化学平衡状态化学平衡常数.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/10/3,#,1.,了,解化学反应可逆性。,2,结合图象考查化学平衡建立过程。,3,化学平衡状态分析、判断与比较。,4,了解化学平衡常数含义，能够利用化学平衡常数进行简单计算，并判断,反应进行方向。,第二节 化学平衡和化学反应进行方向,第,1,课时 化学平衡状态 化学平衡常数,第1页,1,可逆反应,在,条件下，既能向,方向进行又能向,方向进行反应。,2,化学平衡状态,化学平衡状态是指在一定条件下可逆反应里，当,与,相等时，反应混合物中各组分,保持不变状态，称为化学平衡状态。,相同,正反应,逆反应,正反应速率,逆反应速率,质量或浓度,第2页,3,化学平衡状态特征,(1),逆：研究对象必须是,反应。,(2),动：化学平衡是,平衡，到达平衡时,v,正,v,逆,0,，,即：正、逆反应仍在,进行。,(3),等：正反应速率,逆反应速率，是化学平衡实质。,(4),定：各组分物质量浓度保持,，反应混合物百分组成,。,(5),变：化学平衡状态是有条件、暂时，改变影响平衡外界条件，平衡会发生,，到达新平衡。,可逆,动态,继续,不变,不变,移动,第3页,1,概念,在一定温度下，当一个,到达平衡状态时，生成物,与,反应物,比值是一个常数，用符号,表示。,2,表示式,对于反应,m,A(g),n,B(g),p,C(g),q,D(g),，,K,。,3,平衡常数应用和注意事项,(1),在不一样条件下进行同一可逆反应，,K,值越大，反应物转化率,，,正反应进行程度,。,可逆反应,浓度计量数次方乘积,浓度计量数次方乘积,K,越大,越高,第4页,3,平衡常数应用和注意事项,(1),在不一样条件下进行同一可逆反应，,K,值越大，反应物转化率,，,正反应进行程度,。,(2),平衡常数只与,相关，与其它原因无关。,(3),和,浓度通常看作常数,“,1,”,，不计入平衡常数表示式中。,思索：,反应：,3H,2,N,2,2NH,3,H,2,N,2,NH,3,化学平衡常数相等吗？,越大,越高,温度,固体,纯液体,提醒：,化学平衡常数是指某一详细反应平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变。若方程式中各物质系数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。,第5页,1,v,正,v,逆,。,指,是同一物质正反应速率与逆反应速率相等。,2,反应混合物中各组分含量,(,质量分数，体积分数，物质量分数,),保持不变。,3,反应类型分析,(,以下表所表示,),对于密闭容器中反应,m,A(g),n,B(g),p,C(g),q,D(g),，依据对化学平衡概念了解，判断以下各情况，是否到达平衡。,第6页,可能情况举例,是否已达平衡,混合物体系中,各成份含量,各物质物质量或各物质物质量分数一定,平衡,各物质质量或各物质质量分数一定,平衡,各气体体积或体积分数一定,平衡,总压强、总体积、总物质量一定,不一定平衡,正、逆反应速率关系,在单位时间内消耗了,m,mol A,同时生成,m,mol A,，,即,v,正,v,逆,平衡,在单位时间内消耗了,n,mol B,同时生成,p,mol C,不一定平衡,v,(A),v,(B),v,(C),v,(D),m,n,p,q,，,v,正,不一定等于,v,逆,不一定平衡,在单位时间内生成了,n,mol B,，同时消耗,q,mol D,不一定平衡,第7页,压强,压强不再改变，当mnpq时,平衡,压强不再改变，当mnpq时,不一定平衡,混合气体平均相对分,子质量(Mr),M,r,一定，当,m,n,p,q,时,平衡,M,r,一定，当,m,n,p,q,时,不一定平衡,温度,任何化学反应都伴伴随能量改变，在其它条件不变情况下，体系温度一定时,平衡,气体密度,密度一定,不一定平衡,颜色,反应体系内有色物质颜色不变，就是有色物质浓度不变,平衡,第8页,【,例,1】,一,定条件下可逆反应：,2NO,2,(g),2NO(g),O,2,(g),，在体积固定密闭容器中，到达平衡状态标志是,(,),单位时间内生成,n,mol O,2,同时生成,2,n,mol NO,2,单位时间内生成,n,mol O,2,同时生成,2,n,mol NO,用,NO,2,、,NO,、,O,2,表示反应速率比为,2,2,1,状态,混合气体颜色不再改变状态,混合气体密度不再改变状态,混合气体压强不再改变状态,混合气体平均相对分子质量不再改变状态,A,B,C,D,全部,第9页,解析：,化,学平衡状态根本标志是：,本质：,v,(,正,),v,(,逆,),，,现象：各组分百分含量不变。解答该题时，要牢牢抓住两个根本标志，并明确气体颜色、密度、压强、平均相对分子质量改变与根本标志间关系，才能全方面分析，顺利解答。本题不但考查了化学平衡直接标志，也要求对化学平衡间接标志进行分析，判断。,中单位时间内生成,n,mol O,2,必消耗,2,n,mol NO,2,，而生成,2,n,mol NO,2,时，必消耗,n,mol O,2,，能说明反应到达平衡。,不能说明。,中不论到达平衡是否，化学反应速率都等于化学计量数之比。,第10页,有,色气体颜色不变，则表示物质浓度不再改变，说明反应已到达平衡。,体积固定、气体质量反应前后守恒，密度一直不变。,反应前后,v,g,0,，压强不变，意味着各物质含量不再改变。,因为气体质量不变，气体平均相对分子质量不变时，说明气体中各物质物质量不变，该反应,v,g,0,，能说明反应到达平衡。,答案：,A,第11页,(1),化,学平衡研究对象：封闭体系可逆反应。只有可逆反应才有可能存在化学平衡状态。,(2),“,v,(,正,),v,(,逆,),”,，是化学平衡状态微观本质条件，其含义可简单地了解为：对反应物或生成物中同一物质而言，其生成速率等于消耗速率。,“,反应混合物中各组分浓度不变,”,是平衡状态宏观表现，是,v,(,正,),v,(,逆,),必定结果。,(3),平衡状态直接要求了在一定条件下可逆反应进行程度大小，也是可逆反应进行到最大程度结果。,(4),从化学平衡特征判断可逆反应是否到达化学平衡时，要尤其注意外界条件限制及反应本身特点，如,“,恒温、恒容,”,、,“,体积可变,”,、,“,体积不变,”,、,“,全是气体参加,”,等。,第12页,1,在,一定温度下定容容器中，当以下哪些物理量不再发生改变时，表明反应,A(g),2B(g),=,C(g),D(g),已到达平衡状态是,(,),混合气体压强,混合气体密度,B,物质量浓度,混合气体总物质量,混合气体平均相对分子质量,v,(C),与,v,(D),比值,混合气体总质量,混合气体总体积,A,B,C,D,第13页,解析：,由,于是定容容器，反应前后气体质量不变，故反应中气体密度一直保持不变，故不能作为判断是否到达平衡状态依据，同理,不正确；,反应速率之比等于反应方程式中计量数之比，故不论是否到达平衡，它们速率比值总是计量数之比，故不正确；,因为反应物生成物全部是气体，依据质量守恒，不论是否到达平衡，气体总质量保持不变，故不正确；总而言之，选项,B,符合题意。,答案：,B,第14页,1,含义,在一定条件下,(,恒温恒容或恒温恒压,),，对同一可逆反应体系，起始时加入物质物质量不一样，而到达化学平衡时，同种物质百分含量相同，即为等效平衡。,2,分析方法,按照化学方程式化学计量数关系，把起始物转化为方程式同二分之一边物质，经过对比两种情况下对应组分起始量是相等，还是等比，来判断化学平衡是否等效。,第15页,3,分类及判断方法,(1),对于恒温、恒容条件下，气体体积有改变反应,假如按方程式化学计量关系转化为方程式同二分之一边物质，其物质量与对应组分起始加入量相同，则建立化学平衡状态是等效。,如合成氨反应，初始充入,1 mol N,2,和,3 mol H,2,：,N,2,(g),3H,2,(g),2NH,3,(g),起始量：,1 mol,3 mol,0(,从正反应开始,),等效于：,0 0,2 mol(,从逆反应开始,),起始量,：,a,mol,b,mol,c,mol,第16页,则,a,1,且,b,3,时与原平衡是等效平衡,(2),对于恒温、恒容条件下气体体积不变反应,假如按方程式化学计量关系转化为方程式同二分之一边物质，其物质量之比与对应组分起始加入量之比相同，则建立化学平衡是等效。比如：,H,2,(g),I,2,(g),2HI(g),1 mol 1 mol 0 mol,2 mol 2 mol 1 mol,第17页,上述两种配比，按方程式中化学计量关系均转化为反应物，两种情况下,H,2,与,I,2,(g),物质量比均为,1,1,，所以上述两种情况下建立化学平衡状态是等效。,(3),对于恒温、恒压条件下可逆反应,(,气体体积有改变反应或气体体积不变反应,),假如按方程式化学计量关系转化为方程式同二分之一边物质，其物质量之比与对应组分起始加入量之比相同，则建立化学平衡状态是等效。,注意：,三种情况下等效均指是平衡混合物中各组分百分含量保持不变。实际上三种等效是有差异，第,(1),种情况是绝对等效,(,包含浓度、密度、平均相对分子质量等都相等,),，而在第,(2),、,(3),种情况下，物质量等存在倍数关系。,第18页,【,例,2】,向,某密闭容器中充入,1 mol CO,和,2 mol H,2,O(g),，发生反应：,CO,H,2,O(g),CO,2,H,2,。当反应到达平衡时，,CO,体积分数为,x,。若维持容器体积和温度不变，起始物质按以下四种配比充入该容器中，到达平衡时,CO,体积分数大于,x,是,(,),A,0.5 mol CO,2 mol H,2,O(g),1 mol CO,2,1 mol H,2,B,1 mol CO,1 mol H,2,O(g),1 mol CO,2,1 mol H,2,C,0.5 mol CO,1.5 mol H,2,O(g),0.4 mol CO,2,0.4 mol H,2,D,0.5 mol CO,1.5 mol H,2,O(g),0.5 mol CO,2,0.5 mol H,2,第19页,解析：,在,等温等体积反应前后气体体积相等可逆反应，只需投料百分比相等，则两平衡等效。,A,项逆推后为,1.5 mol CO,3 mol H,2,(g),与原平衡等效；,B,项逆推后，为,2 mol CO,2 mol H,2,O(g),，,CO,百分比偏高，则平衡后,CO,体积分数也偏高；,C,项逆推后为,0.9 mol CO,1.9 mol H,2,O(g),，,CO,百分比偏低，则平衡后,CO,体积分数也偏低；,D,项逆推后为,1 mol CO,2 mol H,2,O(g),与原平衡等效。,答案：,B,第20页,(1),解答相关等效平衡问题首先应搞清楚外界条件，是恒温恒容还是恒温恒压，然后再利用相关结论。,(2),解答相关这类问题关键在于依据题目标条件建立等效平衡模型，利用等效假设进行相关问题分析,(,如转化率、压强、平均相对分子质量等,),。,第21页,2,(1),在,某压强恒定密闭容器中加入,2 mol N,2,和,4 mol H,2,，发生以下反应：,N,2,(g),3H,2,(g),2NH,3,(g),H,92.4 kJ/mol,到达平衡时，体积为反应前三分之二。求：,到达平衡时，,N,2,转化率为,_,。,若向该容器中加入,a,molN,2,、,b,molH,2,、,c,molNH,3,，且,a,、,b,、,c,均,0,，在相同条件下到达平衡时，混合物中各组分物质量与上述平衡相同，试比较反应放出能量：,_,(,填,“,”,、,“,”,、,“,。,(1),是,恒温恒压，,(2),是恒温恒容，能够假设先让,(1),也保持恒温恒容，则此时与,(2),平衡相同，再让其恢复恒压，则容器活塞位置会改变，相当于加压，则化学平衡又向正反应方向移动，即,NH,3,浓度增大，即,(1)(2),。,答案：,(1),50%,(2),第24页,1,应用,(1),判,断、比较可逆反应进行程度大小。,K,值越大，反应进行程度越大；,K,值越小，反应进行程度越小。,(2),判断可逆反应是否到达化学平衡状态,对于可逆反应,a,A(g),b,B(g),c,C(g),d,D(g),，,在一定温度下任意时刻，,反应物与生成物浓度有以下关系：,浓度商,Q,第25页,Q,(3),判断,可逆反应反应热,若升高温度，,K,值增大，则正反应为吸热反应；,若升高温度，,K,值减小，则正反应为放热反应。,(4),计算反应物或生成物平衡浓度及反应物转化率。,第26页,2,相关计算,(1),步骤,写出相关化学平衡方程式。,确定各物质起始浓度、转化浓度、平衡浓度。,依据已知条件建立等式关系进行解答。,(2),模式,如,m,A(g),n,B(g),p,C(g),q,D(g),，令,A,、,B,起始物质量浓度分别,为,a,mol/L,、,b,mol/L,，到达平衡后消耗,A,物质量浓度,mx,mol/L,。,第27页,m,A(g),n,B(g),p,C(g),q,D(g),起,始,(mol/L),a,b,0,0,改变,(mol/L),mx,nx,px,qx,平衡,(mol/L),a,mx,b,nx,px,qx,K,(3),说明,反应物：,c,(,平,),c,(,始,),c,(,变,),；,生成物：,c,(,平,),c,(,始,),c,(,变,),；,各物质转化浓度之比等于化学方程式中各物质化学计量数之比。,第28页,【,例,3】(,天津理综，,5),人,体血液内血红蛋白,(Hb),易与,O,2,结合生成,HbO,2,，所以含有输氧能力。,CO,吸入肺中发生反应：,CO,HbO,2,O,2,HbCO,37C,时，该反应平衡常数,K,220,。,HbCO,浓度到达,HbO,2,浓度,0.02,倍，会使人智力受损。据此，以下结论错误是,(,),A,CO,与,HbO,2,反应平衡常数,K,B,人体吸入,CO,越多，与血红蛋白结合,O,2,越少,C,当吸入,CO,与,O,2,浓度之比大于或等于,0.02,时，人智力才会受损,D,把,CO,中毒病人放入高压氧仓中解毒，其原理是使上述平衡向左移动,第29页,解析：,由,平衡常数定义可知该反应平衡常数,K,由平衡移动原理可知吸入,CO,越多，平衡向右移动，与血红蛋白结合,O,2,越少；把病人放入高压氧仓中，则平衡向左移动，释放出,CO,，故可解毒，,A,、,B,、,D,均正确。,C,项，由平衡常数表示式可知，人智力受损时：,220,0.02,，即 ，故,C,项错误。,答案：,C,第30页,3,将,固体,NH,4,I,置于密闭容器中，在一定温度下发生以下反应：,NH,4,I(s),NH,3,(g),HI(g),；,2HI(g),H,2,(g),I,2,(g),，到达平衡时，,c,(H,2,),0.5 mol,L,1,，,c,(HI),4 mol,L,1,，则此温度下反应,平衡常数值为,(,),A,9 B,16 C,20 D,25,解析：,根,据题干信息，可知平衡时：,c,(NH,3,),c,(HI),2,c,(H,2,),4mol,L,1,0.5 mol,L,1,2,5 mol,L,1,，由化学平衡常数定义。则,平衡常数,K,c,(NH,3,),c,(HI),5,4,20,。,答案：,C,第31页,【,例,1】,等,物质量,X(g),与,Y(g),在体积不变密闭容器中进行可逆反应：,X(g),Y(g),2Z(g),W(s),H,0,，以下叙述不正确是,(,),A,平衡常数,K,值越大，,X,转化率越大,B,到达平衡时，反应速率,v,正,(X),v,逆,(Z),C,到达平衡后，升高温度，平衡常数,K,值增大,D,当压强不再发生改变时，说明反应到达了化学平衡状态,第32页,解析：,v,逆,(Z),v,逆,(X),v,正,(X),，,B,项,正确；在一定温度下，平衡常数,K,值越大，表明反应物转化率越大，,A,项正确；平衡后升高温度，平衡向正方向移动，,K,值增大，,C,项正确；因为反应是等体积反应，反应过程中压强不变，所以，压强不再发生改变不能说明反应已达平衡状态，,D,项错误。,答案：,D,第33页,(1),反应组分物质量之比等于化学方程式中对应物质化学计量数之比。,(2),恒温、恒容下体积不变反应，体系压强或总物质量不再随时间改变，如,2HI(g),I,2,(g),H,2,(g),。,(3),全是气体参加体积不变反应，体系平均相对分子质量不再随时间而改变，如,2HI(g),I,2,(g),H,2,(g),。,(4),全是气体参加反应，恒容条件下体系密度保持不变。,高分策略,第34页,【,例,2】(,浙江理综,),(15,分,),超,音速飞机在平流层飞行时，尾气中,NO,会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中,NO,和,CO,转变成,CO,2,和,N,2,，化学方程式以下：,2NO,2CO 2CO,2,N,2,为了测定在某种催化剂作用下反应速率，在某温度下用气体传感器测得不一样时间,NO,和,CO,浓度如表：,第35页,时间,/s,c,(NO)/mol,L,1,c,(CO)/mol,L,1,0,1.00,10,3,3.60,10,3,1,4.50,10,4,3.05,10,3,2,2.50,10,4,2.85,10,3,3,1.50,10,4,2.75,10,3,4,1.00,10,4,2.70,10,3,5,1.00,10,4,2.70,10,3,第36页,请回答以下问题,(,均不考虑温度改变对催化剂催化效率影响,),：,(1),在上述条件下反应能够自发进行，则反应,H,_0(,填写,“,”,、,“,”,、,“,”,),。,(2),前,2 s,内平均反应速率,v,(N,2,),_,。,(3),在该温度下，反应平衡常数,K,_,。,(4),假设在密闭容器中发生上述反应，到达平衡时以下办法能提升,NO,转化率是,(,),A.,选取更有效催化剂,B,升高反应体系温度,C.,降低反应体系温度,D,缩小容器体积,第37页,(5),研究,表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提升化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率影响规律，某同学设计了三组试验，部分试验条件已经填在下面试验设计表中。,试验,编号,T,/,NO,初始浓度,/,mol,L,1,CO,初始浓度,/,mol,L,1,催化剂比表,面积/m2g1,280,1.20,10,3,5.80,10,3,82,124,350,124,第38页,请,在上表空格中填入剩下试验条件数据。,请在给出坐标图中，画出上表中三个试验条件下混合气体中,NO,浓度随时间改变趋势曲线图，并标明各条曲线试验编号。,第39页,第40页,(1),易失,2,分,，,不能联络焓熵联合判据，结合反应特点来分析焓变,。,(4),易失,2,分,，,忽略了催化剂对正逆反应速率影响是同程度，对平衡无影响。第,(1),问,H,判断失误,，,直接影响了对温度改变对平衡移动正确判断,。,(5),易失,3,分,，,作图中未正确把握不一样条件对达平衡所用时间影响。,第41页,本,题是一道综合考查化学反应速率、程度和方向题目。,(1),因反应为气体分子数目降低反应，即,S,0,，,依据自发反应,H,T,S,0,，可知反应,H,0,。,(2),前,2 s,内,v,(N,2,),v,(NO),1.8810,4,mol,L,1,s,1,。,第42页,(4)A,项,，选取更高效催化剂，并不能影响平衡移动，,NO,转化率不变；,B,项，升温，对此放热反应，平衡左移，,NO,转化率减小，降温则转化率增大；,D,项，缩小体积，平衡右移，转化率增大。故选,C,、,D,。,(5),因验证温度、催化剂比表面积二原因对速率影响，所以试验,、,中反应物初始浓度应保持不变，试验,、,对比催化剂比表面积改变，则反应温度应保持相等，即,中温度为,280,。做图中应注意：相对比试验,，试验,增大催化剂比表面积，达平衡时间缩短，但平衡时,c,(NO),二者相等。而试验,升温，达平衡时间比试验,还要短，且,c,(NO),变大。,第43页,第44页,(1)(2)1.88,10,4,mol,L,1,s,1,(3)5 000,(4)CD,(5),.280,1.20,10,3,5.80,10,3,.1.20,10,3,5.80,10,3,如,图,：,第45页,本题考查化学反应原理相关知识，重点考查化学反应速率、化学反应方向与程度等知识，同时也关注对考生计算能力考查。依据图表进行分析，补充完整图表中对应内容等是化学高考命题中所展现新亮点。试题首先考查了考生分析、判断、推理能力，同时，也十分关注对考生计算能力、表示能力考查。为到达以上高考中多方面知识与能力要求，需要考生狠抓化学反应速率、化学平衡和反应进行方向中基础知识，充分了解应用平衡移动原理和平衡常数含义，合理设计试验条件控制。,点击此处进入 作业手册,第46页,