1、第二章 化学反应速率与化学平衡 第二节 化学平衡 第1课时 化学平衡状态 工业合成氨工业合成氨 氨气在国民经济中占有重要地位，随着人类社会的发展，对氨的需求量日益增长。 N2+3H2 2NH3 高温、高压 催化剂 如何提高生产效率呢？ 只要尽力提高化学反应速率生产效率就一定高吗？ 学习目标学习目标 核心素养核心素养 通过化学平衡的建立过 程，知道化学平衡是一 种动态平衡，理解并会 判断化学平衡状态。 能运用动态平衡的观点 分析、判断化学平衡状 态，能运用对立统一思 想和定性定量结合的方 式揭示化学平衡状态的 本质特征。 一、一、可逆反应可逆反应的概念和特征的概念和特征 1概念概念 在同一条件下
2、，既能向 方向进行，同时又能向 方向进行的反应。 2表示方法表示方法 用“”表示，把从左向右进行的反应称作 ，从右向左进行的反应称作 逆反应。 例如工业合成氨的反应为_。 N23H2高温、高压 催化剂 2NH3 正反应 逆反应 正反应 知识梳理知识梳理 3特征特征 实例： 使 2 mol SO2与 1 mol O2在密闭容器中发生反应： 2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)， 充分反应后，容器中存在的物质有： 。 SO2、O2、SO3 二二、化学平衡状态化学平衡状态 1化学平衡状态的建立化学平衡状态的建立 在一定条件下的容积不变的密闭容器中进行合成氨的反应： N2(g)+3H2(g) 2N
3、H3(g) 高温、高压 催化剂 (1)装置：把N2和H2在一定条件下充入密闭容器中发生反应，N2、H2、NH3的浓 度变化如下图所示： 随着反应的进行，体系中NH3的浓度逐渐 ，而N2和H2的浓度逐渐 。 到达t1时刻时，N2、H2、NH3的浓度均 ，即反应达到了 。 增大 减小 不再改变 化学平衡状态 (2)装置：把2 mol NH3在一定条件下充入密闭容器中发生反应，N2、H2、NH3的 浓度变化如下图所示： 随着反应的进行，体系中N2和H2 的浓度逐渐 ，而NH3的浓度逐渐 。 到达t2时刻时，N2、H2、NH3的浓度均 ，即反应达到了 。 增大 减小 不再改变 化学平衡状态 2概念概念
4、 在一定条件下的可逆反应体系中，当正、逆反应的速率 时，反应物和生成 物的 均保持不变的状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。 相等 浓度 3特点特点 可逆 动态 浓度 名师点拨 (1)可逆反应达到平衡状态后，反应并没有停止，而是反应在该条件下进行到最大 限度。 (2)可逆反应达到平衡后，各组分的浓度保持不变，并不是各组分的浓度相等。 化学平衡状态的判断化学平衡状态的判断 1直接判断法直接判断法 (1)v正v逆0(即同一物质的消耗速率与生成速率相等)。 (2)各物质的浓度保持不变。 2间接判间接判断法断法 (1)各物质的百分含量保持不变。 (2)各物质的物质的量或质量保持不变。 (3)各气体的体
5、积保持不变。 归纳总结归纳总结 1在已达到平衡的可逆反应 2SO2(g)O2(g)催化剂 2SO3(g)中，充入由 18O 组成的 氧气一段时间后，18O 存在于下列物质中的 ( ) A氧气中 B氧气和三氧化硫中 C氧气和二氧化硫中 D二氧化硫、氧气和三氧化硫中 知识巩固知识巩固 D 【解析】化学平衡是动态平衡，加入的 18O2 会与 SO2结合生成含 18O 的 SO3， 同时含有 18O 的 SO3 又会分解得到 SO2和 O2，使得 SO2和 O2中也含有 18O，因 此 18O 存在于 SO2、O2、SO3 这三种物质中。 2在一定温度下的密闭容器中，可逆反应 N2(g)3H2(g)2
6、NH3(g)，达到平衡状 态的标志是 ( ) AN2、H2、NH3在容器中共存 Bv正(N2)3v逆(H2) C混合气体的平均摩尔质量不再发生变化 D单位时间内生成 n mol N2，同时生成 3n mol H2 C 【解析】由于可逆反应存在反应限度，反应物不可能完全转化为生成物，故只要 反应开始后 N2、H2、NH3就同时存在，A 不符合题意；由v 逆(N2) v逆(H2) 1 3 ，得 v 逆(N2) v 逆(H2) 3 v正(N2)3v逆(H2)，正、逆反应速率不等，反应未达平衡，B 不符合题 意； 随着反应进行， 气体的总物质的量发生变化， 而气体总质量不变， 由M m n 知，随着反
7、应进行，混合气体平均摩尔质量发生变化，若M 不变，则反应达平 衡，C 符合题意；生成 N2和生成 H2均为逆反应速率，缺少正反应速率，不能判 断是否达平衡，D 不符合题意。 3恒温条件下，可逆反应：2NO(g)O2(g)2NO2(g)在体积固定的密闭容器中进 行，达到平衡状态的标志是 ( ) 单位时间内生成 n mol O2的同时生成 2n mol NO2 单位时间内生成 n mol O2的同时生成 2n mol NO 用 NO2、NO、O2表示的反应速率之比为 221 的状态 混合气体的颜色不再改变的状态 混合气体的密度不再改变的状态 混合气体的压强不再改变的状态 混合气体的平均相对分子质量
8、不再改变的状态 A B C D全部 A 【解析】单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2描述的是正、逆两个方向的反应， 且NO2的系数是O2的两倍，则可以作为判断平衡的标志，故符合题意；单位时间内生成 n mol O2的同时生成2n mol NO二者均为逆反应方向的反应，不能说明正、逆反应速率相 等，不能作为判断平衡的标志，故不符合题意；用NO2、NO、O2表示的反应速率之比 为221的状态，是反应进行到任何时刻都成立的关系，不能说明达到了平衡状态，不 能作为判断平衡的标志，故不符合题意；混合气体的颜色不变化说明二氧化氮的浓度 不变化，说明反应达到平衡状态，能作为判断平衡的
9、标志，故符合题意；该反应是一 个反应前后气体的质量不会改变的化学反应，混合气体的质量是守恒的，容器的体积不 变，导致混合气体的密度始终不变，所以混合气体的密度不变时不能作为判断平衡的标 志，故不符合题意；因该反应是物质的量减小的化学反应，物质的量与压强成正比， 未达到平衡状态前，反应体系压强不断变化，当混合气体的压强不随时间的变化而变化 时，能说明反应达到平衡状态，能作为判断平衡的标志，故符合题意；混合气体的平 均相对分子质量在数值上等于其平均摩尔质量，即混合气体的总质量与混合气体的总物 质的量的比，因质量是守恒的，反应达到平衡状态前，气体的物质的量不断变化，只有 达到平衡时才不变，当混合气体的平均摩尔质量不再变化，证明达到了平衡状态，能作 为判断平衡的标志，故符合题意。