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高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡试讲课课件ppt
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这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二节 化学平衡试讲课课件ppt，共31页。PPT课件主要包含了知识铺垫，必备知识，正误判断，相同条件，正反应，逆反应，保持不变，任务一，任务二，素养脉络等内容，欢迎下载使用。
第1课时 化学平衡状态
1.可逆反应在 下,既能向 方向进行又能向 方向进行的化学反应。 2.可逆反应表示方法约定采用“ ”表示,把从左向右的反应称作 ,从右向左的反应称作 。例如:SO2与H2O反应可表示为 。
一、化学平衡的建立在一定条件下,把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下:
以上过程可用下图表示:
二、化学平衡状态1.化学平衡状态的定义在一定条件下的 反应体系中,正、逆反应速率 时,反应物和生成物的 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。 2.化学平衡状态的特征
【微思考1】在已达到平衡的可逆反应2SO2+O2 2SO3中,充入由18O组成的氧气一段时间后,18O存在于哪些物质中?
【微思考2】当可逆反应的气体平均相对分子质量保持不变时,说明可逆反应达到了平衡状态吗?
提示:化学平衡是动态平衡,加入的18O2会与SO2结合生成含18O的SO3,同时含18O的SO3又会分解得到SO2和O2,使SO2、O2中也含有18O,因此18O存在于SO2、O2、SO3这三种物质中。
提示:不一定。首先要明确该反应体系中是否有非气体物质参加,再考虑反应前后气体分子数是否相等,然后判断气体平均摩尔质量是否为变量。
答案:(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)×
可逆反应的应用问题探究1.氢气和氧气生成水的反应与水的分解反应能互称为可逆反应吗?2.一定条件下,在一密闭容器中通入2 ml SO2和1 ml O2,发生反应2SO2+O2 2SO3,经足够长的时间后最终得到的SO3的物质的量小于2 ml,请说明理由。
答案:不能;可逆反应的前提是在相同的条件下,这两个反应的条件不同,所以不互为可逆反应。
答案:可逆反应有一定的限度,不能完全进行到底,反应物和生成物同时存在于反应容器中。
3.(1)当一个可逆反应达到平衡时,各物质的浓度保持不变,这时反应停止了吗?(2)达到化学平衡的反应中,如何理解正、逆反应速率相等?(以N2+3H2 2NH3为例)
答案:(1)没有停止,此时v(正)=v(逆)≠0。(2)正、逆反应速率相等是针对同一物质来说的,如当反应达到平衡时,正反应消耗N2的速率与逆反应生成N2的速率相等。
深化拓展极端假设法确定各物质浓度的范围[以反应X2(g)+2Y2(g) Z(g)为例]假设反应正向或逆向进行到底,求出各物质浓度的最大值和最小值,从而确定它们的浓度范围。
假设反应正向进行到底:X2(g)+2Y2(g) Z(g)起始浓度/(ml·L-1)0.10.30.2改变浓度/(ml·L-1)0.10.20.1终态浓度/(ml·L-1)00.10.3
假设反应逆向进行到底:X2(g)+2Y2(g) Z(g)起始浓度/(ml·L-1)0.10.30.2改变浓度/(ml·L-1)0.20.40.2终态浓度/(ml·L-1)0.30.70平衡体系中各物质的浓度范围:0
解析:该题可利用“极端假设法”判断,假设反应正向或逆向进行到底,求出各物质浓度的最大值和最小值,从而确定它们的浓度范围。假设反应正向进行到底:X2(g)+Y2(g) 2Z(g)起始浓度/(ml·L-1) 0.10.30.2改变浓度/(ml·L-1) 0.10.10.2终态浓度/(ml·L-1) 00.20.4假设反应逆向进行到底:X2(g)+Y2(g) 2Z(g)起始浓度/(ml·L-1) 0.10.30.2改变浓度/(ml·L-1) 0.10.10.2终态浓度/(ml·L-1) 0.20.40平衡体系中各物质的浓度取值范围为0
解析:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)反应过程中某一时刻c(SO2)=0.2 ml·L-1,c(O2)=0.2 ml·L-1,c(SO3)=0.2 ml·L-1。若SO2全部转化为SO3,c(SO3)=0.2 ml·L-1+0.2 ml·L-1=0.4 ml·L-1,此时c(O2)=0.1 ml·L-1,由于是可逆反应,无论是反应物或生成物都不可能转化完全,所以A、D两项错误;在某一时刻之后,无论平衡怎样移动,都不会出现c(SO2)=c(SO3)=0.15 ml·L-1这种情况,因为SO2与SO3的浓度都比原来小,违反了质量守恒定律。C项正确。
化学平衡状态的判断问题探究1.在利用“v(正)=v(逆)”判断反应是否达到平衡时需要注意哪些问题?
答案:利用“v(正)=v(逆)”判断化学平衡时,要注意“同”“等”“逆”的原则:①“同”,同一种物质的v(正)和v(逆);②“等”,转化成同一物质的反应速率必须相等;③“逆”,反应方向必须对立。可归纳为“异边同向、同边异向、比例计量”,这里的“向”指的是“消耗”或“生成”。
2.在利用“密度”判断反应是否达到平衡时需要注意哪些问题?
答案:涉及“密度”时要注意物质的状态和容器的体积。
深化拓展化学平衡状态的两种判断标志(1)动态标志:v(正)=v(逆)≠0①同种物质:同一物质的生成速率等于消耗速率。
(2)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。③温度、压强(化学方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。总之,判断化学平衡时,若某一物理量由变量变成了不变量(即“变量不变”),则表明该可逆反应达到平衡状态;若物理量恒为“不变量”,则不能作为平衡标志。
素能应用典例2在一定温度下,向a L密闭容器中加入1 ml X气体和2 ml Y气体,发生如下反应:X(g)+2Y(g) 2Z(g)。此反应达到化学平衡的标志是( )A.容器内气体密度不随时间变化B.容器内各物质的浓度不随时间变化C.容器内X、Y、Z的浓度之比为1∶2∶2D.单位时间消耗0.1 ml X同时生成0.2 ml Z
答案:B解析:A项,该反应过程中,气体的质量和体积均不发生变化,则气体密度始终保持不变,不能说明反应达到平衡状态;C项,X、Y、Z的浓度之比为1∶2∶2时,不能说明反应达到平衡状态;D项,消耗X与生成Z均为正反应速率,不能说明正、逆反应速率相等。
规避“2”个易失分点(1)判断化学平衡状态的“三关注”关注反应条件,是恒温恒容、恒温恒压还是绝热恒容;关注反应特点,是等体积反应还是非等体积反应;关注特殊情况,是否有固体参加或生成,如固体的分解反应。(2)不能作为平衡状态“标志”的四种情况①反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应化学计量数之比。
②恒温恒容下的气体体积不变的反应,体系的压强或总物质的量不随时间而变化,如2HI(g) H2(g)+I2(g)。 ③全是气体参加的体积不变的反应,体系的平均相对分子质量不随时间而变化,如2HI(g) H2(g)+I2(g)。④全是气体参加的反应,恒容条件下体系的密度保持不变。
变式训练2一定温度下的恒容密闭容器中,下列叙述不能作为可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡状态的标志的是 。 ①C的生成速率与C的消耗速率相等 ②单位时间内生成a ml A,同时生成3a ml B ③A、B、C的浓度不再变化 ④C的物质的量不再变化 ⑤混合气体的总压强不再变化 ⑥混合气体的总物质的量不再变化 ⑦单位时间消耗a ml A,同时生成3a ml B ⑧A、B、C的分子数之比为1∶3∶2
解析:对平衡状态的判断,一定要根据实际反应逐项分析,只有能反映同一物质的v(正)=v(逆),或者混合物中的某组分的浓度或百分含量保持不变,才能证明可逆反应达到了平衡状态。①中,同一物质的生成速率与消耗速率相等,说明反应已达到平衡;②中,表示的是同一方向的反应速率,不能说明反应已达到平衡;③中,各组分的浓度不再变化,说明反应已达到平衡;④中,C的物质的量不再变化,也就是C的浓度不再变化,说明反应已达到平衡;⑤中,若反应正向进行,混合气体的总物质的量减小,压强减小,若反应逆向进行,混合气体的总物质的量增大,压强增大,混合气体的总压强不再变化,说明反应正向进行的速率和逆向进行的速率相同,即反应已达到平衡;⑥中,由⑤中的分析可知,混合气体的总物质的量不再变化,说明
反应已达到平衡;⑦中,消耗A的物质的量与生成B的物质的量之比与它们在化学方程式中的计量数之比相等,也就是反应正向进行和逆向进行的速率相等,说明反应已达到平衡;⑧中,A、B、C的分子数之比为1∶3∶2只是反应进程中的某一时刻的状态,不能说明反应已达到平衡。
1.分析各选项中的各组反应,其中互为可逆反应的是 ( )
2.在一定条件下,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,逆反应速率为零B.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后减小为零C.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
解析:随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,后保持恒定,最后不可能减小为零。
B.3v逆(H2)=v正(H2O)C.v正(H2)=3v逆(CO2)D.断裂3 ml H—H的同时,消耗1 ml H2O
4.一定条件下,对于可逆反应X(g)+3Y(g) 2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零),达到平衡时,X、Y、Z的浓度分别为0.1 ml·L-1、0.3 ml·L-1、0.08 ml·L-1,则下列判断正确的是( )A.c1∶c2=3∶1B.平衡时,生成Y和Z的速率之比为2∶3C.X、Y的转化率不相等D.c1的取值范围为0
第1课时 化学平衡状态
1.可逆反应在 下,既能向 方向进行又能向 方向进行的化学反应。 2.可逆反应表示方法约定采用“ ”表示,把从左向右的反应称作 ,从右向左的反应称作 。例如:SO2与H2O反应可表示为 。
一、化学平衡的建立在一定条件下,把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下:
以上过程可用下图表示:
二、化学平衡状态1.化学平衡状态的定义在一定条件下的 反应体系中,正、逆反应速率 时,反应物和生成物的 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。 2.化学平衡状态的特征
【微思考1】在已达到平衡的可逆反应2SO2+O2 2SO3中,充入由18O组成的氧气一段时间后,18O存在于哪些物质中?
【微思考2】当可逆反应的气体平均相对分子质量保持不变时,说明可逆反应达到了平衡状态吗?
提示:化学平衡是动态平衡,加入的18O2会与SO2结合生成含18O的SO3,同时含18O的SO3又会分解得到SO2和O2,使SO2、O2中也含有18O,因此18O存在于SO2、O2、SO3这三种物质中。
提示:不一定。首先要明确该反应体系中是否有非气体物质参加,再考虑反应前后气体分子数是否相等,然后判断气体平均摩尔质量是否为变量。
答案:(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)×
可逆反应的应用问题探究1.氢气和氧气生成水的反应与水的分解反应能互称为可逆反应吗?2.一定条件下,在一密闭容器中通入2 ml SO2和1 ml O2,发生反应2SO2+O2 2SO3,经足够长的时间后最终得到的SO3的物质的量小于2 ml,请说明理由。
答案:不能;可逆反应的前提是在相同的条件下,这两个反应的条件不同,所以不互为可逆反应。
答案:可逆反应有一定的限度,不能完全进行到底,反应物和生成物同时存在于反应容器中。
3.(1)当一个可逆反应达到平衡时,各物质的浓度保持不变,这时反应停止了吗?(2)达到化学平衡的反应中,如何理解正、逆反应速率相等?(以N2+3H2 2NH3为例)
答案:(1)没有停止,此时v(正)=v(逆)≠0。(2)正、逆反应速率相等是针对同一物质来说的,如当反应达到平衡时,正反应消耗N2的速率与逆反应生成N2的速率相等。
深化拓展极端假设法确定各物质浓度的范围[以反应X2(g)+2Y2(g) Z(g)为例]假设反应正向或逆向进行到底,求出各物质浓度的最大值和最小值,从而确定它们的浓度范围。
假设反应正向进行到底:X2(g)+2Y2(g) Z(g)起始浓度/(ml·L-1)0.10.30.2改变浓度/(ml·L-1)0.10.20.1终态浓度/(ml·L-1)00.10.3
假设反应逆向进行到底:X2(g)+2Y2(g) Z(g)起始浓度/(ml·L-1)0.10.30.2改变浓度/(ml·L-1)0.20.40.2终态浓度/(ml·L-1)0.30.70平衡体系中各物质的浓度范围:0
解析:该题可利用“极端假设法”判断,假设反应正向或逆向进行到底,求出各物质浓度的最大值和最小值,从而确定它们的浓度范围。假设反应正向进行到底:X2(g)+Y2(g) 2Z(g)起始浓度/(ml·L-1) 0.10.30.2改变浓度/(ml·L-1) 0.10.10.2终态浓度/(ml·L-1) 00.20.4假设反应逆向进行到底:X2(g)+Y2(g) 2Z(g)起始浓度/(ml·L-1) 0.10.30.2改变浓度/(ml·L-1) 0.10.10.2终态浓度/(ml·L-1) 0.20.40平衡体系中各物质的浓度取值范围为0
解析:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)反应过程中某一时刻c(SO2)=0.2 ml·L-1,c(O2)=0.2 ml·L-1,c(SO3)=0.2 ml·L-1。若SO2全部转化为SO3,c(SO3)=0.2 ml·L-1+0.2 ml·L-1=0.4 ml·L-1,此时c(O2)=0.1 ml·L-1,由于是可逆反应,无论是反应物或生成物都不可能转化完全,所以A、D两项错误;在某一时刻之后,无论平衡怎样移动,都不会出现c(SO2)=c(SO3)=0.15 ml·L-1这种情况,因为SO2与SO3的浓度都比原来小,违反了质量守恒定律。C项正确。
化学平衡状态的判断问题探究1.在利用“v(正)=v(逆)”判断反应是否达到平衡时需要注意哪些问题?
答案:利用“v(正)=v(逆)”判断化学平衡时,要注意“同”“等”“逆”的原则:①“同”,同一种物质的v(正)和v(逆);②“等”,转化成同一物质的反应速率必须相等;③“逆”,反应方向必须对立。可归纳为“异边同向、同边异向、比例计量”,这里的“向”指的是“消耗”或“生成”。
2.在利用“密度”判断反应是否达到平衡时需要注意哪些问题?
答案:涉及“密度”时要注意物质的状态和容器的体积。
深化拓展化学平衡状态的两种判断标志(1)动态标志:v(正)=v(逆)≠0①同种物质:同一物质的生成速率等于消耗速率。
(2)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。③温度、压强(化学方程式两边气体体积不相等)或颜色(某组分有颜色)不变。总之,判断化学平衡时,若某一物理量由变量变成了不变量(即“变量不变”),则表明该可逆反应达到平衡状态;若物理量恒为“不变量”,则不能作为平衡标志。
素能应用典例2在一定温度下,向a L密闭容器中加入1 ml X气体和2 ml Y气体,发生如下反应:X(g)+2Y(g) 2Z(g)。此反应达到化学平衡的标志是( )A.容器内气体密度不随时间变化B.容器内各物质的浓度不随时间变化C.容器内X、Y、Z的浓度之比为1∶2∶2D.单位时间消耗0.1 ml X同时生成0.2 ml Z
答案:B解析:A项,该反应过程中,气体的质量和体积均不发生变化,则气体密度始终保持不变,不能说明反应达到平衡状态;C项,X、Y、Z的浓度之比为1∶2∶2时,不能说明反应达到平衡状态;D项,消耗X与生成Z均为正反应速率,不能说明正、逆反应速率相等。
规避“2”个易失分点(1)判断化学平衡状态的“三关注”关注反应条件,是恒温恒容、恒温恒压还是绝热恒容;关注反应特点,是等体积反应还是非等体积反应;关注特殊情况,是否有固体参加或生成,如固体的分解反应。(2)不能作为平衡状态“标志”的四种情况①反应组分的物质的量之比等于化学方程式中相应化学计量数之比。
②恒温恒容下的气体体积不变的反应,体系的压强或总物质的量不随时间而变化,如2HI(g) H2(g)+I2(g)。 ③全是气体参加的体积不变的反应,体系的平均相对分子质量不随时间而变化,如2HI(g) H2(g)+I2(g)。④全是气体参加的反应,恒容条件下体系的密度保持不变。
变式训练2一定温度下的恒容密闭容器中,下列叙述不能作为可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡状态的标志的是 。 ①C的生成速率与C的消耗速率相等 ②单位时间内生成a ml A,同时生成3a ml B ③A、B、C的浓度不再变化 ④C的物质的量不再变化 ⑤混合气体的总压强不再变化 ⑥混合气体的总物质的量不再变化 ⑦单位时间消耗a ml A,同时生成3a ml B ⑧A、B、C的分子数之比为1∶3∶2
解析:对平衡状态的判断,一定要根据实际反应逐项分析,只有能反映同一物质的v(正)=v(逆),或者混合物中的某组分的浓度或百分含量保持不变,才能证明可逆反应达到了平衡状态。①中,同一物质的生成速率与消耗速率相等,说明反应已达到平衡;②中,表示的是同一方向的反应速率,不能说明反应已达到平衡;③中,各组分的浓度不再变化,说明反应已达到平衡;④中,C的物质的量不再变化,也就是C的浓度不再变化,说明反应已达到平衡;⑤中,若反应正向进行,混合气体的总物质的量减小,压强减小,若反应逆向进行,混合气体的总物质的量增大,压强增大,混合气体的总压强不再变化,说明反应正向进行的速率和逆向进行的速率相同,即反应已达到平衡;⑥中,由⑤中的分析可知,混合气体的总物质的量不再变化,说明
反应已达到平衡;⑦中,消耗A的物质的量与生成B的物质的量之比与它们在化学方程式中的计量数之比相等,也就是反应正向进行和逆向进行的速率相等,说明反应已达到平衡;⑧中,A、B、C的分子数之比为1∶3∶2只是反应进程中的某一时刻的状态,不能说明反应已达到平衡。
1.分析各选项中的各组反应,其中互为可逆反应的是 ( )
2.在一定条件下,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,逆反应速率为零B.随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,最后减小为零C.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
解析:随着反应的进行,正反应速率逐渐减小,后保持恒定,最后不可能减小为零。
B.3v逆(H2)=v正(H2O)C.v正(H2)=3v逆(CO2)D.断裂3 ml H—H的同时,消耗1 ml H2O
4.一定条件下,对于可逆反应X(g)+3Y(g) 2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零),达到平衡时,X、Y、Z的浓度分别为0.1 ml·L-1、0.3 ml·L-1、0.08 ml·L-1,则下列判断正确的是( )A.c1∶c2=3∶1B.平衡时,生成Y和Z的速率之比为2∶3C.X、Y的转化率不相等D.c1的取值范围为0
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