的平衡常数K≥105，认为正反应进行得较完全；K≤10-5则认为这个反应的正反应很难进行(逆反应较完全）(3)定量的衡量化学反应进行的程度N2(g)+O2(g)⇌2NO(g) K=1×10-30(298K)这意味着298K时，N2和O2基本上没有进行反应。4、平衡转化率 用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观，常用平衡转化率α来表示反应限度。反应物A的平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：练一练：现有一定温度下的密闭容器中存在如下反应：H2 (g) + I2 (g) ⇌2HI (g) 已知c(H2)始=0.4mol/L，c(I2)始=1mol/L经测定该反应在该温度下的平衡常数K=64，试判断，达平衡状态时，H2的转化率应为多少？解： （1）设氢气的转化浓度为xmol/L H2 + I2 ⇌ 2HI起始浓度/mol·L-1 0.4 1 0转化浓度/mol·L-1 x x 2x平衡浓度/mol·L-1 0.4-x 1-x 2x解得 x=0.385 mol/L则氢气的转化率为感谢您的观看