还剩52页未读，
继续阅读
成套系列资料，整套一键下载
- 浙江专版2023_2024学年新教材高中化学第2章化学反应速率与化学平衡第1节化学反应速率第1课时化学反应速率及影响因素课件新人教版选择性必修1 课件 0 次下载
- 浙江专版2023_2024学年新教材高中化学第2章化学反应速率与化学平衡第1节化学反应速率第2课时活化能课件新人教版选择性必修1 课件 0 次下载
- 浙江专版2023_2024学年新教材高中化学第2章化学反应速率与化学平衡第2节化学平衡第2课时影响化学平衡的因素课件新人教版选择性必修1 课件 0 次下载
- 浙江专版2023_2024学年新教材高中化学第2章化学反应速率与化学平衡第4节化学反应的调控课件新人教版选择性必修1 课件 0 次下载
- 浙江专版2023_2024学年新教材高中化学第3章水溶液中的离子反应与平衡第2节水的电离和溶液的pH第1课时水的电离溶液的酸碱性与pH课件新人教版选择性必修1 课件 0 次下载
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 化学平衡课文配套ppt课件
展开
这是一份人教版 (2019)选择性必修1第二章 化学反应速率与化学平衡第二节 化学平衡课文配套ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了课前·基础认知，课堂·重难突破，素养·目标定位，随堂训练，素养•目标定位，目标素养，知识概览，五大特征等内容，欢迎下载使用。
1.能描述化学平衡的建立过程及化学平衡状态的特征。2.知道化学平衡常数的含义,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反应进行的方向。3.能掌握平衡图像及应用。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,可以从 逆反应 方向开始建立化学平衡状态,也可以从正、逆反应双向建立化学平衡状态。
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。
微判断1 (1)一定条件下,可逆反应正向进行才能达到平衡状态。( )(2)可逆反应达到平衡状态时,反应体系中各组分的浓度相等。( )(3)合成氨反应在一定条件下进行,当v正(N2)=v逆(H2)时反应达到平衡状态。( )(4)在一定温度下进行反应2NO2(g,红棕色) N2O4(g,无色),当颜色不变时说明反应达到平衡状态。( )
(5)在已达到平衡的可逆反应:2SO2+O2 2SO3中,充入18O2一段时间后,18O只存在于SO2和SO3中。( )
二、化学平衡常数1.对于可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),在任意时刻的 称为浓度商,符号为 Q ;在一定温度下达到平衡时刻的 称为化学平衡常数,符号为 K 。 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。
微判断2 (1)对于一个可逆反应,平衡正向移动时,平衡常数增大。( )(2)平衡常数的大小只与温度有关,而与浓度、压强、催化剂等无关。( )(4)增大生成物浓度,平衡常数增大;增大反应物浓度,平衡常数减小。( )
(5)通常情况下,K越大,说明反应正向进行的程度越大,反应进行得越完全。( )
一、化学平衡状态判断的依据重难归纳1.直接依据(正、逆相等)。v正=v逆。
2.间接依据(变量不变)。以反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)为例进行说明。
对于任一可逆反应,在一定条件下,只加入反应物或只加入生成物或同时加入反应物和生成物,都可发生反应。进行到某一时刻时,各组分的浓度将不再变化,达到化学平衡状态。1.各组分的浓度不再变化,是否反应停止了?提示:此时正、逆反应仍在进行,只是其速率相等,所以浓度不再变化。
2.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。
典例剖析有下列两个可逆反应。反应1:在容积固定的密闭容器中进行可逆反应2NO2(g) 2NO(g)+O2(g),其中NO2是红棕色气体。反应2:在容积固定的密闭容器中进行可逆反应H2(g)+I2(g) 2HI(g),其中I2(g)是紫色气体。
以上两个反应过程中,有下列情况: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
解析:(1)对于反应2NO2(g) 2NO(g)+O2(g),当同一物质的正、逆反应速率相等,即v正=v逆时,反应处于平衡状态,①正确;混合气体的颜色不再改变时,说明c(NO2)一定,故反应处于平衡状态,②正确;气体的密度 ,其中气体的质量和容器的容积是定值,故气体的密度不变不能作为达到平衡状态的标志, ③错误;由于该反应为反应前后气体体积变化的反应,故密闭容器中的压强不变,表明反应处于平衡状态,④正确;
混合气体的相对分子质量可借助 来计算,该反应中气体的质量始终保持不变,而气体的物质的量为变量,故平均相对分子质量为变量,当变量保持不变时,表明反应处于平衡状态,⑤正确;单位时间内生成O2和生成NO2的反应方向相反,且两者的物质的量变化之比为1∶2,故反应处于平衡状态,⑥正确。
(2)对于反应H2(g)+I2(g) 2HI(g),当同一物质的正、逆反应速率相等时,反应处于平衡状态,①正确;混合气体的颜色不再改变时,说明c(I2)一定,反应处于平衡状态,②正确;由于气体的质量和容器的容积是定值,故气体的密度不变不能作为反应达到平衡状态的标志,③错误;
由于该反应为反应前后气体体积不变的反应,容器中气体的物质的量保持不变,则容器中的压强不变,反应不一定处于平衡状态,④错误;由于该反应气体的质量、气体的物质的量是定值,故气体的平均相对分子质量不变时,不能判断反应是否处于平衡状态,⑤错误;反应的任何时刻,用H2、I2和HI表示的反应速率之比均为1∶1∶2,⑦错误。
【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“恒量”,当“变量”达到不变时,表明反应达到平衡状态,而“恒量”不变不能说明反应是否达到平衡状态。
学以致用1.(2023四川师大附中期中)用Cl2生产某些含氯有机物时会生成副产物HCl,利用下列反应可实现氯的循环利用:4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-115.65 kJ·ml-1。在恒温恒容的密闭容器中,充入一定量的反应物发生上述反应,能充分说明该反应达到化学平衡状态的是( )。A.气体的质量不再改变B.n(HCl)∶n(O2)∶n(Cl2)∶n(H2O)=4∶1∶2∶2C.断开4 ml H—Cl的同时生成4 ml H—OD.气体的平均摩尔质量不再改变
解析:该反应中各物质均为气态,气体的质量一直不变,A项错误;各物质的物质的量满足反应方程式中化学计量数之比,不能说明反应达到化学平衡状态,B项错误;断开4 ml H—Cl的同时生成4 ml H—O,都表示的是正反应速率,不能说明反应达到化学平衡状态,C项错误;气体的质量不变,但该反应前后气体分子数不相等,气体的平均摩尔质量随反应的进行而改变,不再改变则达到平衡状态,D项正确。
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.②③⑤B.②③④C.①④⑤D.①②③④⑤
解析:①没说明正反应速率和逆反应速率,故不能作为判断反应达到平衡状态的依据;②密闭容器中总压强与气体物质的量成正比,压强不变说明平衡时n(气)不变,故压强不变可以作为判断反应达到平衡状态的依据;③ ,m(气)可变,故密度不变可以作为判断反应达到平衡状态的依据;④n(NH3)∶n(CO2)=2∶1,故氨气的体积分数为恒值,不能作为判断反应达到平衡状态的依据;⑤根据定义,c(NH3)不变可以作为判断反应达到平衡状态的依据。
二、化学平衡常数重难归纳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)的浓度视为常数,不写入表达式。
(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。
(7)利用平衡常数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。
很多化学反应具有可逆性,但是不同的可逆反应在一定条件下其限度不同。表征可逆反应限度的一个特征值就是化学平衡常数。1.制约化学平衡常数的因素是什么?提示:平衡常数的决定因素是可逆反应本身,同一个可逆反应,其书写形式不同,K的表达形式不同,数值可能不同;通常情况下,平衡常数只受温度的影响,同一个可逆反应,不同温度下的平衡常数不同。
2.一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。
典例剖析工业合成氨的反应为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),设在容积为2.0 L的密闭容器中充入0.60 ml N2(g)和1.60 ml H2(g),反应在一定条件下达到平衡时,NH3的物质的量分数(NH3的物质的量与反应体系中气体的总物质的量之比)为 。试计算:(1)该条件下N2的转化率为 。 (2)该条件下,H2的转化率为 ,H2的物质的量分数为 。 (3)该条件下反应2NH3(g) N2(g)+3H2(g)的平衡常数为 。
答案:(1)66.7% (2)75% (或0.286) (3)0.005解析:(1)设N2转化的物质的量浓度为x ml·L-1。 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)起始浓度/(ml·L-1) 0.30 0.80 0转化浓度/(ml·L-1) x 3x 2x平衡浓度/(ml·L-1) 0.30-x 0.80-3x 2x
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。
学以致用1.下列有关平衡常数的说法中正确的是( )。A.改变条件,反应物的转化率增大,平衡常数一定增大B.反应:2NO2(g) N2O4(g) ΔH<0,增大c(N2O4),该反应的平衡常数增大C.对于给定的可逆反应,温度一定时,其正、逆反应的平衡常数相等
解析:改变条件,反应物的转化率增大,若温度不变,则平衡常数不变,A项错误;增大c(N2O4),温度不变,K不变,B项错误;对于给定的可逆反应,温度一定时,其正、逆反应的平衡常数互为倒数,C项错误;
2.在容积不变的密闭容器中进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数(K)与温度的关系如下表所示:
回答下列问题:(1)该反应的化学平衡常数表达式为K= 。
(2)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)(3)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 ℃。
(2)BC(3)830解析:(3)当c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)时,K=1.0,此时由表中数据可知温度为830 ℃。
1.在一定条件下,向某容器中充入N2和H2合成NH3,以下叙述错误的是( )。A.开始反应时,正反应速率最大,逆反应速率为0B.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后减小为0C.随着反应的进行,逆反应速率逐渐增大,最后保持恒定D.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后与逆反应速率相等且都保持恒定答案:B
解析:随着反应的进行,反应物浓度逐渐减小,正反应速率逐渐减小,最后保持恒定,但不为0,B项错误。
2.一定温度下的恒容密闭容器中,可逆反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)可建立平衡状态。下列状态中不能确定该反应已达到平衡状态的是( )。A.体系的压强不再发生变化B.v正(CO)=v逆(H2O)C.生成n ml CO的同时生成n ml H2D.1 ml H—H断裂的同时断裂2 ml H—O答案:C解析:生成CO和H2,均为正反应方向,不能确定v正=v逆。
3.一定条件下,向2 L恒容密闭容器中充入1 ml 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( )。A.6 s之后反应达到平衡状态,容器内的压强不再随时间而改变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(0~2 s)>v(2~4 s)答案:B
解析:6 s之后氯气的物质的量不再改变,化学反应达到平衡状态,容器内气体的总物质的量保持不变,因而压强不再变化,A项正确;6 s时达到平衡状态,反应不会停止,仍在进行,B项错误;8 s时反应处于平衡状态,反应容器中各物质的浓度不再发生变化,C项正确;0~2 s生成氯气0.30 ml,2~4 s生成氯气0.09 ml,可知0~2 s内生成Cl2的平均反应速率大,D项正确。
4.(2023山东菏泽一中高二月考)用氮化硅(Si3N4)陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件,能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅,其反应为3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g) Si3N4(s)+12HCl(g)。一定条件下,在恒容密闭容器中,能表示上述反应达到化学平衡状态的是( )。A.3v(N2)=v(H2)B.v正(HCl)=4v正(SiCl4)C.混合气体的密度保持不变D.c(N2)∶c(H2)∶c(HCl)=1∶3∶6
解析:根据化学反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比,可以确定v正(H2)=3v逆(N2),说明反应达到平衡状态,A项中没有指明是正反应速率还是逆反应速率,A项描述错误;B项中都表示正反应速率,不能说明反应达到平衡状态, B项描述错误;在恒容密闭容器中,混合气体的密度保持不变说明混合气体的总质量不变,因反应有固体产物生成,可以说明反应达到平衡状态,C项描述正确;平衡时浓度关系与起始浓度、转化率有关,不能说明反应达到平衡状态,D项描述错误。
6.在2 L密闭容器内,800 ℃时反应2NO(g)+O2 (g)2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如下表:
(1)上图表示NO2的浓度变化的曲线是 。 用O2表示0~2 s内该反应的平均速率v= 。
(2)能说明该反应已达到平衡状态的是 (填字母)。 A.v(NO2)=2v(O2)B.容器内压强保持不变C.v逆(NO)=2v正(O2)D.容器内密度保持不变答案:(1)b 1.5×10-3 ml·L-1·s-1(2)BC
1.能描述化学平衡的建立过程及化学平衡状态的特征。2.知道化学平衡常数的含义,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反应进行的方向。3.能掌握平衡图像及应用。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,可以从 逆反应 方向开始建立化学平衡状态,也可以从正、逆反应双向建立化学平衡状态。
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。
微判断1 (1)一定条件下,可逆反应正向进行才能达到平衡状态。( )(2)可逆反应达到平衡状态时,反应体系中各组分的浓度相等。( )(3)合成氨反应在一定条件下进行,当v正(N2)=v逆(H2)时反应达到平衡状态。( )(4)在一定温度下进行反应2NO2(g,红棕色) N2O4(g,无色),当颜色不变时说明反应达到平衡状态。( )
(5)在已达到平衡的可逆反应:2SO2+O2 2SO3中,充入18O2一段时间后,18O只存在于SO2和SO3中。( )
二、化学平衡常数1.对于可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),在任意时刻的 称为浓度商,符号为 Q ;在一定温度下达到平衡时刻的 称为化学平衡常数,符号为 K 。 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。
微判断2 (1)对于一个可逆反应,平衡正向移动时,平衡常数增大。( )(2)平衡常数的大小只与温度有关,而与浓度、压强、催化剂等无关。( )(4)增大生成物浓度,平衡常数增大;增大反应物浓度,平衡常数减小。( )
(5)通常情况下,K越大,说明反应正向进行的程度越大,反应进行得越完全。( )
一、化学平衡状态判断的依据重难归纳1.直接依据(正、逆相等)。v正=v逆。
2.间接依据(变量不变)。以反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)为例进行说明。
对于任一可逆反应,在一定条件下,只加入反应物或只加入生成物或同时加入反应物和生成物,都可发生反应。进行到某一时刻时,各组分的浓度将不再变化,达到化学平衡状态。1.各组分的浓度不再变化,是否反应停止了?提示:此时正、逆反应仍在进行,只是其速率相等,所以浓度不再变化。
2.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。
典例剖析有下列两个可逆反应。反应1:在容积固定的密闭容器中进行可逆反应2NO2(g) 2NO(g)+O2(g),其中NO2是红棕色气体。反应2:在容积固定的密闭容器中进行可逆反应H2(g)+I2(g) 2HI(g),其中I2(g)是紫色气体。
以上两个反应过程中,有下列情况: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
解析:(1)对于反应2NO2(g) 2NO(g)+O2(g),当同一物质的正、逆反应速率相等,即v正=v逆时,反应处于平衡状态,①正确;混合气体的颜色不再改变时,说明c(NO2)一定,故反应处于平衡状态,②正确;气体的密度 ,其中气体的质量和容器的容积是定值,故气体的密度不变不能作为达到平衡状态的标志, ③错误;由于该反应为反应前后气体体积变化的反应,故密闭容器中的压强不变,表明反应处于平衡状态,④正确;
混合气体的相对分子质量可借助 来计算,该反应中气体的质量始终保持不变,而气体的物质的量为变量,故平均相对分子质量为变量,当变量保持不变时,表明反应处于平衡状态,⑤正确;单位时间内生成O2和生成NO2的反应方向相反,且两者的物质的量变化之比为1∶2,故反应处于平衡状态,⑥正确。
(2)对于反应H2(g)+I2(g) 2HI(g),当同一物质的正、逆反应速率相等时,反应处于平衡状态,①正确;混合气体的颜色不再改变时,说明c(I2)一定,反应处于平衡状态,②正确;由于气体的质量和容器的容积是定值,故气体的密度不变不能作为反应达到平衡状态的标志,③错误;
由于该反应为反应前后气体体积不变的反应,容器中气体的物质的量保持不变,则容器中的压强不变,反应不一定处于平衡状态,④错误;由于该反应气体的质量、气体的物质的量是定值,故气体的平均相对分子质量不变时,不能判断反应是否处于平衡状态,⑤错误;反应的任何时刻,用H2、I2和HI表示的反应速率之比均为1∶1∶2,⑦错误。
【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“恒量”,当“变量”达到不变时,表明反应达到平衡状态,而“恒量”不变不能说明反应是否达到平衡状态。
学以致用1.(2023四川师大附中期中)用Cl2生产某些含氯有机物时会生成副产物HCl,利用下列反应可实现氯的循环利用:4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-115.65 kJ·ml-1。在恒温恒容的密闭容器中,充入一定量的反应物发生上述反应,能充分说明该反应达到化学平衡状态的是( )。A.气体的质量不再改变B.n(HCl)∶n(O2)∶n(Cl2)∶n(H2O)=4∶1∶2∶2C.断开4 ml H—Cl的同时生成4 ml H—OD.气体的平均摩尔质量不再改变
解析:该反应中各物质均为气态,气体的质量一直不变,A项错误;各物质的物质的量满足反应方程式中化学计量数之比,不能说明反应达到化学平衡状态,B项错误;断开4 ml H—Cl的同时生成4 ml H—O,都表示的是正反应速率,不能说明反应达到化学平衡状态,C项错误;气体的质量不变,但该反应前后气体分子数不相等,气体的平均摩尔质量随反应的进行而改变,不再改变则达到平衡状态,D项正确。
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.②③⑤B.②③④C.①④⑤D.①②③④⑤
解析:①没说明正反应速率和逆反应速率,故不能作为判断反应达到平衡状态的依据;②密闭容器中总压强与气体物质的量成正比,压强不变说明平衡时n(气)不变,故压强不变可以作为判断反应达到平衡状态的依据;③ ,m(气)可变,故密度不变可以作为判断反应达到平衡状态的依据;④n(NH3)∶n(CO2)=2∶1,故氨气的体积分数为恒值,不能作为判断反应达到平衡状态的依据;⑤根据定义,c(NH3)不变可以作为判断反应达到平衡状态的依据。
二、化学平衡常数重难归纳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)的浓度视为常数,不写入表达式。
(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。
(7)利用平衡常数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。
很多化学反应具有可逆性,但是不同的可逆反应在一定条件下其限度不同。表征可逆反应限度的一个特征值就是化学平衡常数。1.制约化学平衡常数的因素是什么?提示:平衡常数的决定因素是可逆反应本身,同一个可逆反应,其书写形式不同,K的表达形式不同,数值可能不同;通常情况下,平衡常数只受温度的影响,同一个可逆反应,不同温度下的平衡常数不同。
2.一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。
典例剖析工业合成氨的反应为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),设在容积为2.0 L的密闭容器中充入0.60 ml N2(g)和1.60 ml H2(g),反应在一定条件下达到平衡时,NH3的物质的量分数(NH3的物质的量与反应体系中气体的总物质的量之比)为 。试计算:(1)该条件下N2的转化率为 。 (2)该条件下,H2的转化率为 ,H2的物质的量分数为 。 (3)该条件下反应2NH3(g) N2(g)+3H2(g)的平衡常数为 。
答案:(1)66.7% (2)75% (或0.286) (3)0.005解析:(1)设N2转化的物质的量浓度为x ml·L-1。 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)起始浓度/(ml·L-1) 0.30 0.80 0转化浓度/(ml·L-1) x 3x 2x平衡浓度/(ml·L-1) 0.30-x 0.80-3x 2x
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。
学以致用1.下列有关平衡常数的说法中正确的是( )。A.改变条件,反应物的转化率增大,平衡常数一定增大B.反应:2NO2(g) N2O4(g) ΔH<0,增大c(N2O4),该反应的平衡常数增大C.对于给定的可逆反应,温度一定时,其正、逆反应的平衡常数相等
解析:改变条件,反应物的转化率增大,若温度不变,则平衡常数不变,A项错误;增大c(N2O4),温度不变,K不变,B项错误;对于给定的可逆反应,温度一定时,其正、逆反应的平衡常数互为倒数,C项错误;
2.在容积不变的密闭容器中进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数(K)与温度的关系如下表所示:
回答下列问题:(1)该反应的化学平衡常数表达式为K= 。
(2)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)(3)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 ℃。
(2)BC(3)830解析:(3)当c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)时,K=1.0,此时由表中数据可知温度为830 ℃。
1.在一定条件下,向某容器中充入N2和H2合成NH3,以下叙述错误的是( )。A.开始反应时,正反应速率最大,逆反应速率为0B.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后减小为0C.随着反应的进行,逆反应速率逐渐增大,最后保持恒定D.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后与逆反应速率相等且都保持恒定答案:B
解析:随着反应的进行,反应物浓度逐渐减小,正反应速率逐渐减小,最后保持恒定,但不为0,B项错误。
2.一定温度下的恒容密闭容器中,可逆反应C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)可建立平衡状态。下列状态中不能确定该反应已达到平衡状态的是( )。A.体系的压强不再发生变化B.v正(CO)=v逆(H2O)C.生成n ml CO的同时生成n ml H2D.1 ml H—H断裂的同时断裂2 ml H—O答案:C解析:生成CO和H2,均为正反应方向,不能确定v正=v逆。
3.一定条件下,向2 L恒容密闭容器中充入1 ml 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( )。A.6 s之后反应达到平衡状态,容器内的压强不再随时间而改变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(0~2 s)>v(2~4 s)答案:B
解析:6 s之后氯气的物质的量不再改变,化学反应达到平衡状态,容器内气体的总物质的量保持不变,因而压强不再变化,A项正确;6 s时达到平衡状态,反应不会停止,仍在进行,B项错误;8 s时反应处于平衡状态,反应容器中各物质的浓度不再发生变化,C项正确;0~2 s生成氯气0.30 ml,2~4 s生成氯气0.09 ml,可知0~2 s内生成Cl2的平均反应速率大,D项正确。
4.(2023山东菏泽一中高二月考)用氮化硅(Si3N4)陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件,能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅,其反应为3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g) Si3N4(s)+12HCl(g)。一定条件下,在恒容密闭容器中,能表示上述反应达到化学平衡状态的是( )。A.3v(N2)=v(H2)B.v正(HCl)=4v正(SiCl4)C.混合气体的密度保持不变D.c(N2)∶c(H2)∶c(HCl)=1∶3∶6
解析:根据化学反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比,可以确定v正(H2)=3v逆(N2),说明反应达到平衡状态,A项中没有指明是正反应速率还是逆反应速率,A项描述错误;B项中都表示正反应速率,不能说明反应达到平衡状态, B项描述错误;在恒容密闭容器中,混合气体的密度保持不变说明混合气体的总质量不变,因反应有固体产物生成,可以说明反应达到平衡状态,C项描述正确;平衡时浓度关系与起始浓度、转化率有关,不能说明反应达到平衡状态,D项描述错误。
6.在2 L密闭容器内,800 ℃时反应2NO(g)+O2 (g)2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如下表:
(1)上图表示NO2的浓度变化的曲线是 。 用O2表示0~2 s内该反应的平均速率v= 。
(2)能说明该反应已达到平衡状态的是 (填字母)。 A.v(NO2)=2v(O2)B.容器内压强保持不变C.v逆(NO)=2v正(O2)D.容器内密度保持不变答案:(1)b 1.5×10-3 ml·L-1·s-1(2)BC
相关课件
化学选择性必修1第二章 化学反应速率与化学平衡第二节 化学平衡说课ppt课件： 这是一份化学选择性必修1第二章 化学反应速率与化学平衡第二节 化学平衡说课ppt课件，共52页。PPT课件主要包含了第二节化学平衡，新课情景呈现，课前素能奠基，化学平衡，浓度幂之积，平衡常数，不完全，课堂素能探究，名师博客呈现，课堂达标验收等内容，欢迎下载使用。
人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡评课ppt课件： 这是一份人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡评课ppt课件，共52页。PPT课件主要包含了第二节化学平衡，新课情景呈现，课前素能奠基，正反应，逆反应，可逆反应的特点，保持不变，可逆反应，新的化学平衡，课堂素能探究等内容，欢迎下载使用。
高中化学第二节 化学平衡说课ppt课件： 这是一份高中化学第二节 化学平衡说课ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了分层作业等内容，欢迎下载使用。
