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1、化学平衡状态化学平衡状态高温高温高炉炼铁的主要反应为：高炉炼铁的主要反应为：FeFe2 2O O3 3+3CO 2Fe +3CO+3CO 2Fe +3CO2 2 ；在在1919世纪后期，人世纪后期，人们发现从炼铁高炉的炉口排出的尾气中含有一们发现从炼铁高炉的炉口排出的尾气中含有一定量的定量的COCO。有的工程师认为，这是由于。有的工程师认为，这是由于COCO与铁与铁矿石接触时间不够长的原因。于是在英国耗费矿石接触时间不够长的原因。于是在英国耗费了大量资金建造了一个高大的炼铁高炉，以增了大量资金建造了一个高大的炼铁高炉，以增加加COCO和和FeFe2 2O O3 3的接触时间。可后来发现，用这个
2、的接触时间。可后来发现，用这个高炉炼铁，排出的高炉气中高炉炼铁，排出的高炉气中COCO的含量并未减少。的含量并未减少。这是为什么呢？这是为什么呢？历史资料历史资料教材教材P461、定义定义 在在同一条件同一条件下既可向下既可向正正反应方向进反应方向进行又可向行又可向逆逆反应方向进行的反应。反应方向进行的反应。2SO2 + O2 2SO3催化剂催化剂3H2 + N2 2NH3高温、高压高温、高压催化剂催化剂Cl2 + H2O HCl +HClO如：如：一、可逆反应可逆反应 正反应方向；正反应方向；v v正；此时反应物正；此时反应物 。 逆反应方向；逆反应方向；v v逆；此时反应物逆；此时反应物
3、。 事实上，大部分化学反应都是可逆反应。事实上，大部分化学反应都是可逆反应。只不过有的逆方向较弱，不太明显；而有的逆只不过有的逆方向较弱，不太明显；而有的逆方向很强，表现为明显的可逆反应。方向很强，表现为明显的可逆反应。SO2+O2 2SO3催化剂催化剂高温高温SO2 O2SO3 相同条件下，正反应和逆反应相同条件下，正反应和逆反应同时同时发生发生 反应物、生成物反应物、生成物共同共同存在存在 可逆反应有一定的限度可逆反应有一定的限度(反应反应不能进行不能进行到底到底) 任一组分转化率任一组分转化率100%100%2、可逆反应特点可逆反应特点可逆反应可逆反应练习练习1 1：下列为可逆反应的是：
4、下列为可逆反应的是 ( )A A 氢气与氧气点燃可化合成水氢气与氧气点燃可化合成水, ,水电解可生成水电解可生成氢气和氧气氢气和氧气, ,因此氢气与氧气的反应是可逆反应因此氢气与氧气的反应是可逆反应B B 在催化剂的作用下，二氧化硫与氧气反应生在催化剂的作用下，二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫的同时，三氧化硫又有分解。成三氧化硫的同时，三氧化硫又有分解。C C 碳酸钙在高温下分解生成氧化钙和二氧化碳，碳酸钙在高温下分解生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙和二氧化碳在常温下生成碳酸钙，因此氧化钙和二氧化碳在常温下生成碳酸钙，因此这二个反应互为可逆反应。这二个反应互为可逆反应。D D 工业工业合成氨的反应合
5、成氨的反应BD可逆反应可逆反应可逆反可逆反应能能进行行彻底底吗？即？即2mol SO2mol SO2 2与与1mol O1mol O2 2在催化在催化剂的作用下最的作用下最终能得到能得到2mol SO2mol SO3 3吗？ 不能不能开始时刻各物质浓度，正、逆反应速率如何？开始时刻各物质浓度，正、逆反应速率如何？随着反应进行又有什么特征？随着反应进行又有什么特征？一段时间后有什么特征？一段时间后有什么特征？c(SO2) 、c(O2)最大，最大，c(SO3)=0c(SO2)c(O2) c(SO3)；c(SO2) 、c(O2) 、c(SO3)均不再变化均不再变化化学平衡状态的建立化学平衡状态的建立
6、v(正正)=v(逆逆)v(正正) (逆逆)v(正正)最大最大 ,v(逆逆)=0SO2+O2 2SO3催化剂催化剂高温高温P47页的交流与讨论：页的交流与讨论：时间时间速速率率O v正正v逆逆t1时间时间浓浓度度Ot1反应物反应物生成物生成物化学平衡状态化学平衡状态1 1 定义：定义：化学平衡状态，就是指在一定条化学平衡状态，就是指在一定条件下的件下的可逆反应可逆反应里，里，正反应速率和逆反应正反应速率和逆反应速率相等速率相等，反应混合物中各组分的，反应混合物中各组分的浓度保浓度保持不变持不变的状态。的状态。二、注注意意三三点点前提（适用范围）前提（适用范围）：可逆反应内在本质内在本质：v(正正
7、)= v(逆逆) 0外在标志：反应混合物中各组分外在标志：反应混合物中各组分 的浓度保持不变的浓度保持不变2 2、化学平衡状态的特征、化学平衡状态的特征、化学平衡状态的特征、化学平衡状态的特征动动动动动态平衡：动态平衡：动态平衡：动态平衡： v( (正正正正) 0) 0； v( (逆逆逆逆) 0) 0等等等等定定定定变变变变v( (正正正正) ) v( (逆逆逆逆) 0) 0c(B) c(B) 或或或或 n(B) n(B) 或或或或 (B) (B) 一定一定一定一定条件改变条件改变条件改变条件改变平衡改变平衡改变平衡改变平衡改变逆逆逆逆化学平衡的研究对象是可逆反应化学平衡的研究对象是可逆反应化
8、学平衡的研究对象是可逆反应化学平衡的研究对象是可逆反应练练2.在一定条件下，向一固定容积的容器中投入在一定条件下，向一固定容积的容器中投入2mol NO2进行反应：进行反应：2NO2 2NO+O2，一段时间后测，一段时间后测得得NO2、NO、O2的物质的量可能是的物质的量可能是 （ ） A. 2 mol NO、0.75 mol O2 B. 1 mol NO2、1.2 mol NO C. 2 mol NO D. 0.7 mol O2D练练3.当可逆反应当可逆反应2SO2+O2 2SO3达平衡时达平衡时, 通入通入18O2, 再次平衡时再次平衡时, 18O存在于存在于 （ ） A.SO3 O2 B
9、.SO2 SO3 C.SO2 O2 D.SO2 O2 SO3D (1) 看能否得出看能否得出v正正 = v逆逆 的的状态特征状态特征5 5、化学平衡状态的标志、化学平衡状态的标志、化学平衡状态的标志、化学平衡状态的标志 键的角度分析键的角度分析: :单位时间某物质断裂与形成的化学键单位时间某物质断裂与形成的化学键的物质的量相等的物质的量相等 同一种物质：同一种物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率；该物质的生成速率等于它的消耗速率； 不同种物质：不同种物质：一物质的正反应速率与另一物质的逆反一物质的正反应速率与另一物质的逆反应速率之比等于方程式中的计量数之比；应速率之比等于方程式中的计量数之比
10、；即即 mA(g) + n B(g) p C(g) +q D(g)(A正正) (B逆逆) = m n 下列说法可以证明反应下列说法可以证明反应 N2+3H2 2NH3 已达平衡已达平衡状态的是状态的是( )（A）1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有3个个HH键形成键形成（B）1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有3个个HH键断裂键断裂（C）单位时间内，生成）单位时间内，生成molN2的同时生成的同时生成2molNH3（D）单位时间内，消耗单位时间内，消耗molN2的同时生成的同时生成2molNH3知识应用知识应用AC（2）看能否得出反应混合物中各组成成分的含量保持）看能否得出反应混合物中
11、各组成成分的含量保持不变的不变的结果特征结果特征： 各组成成分的含量（浓度、质量、物质的量、体各组成成分的含量（浓度、质量、物质的量、体积分数等积分数等)保持不变保持不变； 容器容器体积一定时，有色气体的体积一定时，有色气体的 颜色不再变化；颜色不再变化；（3）看能否通过）看能否通过P总总、n总总、M的变化的变化情况得出结论：情况得出结论： 若反应往正方向或逆方向进行时若反应往正方向或逆方向进行时P总总 或或 n总总 或或或或M会会发生改变的，则不变时说明达到平衡；发生改变的，则不变时说明达到平衡； 若反应往正方向或逆方向进行时若反应往正方向或逆方向进行时P总总 或或 n总总 或或或或M总总是
12、不变的，则不能判断是否达到平衡。是不变的，则不能判断是否达到平衡。如：如：I2 、Br2、 NO21. 下列说法中可以充分说明反应下列说法中可以充分说明反应: P(气气)+Q(气气) R(气气)+S(气气) , 在恒温下已在恒温下已达平衡状态的是达平衡状态的是 （ ） A. 反应容器内压强不随时间变化反应容器内压强不随时间变化 B. P和和S的生成速率相等的生成速率相等 C. 反应容器内反应容器内P、Q、R、S四者共存四者共存 D. 反应容器内总物质的量不随时间而变化反应容器内总物质的量不随时间而变化B例题例题2. 在一定温度下的恒容容器中，当下列物理在一定温度下的恒容容器中，当下列物理量不再
13、发生变化时，表明反应量不再发生变化时，表明反应: A(s)+3B(g) 2C(g)+D(g)已达平衡状态的是已达平衡状态的是 ( ) A.混合气体的压强混合气体的压强 B. 混合气体的密度混合气体的密度C.B的物质的量浓度的物质的量浓度 D.气体的总物质的量气体的总物质的量BC例题例题化学平衡的判断化学平衡的判断直接标志：直接标志：AV正正 = V逆逆B各组分的各组分的m、n不变。不变。C通过含量：各组分的质量分数、物质的量分数、通过含量：各组分的质量分数、物质的量分数、（恒温、衡压下）气体的体积分数不变。（恒温、衡压下）气体的体积分数不变。D通过浓度：各组分的浓度不变。通过浓度：各组分的浓度
14、不变。间接标志：间接标志：A通过总量：前提：气体反应通过总量：前提：气体反应n0时。体系的时。体系的n（总）、（总）、p（总）、（总）、v（总）不变。（总）不变。B通过复合量：、通过复合量：、不变。不变。C其他：如平衡体系颜色不变（实际是有色物浓度其他：如平衡体系颜色不变（实际是有色物浓度不变）不变）1、 在恒温恒容条件下可逆反应：在恒温恒容条件下可逆反应：A(g)+ 3B(g) 2C(g)达到平衡的标志是达到平衡的标志是 （ ） A. C的生成速率与的生成速率与C的分解速率相等的分解速率相等 B. 单位时间生成单位时间生成n molA，同时生成，同时生成3n molB C. A、B、C的物质
15、的量浓度保持不变的物质的量浓度保持不变 D. A、B、C的分子数之比为的分子数之比为1 ：3 ：2 E. 容器中气体的密度保持不变容器中气体的密度保持不变 F. 混合气体的平均摩尔质量保持不变混合气体的平均摩尔质量保持不变 G. 容器中气体的总压强保持不变容器中气体的总压强保持不变ACFG练习练习192、某温度下，可逆反应：、某温度下，可逆反应：N2（g）+ 3H2（g）= 2NH3（g）在恒容的容器中反应达到平衡的标志是（）在恒容的容器中反应达到平衡的标志是（ ） ANH3的生成速率与的生成速率与NH3的分解速率相等。的分解速率相等。 B单位时间生成单位时间生成n molN2，同时生成，同时
16、生成3n molH2。 C N2、H2、NH3的分子数之比为的分子数之比为1 1 ：3 3 ：2 2 。 D N2、H2、NH3的物质的量浓度保持不变的物质的量浓度保持不变。 E容器中气体的密度保持不变。容器中气体的密度保持不变。 F混合气体的平均摩尔质量保持不变。混合气体的平均摩尔质量保持不变。 G容器中气体的总压强保持不变。容器中气体的总压强保持不变。 H. 断裂断裂3molH-H键的同时形成键的同时形成2molN-H键键. I. 3V正正(H2)=2V逆逆(NH3)ADFADFG练习练习ABHIABHI是速率范是速率范畴CDCD是含量范是含量范畴EFGEFG是是P、M范范畴20 . .直
17、接标志直接标志： 任何情况均适用任何情况均适用 （1 1）等）等同一种物质同一种物质正（正（B B）= =逆（逆（B B）（2 2）反应混合物中反应混合物中反应物和生成物反应物和生成物各组分的浓各组分的浓度或其百分含量保持不变度或其百分含量保持不变注意注意陷阱陷阱：（1 1）同一反应中不同的物质的）同一反应中不同的物质的速率速率之之比比等于方等于方程式中各物质的程式中各物质的计量数计量数之之比比。（2 2）若反应前后）若反应前后总质量总质量一直一直不变不变，则化学反应，则化学反应达到平衡状态。达到平衡状态。（3 3）密闭容器密闭容器中的中的气体气体反应如反应如 ，若，若密度不变密度不变，则化学
18、反应达到平衡状态，则化学反应达到平衡状态。总结总结. .化学化学平衡平衡状态的状态的标志标志: :（难点）（难点）非标志非标志（错错）（错错）N2+3H2 2NH3 （错错）.间接标志：间接标志： 任何情况均适用任何情况均适用 （1 1）同一种物质）同一种物质：该物质的生成速率等于它的分：该物质的生成速率等于它的分解速率。解速率。 生成生成（B B）= =分解分解（B B） （2 2）同一种物质：该物质的断键速率等于它的成同一种物质：该物质的断键速率等于它的成键速率。键速率。断键断键（B B）= =成键成键（B B） （3 3）各组成）各组成的物质的量的物质的量n n（或物质的量或物质的量分数
19、）不分数）不随时间的改变而改变。随时间的改变而改变。 （4 4）各组成）各组成的质量的质量m m（或质量或质量分数）不变。分数）不变。(5)(5)各气体各气体的体积的体积V V（或体积或体积分数）不变。分数）不变。(6)(6)各反应物的转化率或各产物的产率保持不变各反应物的转化率或各产物的产率保持不变。项目项目 m A(g) + n B (g) p C (g) +q D (g) 是否是否 平衡平衡混合混合体系体系中各中各组分组分的的含量含量各物质的物质的量或物质的量的各物质的物质的量或物质的量的分数一定分数一定各物质的质量或质量分数一定各物质的质量或质量分数一定各气体的体积或体积分数一定各气体
20、的体积或体积分数一定总压强、总体积、总物质的量一总压强、总体积、总物质的量一定定平衡平衡平衡不一定m A(g) + n B (g) p C (g) +q D (g)是否是否 平衡平衡正、正、逆反逆反应速应速率关率关系系在单位时间内消耗了在单位时间内消耗了mmolA的同的同时生成了时生成了mmolA在单位时间内消耗了在单位时间内消耗了nmolB的同的同时消耗了时消耗了pmolC在单位时间内生成了在单位时间内生成了nmolB的同的同时消耗了时消耗了qmolD（均指逆（均指逆 ）(A) (B) (C) (D) = m n p q，正不一定等于逆，正不一定等于逆平衡平衡不一定不一定m A(g) + n
21、 B (g) p C (g) +q D (g) 是否是否 平衡平衡压强压强当当m + np + q 时，总压力一时，总压力一定（其它条件一定）定（其它条件一定）当当m + n =p + q时，总压力一时，总压力一定（其它条件一定）定（其它条件一定）混合混合气体气体的平的平均均M当当 m + n p + q 时，时，M一定一定当当 m + n = p + q 时，时，M一定一定不一定不一定平衡平衡注意化学反应的特点注意化学反应的特点密度密度C（s）+CO2（g） 2CO（g）（一定）一定）N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）（一定）一定）H2（g）+I2（g） 2HI（g）（一定）一定）平衡不一定不一定结束结束
