成才之路 化學(xué),路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教版 選修,化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡,第二章,第三節(jié) 化學(xué)平衡,第二章,第1課時 化學(xué)平衡狀態(tài),新知導(dǎo)學(xué),相同條件,正反應(yīng),逆反應(yīng),正反應(yīng),逆反應(yīng),相同,不能,不能,共存,幾乎完全進(jìn)行,=,最大,零,減小,變小,零,增大,v(正)v(逆),不再發(fā)生變化,以上過程可用下圖表示：,相等,質(zhì)量,濃度,5化學(xué)平衡特征,可逆,動態(tài),相等,不變,發(fā)生移動,1很久以前，人們發(fā)現(xiàn)高爐煉鐵時總有一部分CO沒有被充分利用，就設(shè)想利用增加煙筒高度的方法來解決這個問題，但是沒有成功，你知道為什么嗎？,自主探究,提示：因為可逆反應(yīng)中反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率達(dá)不到100%，所以1 mol N2和3 mol H2不能完全反應(yīng)，故放出的熱量小于92.3 kJ。,3達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時，各組分的濃度不再變化，濃度相等嗎？各組分的百分含量也不再變化嗎？ 提示：濃度不再變化，不代表濃度相等，但百分含量不再變化。,可逆反應(yīng),教材點撥,下列關(guān)于可逆反應(yīng)的說法中正確的是( ) A可逆反應(yīng)就是既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行，又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng) B在催化劑的作用下，二氧化硫與氧氣反應(yīng)生成三氧化硫的同時，三氧化硫又分解生成二氧化硫和氧氣，因此該反應(yīng)是可逆反應(yīng) C對于合成氨的反應(yīng)，如果調(diào)控好反應(yīng)條件，可使一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率達(dá)到100% D碳酸鈣在高溫下分解生成氧化鈣和二氧化碳，氧化鈣和二氧化碳在常溫下生成碳酸鈣，因此這兩個反應(yīng)是可逆反應(yīng),典例透析,【解析】 可逆反應(yīng)是指在相同條件下，能同時向正、逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng)?？赡娣磻?yīng)強調(diào)兩點：相同條件和同時雙向進(jìn)行，B正確；A項中沒有說明相同條件和同時進(jìn)行；C項，由于是可逆反應(yīng)，所以其反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不可能達(dá)到100%；D項中的兩組反應(yīng)，由于反應(yīng)條件不同，不能稱為可逆反應(yīng)，錯誤。 【答案】 B,變式訓(xùn)練,解析：假設(shè)反應(yīng)由正反應(yīng)方向開始進(jìn)行，由于Y2(g)過量，則完全轉(zhuǎn)化時，Z(g)的濃度為0.4 molL1；假設(shè)反應(yīng)由逆反應(yīng)方向開始進(jìn)行，則完全轉(zhuǎn)化時，X2(g)、Y2(g)的濃度分別為0.2 molL1、0.4 molL1。由題意知，該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，反應(yīng)物不可能完全轉(zhuǎn)化為生成物，生成物也不可能完全轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物，故A項正確，B、C項錯誤；又該反應(yīng)是總體積不變的反應(yīng)，反應(yīng)達(dá)到平衡時，不論X2、Y2、Z怎么變化，總物質(zhì)的量不會改變，物質(zhì)的總濃度也不會改變，即c(X2)c(Y2)c(Z)0.6 molL1，D項錯誤。 答案：A,1化學(xué)平衡研究的對象是可逆反應(yīng)。 2可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時的特征 (1)等：同一物質(zhì)的正逆反應(yīng)速率相等。(不同物質(zhì)不一定相等) (2)動：動態(tài)平衡v(正)v(逆)0 (3)定：各組分含量保持一定。 (4)變：外界條件改變，平衡狀態(tài)發(fā)生改變。,化學(xué)平衡狀態(tài),教材點撥,3化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷 (1)v(正)v(逆)0 同一物質(zhì)：正、逆反應(yīng)速率相同。 不同物質(zhì)：反應(yīng)速率的方向相反、大小符合化學(xué)計量數(shù)之比。 誤區(qū)：反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比()； 解釋：只要反應(yīng)進(jìn)行，該關(guān)系就成立。 同一物質(zhì)的消耗速度與生成速度相等,溫馨提示：可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時有兩個核心判斷依據(jù)： (1)正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等。 (2)反應(yīng)混合物中各組成成分的百分含量保持不變。 依據(jù)其他有關(guān)的量判斷可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)時，最終都要回歸到這兩個核心依據(jù)上來。,(2015湖北五校聯(lián)考)在某容積不變的密閉容器內(nèi)，注滿NO2和N2O4的混合氣體，298 K時發(fā)生反應(yīng)：,典例透析,【解析】 假設(shè)反應(yīng)由正反應(yīng)方向開始進(jìn)行，由于在密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)，所以由質(zhì)量守恒定律可知，此反應(yīng)是否達(dá)到平衡質(zhì)量均不變化。此項不可作為平衡的判斷依據(jù)；兩種物質(zhì)中只有NO2為紅棕色，因此，如果沒有達(dá)到平衡，則NO2的濃度在改變，從外觀看，則是顏色一直在改變，此項可作為平衡的一個判斷依據(jù)；平均摩爾質(zhì)量等于混合氣體總質(zhì)量除以氣體總物質(zhì)的量，該反應(yīng)的物質(zhì)的量兩邊不相等，如果達(dá)到了平衡狀態(tài)，平均摩爾質(zhì)量應(yīng)不變，否則，若平衡正向移動，則平均摩爾質(zhì)量變大，逆向移動則變小，此項可作為平衡的一個判斷依據(jù)；,密度由總體積和總質(zhì)量決定，由于容器的體積不變。反應(yīng)物與生成物的總質(zhì)量也不變，所以密度不變，此項不可作為平衡的判斷的依據(jù)；熱量可以作為平衡的一個判斷依據(jù)。 【答案】 B,變式訓(xùn)練,解析：在恒容條件，此反應(yīng)為前后氣體體積相等的反應(yīng)，在達(dá)到平衡狀態(tài)前后體系的壓強不變，不能作為平衡狀態(tài)的判斷標(biāo)志；容積固定，因為此反應(yīng)有固體參與，氣體密度不變說明氣體總質(zhì)量不變，說明此反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，可作為平衡狀態(tài)的判斷標(biāo)志；C(g)的濃度不變說明生成C(g)和消耗C(g)的量相等，說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，能作為平衡狀態(tài)的判斷標(biāo)志；反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A、C、D三種氣體濃度不變，并非等于化學(xué)計量數(shù)之比，,不能作為平衡狀態(tài)的判斷標(biāo)志；單位時間內(nèi)生成C，同時生成D都是正反應(yīng)方向，故不能作為平衡狀態(tài)的判斷標(biāo)志；單位時間內(nèi)生成n mol D，同時生成2n mol A，說明反應(yīng)同時向正、逆反應(yīng)方向進(jìn)行，生成D和A又符合化學(xué)計量數(shù)之比，能作為平衡狀態(tài)的判斷標(biāo)志。由以上分析知C項正確。 答案：C,解析：反應(yīng)開始時，反應(yīng)物濃度最大，正反應(yīng)速率最大，生成物濃度為零，逆反應(yīng)速率為零，A正確；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物濃度逐漸減小，正反應(yīng)速率逐漸減小，生成物的濃度逐漸增大，逆反應(yīng)速率逐漸增大，但可逆反應(yīng)不能進(jìn)行到底，故反應(yīng)速率不能為零，B錯誤，C正確；可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時正逆反應(yīng)速率相等，D錯誤。 答案：BD,解析：因為此反應(yīng)是可逆反應(yīng)，在一定條件下可同時向正、逆反應(yīng)方向進(jìn)行，向正反應(yīng)方向進(jìn)行時使SO3中含18O，向逆反應(yīng)方向(含有18O的SO3分解)就可能使SO2中含有18O，所以D正確。 答案：D,答案：BC,解析：催化劑不能提高產(chǎn)率，但能縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，A項正確；可逆反應(yīng)中哪種物質(zhì)也不可能100%全部轉(zhuǎn)化，B項正確；達(dá)到平衡時，SO2和SO3的濃度不變，但不一定相等，C項不正確；提高O2的濃度，平衡向右進(jìn)行，SO2的轉(zhuǎn)化率提高，D項正確。 答案：C,(1)根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，反應(yīng)開始至達(dá)到平衡時，CO的化學(xué)反應(yīng)速率為_，反應(yīng)達(dá)到平衡時c(H2)_。 (2)判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡的依據(jù)是_(填序號)。 CO減少的速率和CO2減少的速率相等 CO、H2O、CO2、H2的濃度都相等 CO、H2O、CO2、H2的濃度都不再發(fā)生變化 該條件下正、逆反應(yīng)速率都為零 答案：(1)0.003 molL1min1 0.03 molL1 (2),法國科學(xué)家勒夏特列簡介 勒夏特列是一位精力旺盛的法國科學(xué)家，他研究過水泥的煅燒和凝固、陶器和玻璃器皿的退火、磨蝕劑的制造以及燃料、玻璃和炸藥的發(fā)展等問題。從他研究的內(nèi)容也可看出他對科學(xué)和工業(yè)之間的關(guān)系特別感興趣。此外，他對乙炔進(jìn)行了研究，并發(fā)明了氧炔焰發(fā)生器，迄今還用于金屬的切割和焊接。勒夏特列對水泥、陶瓷和玻璃的化學(xué)原理很感興趣，也為防止礦井爆炸而研究過火焰的物化原理。這就使得他要去研究熱和熱的測量。,1877年他提出用熱電偶測量高溫。它是由兩根金屬絲組成的，一根是鉑，另一根是鉑銠合金，兩端用導(dǎo)線相接，一端受熱時，即有一微弱電流通過導(dǎo)線，電流強度與溫度成正比。他還利用熱體會發(fā)射光線的原理發(fā)明了一種測量高溫的光學(xué)高溫計。這種熱電偶和光學(xué)高溫計可順利地測定3 000以上的高溫。,勒夏特列在1888年宣布了一條遐邇聞名的定律，那就是勒夏特列原理。勒夏特列原理的應(yīng)用可以使某些工業(yè)生產(chǎn)過程的轉(zhuǎn)化率達(dá)到或接近理論值，同時也可以避免一些并無實效的方案(如高爐加高的方案)，其應(yīng)用非常廣泛。這個原理可以表達(dá)為：“把平衡狀態(tài)的某一因素加以改變之后，將使平衡狀態(tài)向抵消原來因素改變的效果的方向移動?！睋Q句話說，如果把一個處于平衡狀態(tài)的體系置于一個壓力會增加的環(huán)境中，這個體系就會盡量縮小體積，重新達(dá)到平衡。由于這個緣故，這時壓力就不會增加得像本來應(yīng)該增加的那樣多。又例如，如果把這個體系置于一個會正常增加溫度的環(huán)境里，這個體系就會發(fā)生某種變化，額外吸收一部分熱量。因此，溫度的升高也不會像預(yù)計的那樣大。,勒夏特列原理因可預(yù)測特定變化條件下化學(xué)反應(yīng)的方向，所以有助于化學(xué)工業(yè)的合理化安排和指導(dǎo)化學(xué)家們最大限度地減少浪費，生產(chǎn)所希望的產(chǎn)品。例如哈伯借助于這個原理設(shè)計出他的從大氣氮中生產(chǎn)氨的反應(yīng)，這是個關(guān)系到戰(zhàn)爭與和平的重大發(fā)明，也是勒夏特列本人差不多比哈伯早二十年就曾預(yù)料過的發(fā)明。,