一、可逆反应与不可逆反应
高中化学第二章第3节化学平衡(第1课时)可逆反应与不可逆反应化学平衡状态课件新人教版选修4
【答案】因为可逆反应中反应物的转化率达不到 100%,所以 1 mol N2 和 3 mol H2 不能完全反应,故放出的热量小于 92.3 kJ。
2.达到化学平衡状态时,各组分的浓度不再变化,浓度相等吗? 各组分的百分含量也不再变化吗?
【答案】 浓度不再变化,不代表度相等;达到化学平衡时,各组 分的百分含量不再变化。
-1
4.在 200 ℃条件下,将 1 mol H2(g)和 2 mol I2(g)充入体积为 V L -1 的密闭容器中,发生反应:I2(g)+H2(g) 2HI(g) ΔH=-c kJ·mol 。 (1)反应刚开始时,由于 c(H2)= ,c(I2)= ,c(HI)= ,所以 (填 “v(正)”或“v(逆)”,下同)最大,而 最小(为零)。 , (2)随着反应的进行,混合物中各组分浓度的变化趋势为 c(H2) (填 “增大” “减小” 或 “不变” ,下同),c(I2) ,c(HI) 从而 v(正) ,v(逆) 。 (3)当反应进行到 v(正)与 v(逆) 时,此可逆反应就达到了 平衡。若保持外界条件不变,则反应混合物的总物质的量为 mol。此时放出的热量 Q (填“>”“<”或“=”)c kJ。
平衡时:������(正)⑰
������(逆),反应混合物中各组分
(2)化学平衡状态的定义 在一定条件下的可逆反应里,当正、 逆两个方向的反应速率相等, 反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持恒定的状态。 (3)化学平衡特征
微思考 当某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?
第3节 化 学 平 衡
第 1 课时 可逆反应与不可逆反应 化学平衡状态
在 19 世纪后期,人们发现炼铁高炉排出的高炉气 中含有较多的 CO。有人认为是 CO 与铁矿石的接触时间 不长所造成的。 英国人耗巨资建成一个高大的炼铁高炉, 以增加 CO 和铁矿石的接触时间。 结果发现 CO 的含量仍 然没有减少,这就成了炼铁技术中的科学悬念。你知道 这是为什么吗?
化学平衡
三、化学平衡1．可逆反应与不可逆反应可逆反应：在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应的方向进行的反应。
SO2+O2高温⇌催化剂2SO3→正反应方向；v正；此时反应物SO2、O2。
←逆反应方向；v逆；此时反应物SO3。
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；而有的逆方向很强，表现为明显的可逆反应。
因此，研究可逆反应的规律具有十分重要的意义。
练习：下列为可逆反应的是A 氢气与氧气点燃可化合成水,水电解可生成氢气和氧气,因此氢气与氧气的反应是可逆反应。
B 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。
C 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，因此这二个反应互为可逆反应。
思考：可逆反应能进行彻底吗？即2mol SO2与1mol O2在催化剂的作用下最终能得到2mol SO3吗？2.化学平衡状态的建立SO2+O2高温⇌催化剂2SO3⑴开始时刻各物质浓度，正、逆反应速率如何？c(SO2) 、c(O2)最大，c(SO3)=0 v(正)最大,v(逆)=0⑵随着反应进行又有什么特征？c(SO2)↓c(O2)↓ c(SO3)↑；v(正)↓ (逆)↑⑶一段时间后有什么特征？v(正)=v(逆) c(SO2) 、c(O2) 、c(SO3)均不再变化化学平衡状态⑴定义：可逆反应在一定条件下进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再发生变化的状态。
⑵研究对象：可逆反应⑶平衡前提：c、P、T等条件一定，因为条件如果变化，平衡也就发生相应的移动。
⑷平衡特征：等：正反应速率=逆反应速率≠0定：反应混合物中各组分的浓度保持不变，各组分的百分含量一定。
动：动态平衡（正逆反应仍在进行）变：条件变化，化学平衡状态将被破坏,直到在新的条件下建立新的平衡。
例：能够说明N2 + 3H2⇌ 2NH3反应在密闭容器中已达到平衡状态的是：①容器内N2、H2、NH3三者共存②容器内N2、H2、NH3三者浓度相等③容器内N2、H2、NH3的浓度比恰为1:3:2④t min内生成1molNH3同时消耗0.5molN2⑤t min内生成1molN2同时消耗3molH2例：在一定的温度下，可逆反应：A(g)+ 3B(g) ⇌ 2C(g)达到平衡的标志是A. C的生成速率与C的分解速率相等B. 单位时间生成n molA，同时生成3n molBC. A、B、C的物质的量浓度保持不变D. A、B、C的分子数之比为1 ：3 ：2E. 容器中气体的总压强保持不变F. 混合气体的平均摩尔质量保持不变5 化学平衡状态的标志：(1)υ正= υ逆（本质特征）①同一种物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率。
就是化学反应进行的程度问题———化学平衡可逆反应与不可逆
▪ 定义：在同一条件下正向反应和逆 向反应不能同时进行的化学反应叫做不 可逆反应。
【活学活用】
▪ 请同学们判断以下反应是否属于可 逆反应。
▪ 同时①N2在O4一分定解条生件成下NNOO2 2反应生成N2O4， ▪ NH3和②HNCHl直4C接l受反热应分生解成生N成H4NCHl 3和HCl， ▪ 与糖③在C人O体2和内H氧2O化通生过成光C合O2作和用H2生O成糖
▪ ②反应混合物中各组分 浓度（或含量）保持不变。
〔课堂练习〕
▪
可逆反应2NO2 △ 2NO+O2在密闭容器中反应，
达到平衡状态的是（ ）
▪ ①单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2； ▪ ②单位时间内生成n mol O2的同时，生成2n mol NO； ▪ ③率用的比NO为2、2∶N2O∶、1O的2状的态物；质的量浓度变化表示的反应速
▪ ④混合气体的颜色不再改变的状态；
▪ ⑤混合气体的密度不再改变的状态；
▪ ⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态。
A.①④⑥ B.②③⑤ C.①③④ D.①②③④⑤⑥
〔解析〕①表示v正=v逆 正确。②不能 表示v正=v逆 不正确。③只要发生反应 v(NO2)∶v(NO)∶v(O2)=2∶2∶1错误。④ 混合气体颜色不变，说明各物质浓度不变，
二、化学平衡
▪ 1. 溶解平衡 ▪ 开始时：v（溶解）＞v(结晶） ▪ 平衡时：v（溶解）=v（结晶） ▪ 结论：溶解平衡是一种动态平衡。
▪ 我们以1molCO和1molH2O(g)的反 应为例来说明化学平衡的建立过程。
▪ 大应，速当因率反而最应它大开们；始反而时应COC生2O和成和HCH2O的22O和起(gH始)2的浓的浓度正度为反最 零，因而它们反应生成CO和H2O(g)的逆 反应速率也为零。之后随着反应的进行， 反反应应物速率CO就和逐H渐2O减(g小)的；浓生度成逐物渐C减O2小和，H2正 的浓度逐渐增大，逆反应速率就逐渐增 大，最后二者学平衡的移动 （1）定义：
化学平衡(一)
A.混合气体的压强
C.B的物质的量浓度
B.混合气体的密度
D.气体的总物质的量
【例5】在一定温度下，把1molCO和 2molH2O通入一个密闭容器中，发生如下反 应：CO(g)+H2O (g) CO2(g)+H2(g)，一 定时间后达到平衡，此时，CO的含量为p%， 若维持温度不变，改变起始加入物质的物质 的量，平衡时CO的含量仍为p%的是（ BD ）
A. 1molCO２ 、2molH２ B. 0.2molCO２ 、0.2molH２ 、0.8molCO、 1.8molH2O C. 1molCO２、1molH2O D. 1molCO２ 1molH２ 1molH2O
饱和溶液中溶质的溶解过 程完全停止了吗？
没有！以蔗糖溶解于水为例，蔗糖分子离开 蔗糖表面扩散到水中的速率与溶解在水中的 蔗糖分子在蔗糖表面聚集成为晶体的速率相
即：溶解速率=结晶速率
达到了溶解的平衡状态，一种动态平衡
溶解 固体溶质 溶液中的溶质
结晶
过程的可逆性是了解过程限度的基础， 过程的限度取决于过程可逆性的大小。
二、化学平衡状态
（一）化学平衡状态 1、溶解平衡状态属于化学平衡状态的一种 2、化学平衡构成条件∶ （1）、反应物和生成产物均处于同一反应体 系中，反应条件保持不变； （2）、达到化学平衡状态时，体系中所有反 应物和生成物的质量（或浓度）保持不变。
在容积为1L的密闭容器里，加0.01molCO 和0.01molH2O(g),CO＋H2O CO2＋H2 开始时C(CO) 、C(H2O)最大，C(CO2) 、 C(H2)=0 随着反应的进行， C(CO) 、C(H2O)逐渐减小 C(CO2) 、C(H2)逐渐增大
化学平衡(dxhx)全解
B
n ( B)
eq
n
eq
eq
( B)
B
Kc
c g (G ) c h ( H ) c ( D) c ( E )
B
d e
c ( B)
eq
c
B
( B)
B
p B K p K x ( p) Kn( ) K c ( RT ) B n 当 B 0时 ： K O K p K x K n K c
p( E )
O
}
p(G ) g p( H ) h [ O ] [ O ] p p O O O O g G h H d D e E RT ln p( D) p( E ) [ O ]d [ O ]e p p pB B O B B RT ln ( O ) p 平衡 pB B O O r G m RT ln ( O ) r G m RT ln Q 0 p
[
O r Gm RT ln
p eq (G ) pO p eq ( D) pO
]g [ ]d [
p eq ( H ) pO p eq (E) pO
]h RT ln (
p eq (B) pO
) B
[
]e
O O 令 B B (T ) r G m RT ln K O
p ( B)
eq
B
[ p eq ( B)] B
Kx
Kn
x g (G ) x h ( H ) x ( D) x ( E )
n g (G ) n h ( H ) n ( D) n ( E )
化学反应的方向、速率和限度：化学反应的限度
PCl3(g) + Cl2(g) → PCl5(g)
始态分压/Pa x
x
0
平衡分压/Pa x - p x - p
p
K
=
p(PCl3)/p [(x-p)/p ] [(x-p)/p
]
0.767=
1 [(x-105Pa)/105Pa]2
x=214155
pV 214155×5.00×10-3 n(PCl3)=n(Cl2)= RT = 8.314×523 mol
H2(g) + I2(g) → 2HI(g)
始态浓度/(mo1·L-1) 1.00 1.00
0
变化浓度/(mo1·L-1) -x/2 -x/2
+x
平衡浓度/(mo1·L-1) 1.00-x/2 1.00-x/2 x
则
Kc = (1.00-x─/2─x)2─(1─.0─0─-x─/2─) = 45.7
某反应物已转化的量 α= 反──应─开──始─时─该──反─应──物─的─总─ 量 ×100% 若反应前后体积不变 α= ─反─应──物─反起──应始─物浓──的度─起-反─始─应─浓物×度平10衡0%浓度
例
763.8K时,反应H2(g)+I2(g)→2HI(g) Kc=45.7 (1)反应开始时H2和I2的浓度均为l.00 mol·L-
化学反应的方向、速 率和限度
化学反应的限度
2.3.1可逆反应与化学平衡
可逆反应和不可逆反应
不可逆反应——反应物能全部转变为生成 物, 亦即反应能进行到底的反应。
例如：HCl + NaOH → NaCl + H2O 2KClO3 MnO2, 2KCl + 3O2↑
选修4 第二章第三节化学平衡
本 质
1、 v A耗 = v A生
v B耗 = v B生
v C耗 = v C生
v D耗 = v D生
2、 v A耗 ﹕ v B生 = m﹕n … … 1、A、B、C、D的浓度不再改变。
现 象
2、A、B、C、D的分子数不再改变。 3、A、B、C、D的百分含量不再改变。 4、A、B、C、D的转化率或生成率不再改变。
5. 在一定温度下,下列叙述不是可逆反应
A(g)+3B(g)
2C(g)+2D(s)达到平衡的标志的是:(
A
)
①C的生成 速率与C的分解速率相等 ②单位时间内生成a molA,同时生成3a molB ③A、B、C的浓度不再变化 ④A、B、C的分压强不再变化
⑤混合气体的总压强不再变化
⑥混合气体的物质的量不再变化 ⑦ A、B、C、D的分子数之比为1:3:2:2 A.② ⑦ C.①③④⑦ B.②⑤⑦ D.②⑤⑥⑦
√ √
在可逆反应过程中活化 能有正反应和逆反应两种， △H =正反应活化能-正反 应活化能。 CD
二、化学平衡状态
1、化学平衡的建立
2SO2 + O2 起始：2mol 1mol 2SO3
（1）反应刚开始时， v正 、v逆 为何值？ 对下一时刻的速率带来什么影响？
（2）这一瞬间导致反应物和生成物的浓度如何改变？
第三节
化学平衡
一、可逆反应与不可逆反应 向蒸馏水中加入氯化钠晶体。现象？ 晶体溶解。 将高温时的硫酸铜饱和溶液降温。现象？ 析出晶体。 在饱和的食盐水中,加入一些食盐晶体。 一段时间后,现象？ 晶体的形状发生了改变，但食盐晶体的质量 并没有变化。
化学反应的可逆性与不可逆性
化学反应的可逆性与不可逆性化学反应是物质的转化过程，这个过程中原有的化学键被断裂，新的化学键被形成。
化学反应有两种类型: 可逆反应和不可逆反应。
在可逆反应中，反应物可以被转化为产物，产物也可以重新转化为反应物，在反应达到平衡后，反应物和产物浓度不再发生变化。
而在不可逆反应中，反应物一旦转化为产物，就不可能再转化回来。
本文将探讨化学反应的可逆性与不可逆性，以及两种反应类型的应用。
一、可逆反应可逆反应是指反应物可以转化为产物，同时产物也可以重新转化为反应物。
这种反应通常发生在化学反应处于动态平衡状态时。
动态平衡是指反应物和产物在反应体系中浓度达到一定的平衡值，这时反应速率的前进和后退相等，系统总体上是没有净变化的。
化学反应的动态平衡通常可以用反应物和产物的浓度比来描述，称为平衡常数(K)。
可逆反应具有重要的应用价值。
例如，我们通常使用可逆反应来合成一些有用的化合物。
例如，工业上合成氨气的反应方程式为:N2(g) + 3H2(g)↔2NH3(g)这是一个可逆反应，使它在实际应用中发挥了重要作用。
当氨气的浓度不足时，反应物向前方向地转化产生更多的氨气，而当氨气的浓度过高时，产物向后方向地转化产生更多的反应物，以维持平衡。
二、不可逆反应不可逆反应是指反应物一旦转化成产物，就不能再重新转化成反应物。
这种反应不像可逆反应那样达到动态平衡状态，因为没有可逆的路径供产物重新转化成反应物。
因此，不可逆反应通常是一个单向过程。
虽然不可逆反应不能反向发生，但一些其他方法在某种程度上可以逆转这种不可逆反应。
例如，我们通常使用水解反应来逆转酯化反应。
酯化反应:C2H5OH + CH3COOH → CH3COOC2H5 (酯) + H2O水解反应:CH3COOC2H5 + H2O → CH3COOH (酸) + C2H5OH在这个例子中，酯化反应是不可逆的，但我们可以使用水解反应来逆转几乎所有的酯化反应。
三、应用可逆反应和不可逆反应都具有广泛的应用。
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①混合气体的总压强、总体积、总物质的量不随 时间的改变而改变。 (只适用于反应前后气体体积不等的反应)
理性气体状态方程： PV=nRT 当T、n一定时，P增大，V 当T、P一定时，V增大，n 当T、V一定时，P增大，n
减小
增大 增大
在化学上，一般情况下，（1）认定T不变。 （2）改变P时，默认V不变。
改变外界条件，破坏原有的平衡状态，建立起新的平衡 状态的过程叫做化学平衡的移动。
三、化学平衡移动 1.定义: 可逆反应中旧化学平衡的破坏、新化学平衡 的建立过程叫做化学平衡的移动。
2.研究对象：已建立化学平衡状态的反应体系 V正≠ V逆
3.平衡移动的标志
反应混合物中各组分的浓度发生改变
【思考与交流】有哪些条件能改变化学平衡呢？
化学平衡只有在一定的条件下才能保持。当外界条件改 变，旧的化学平衡必将被破坏并建立起新的平衡状态。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
某条件下 平衡Ⅰ
条件改变 不平衡
一定时间 新条件下 平衡Ⅱ
v(正) ＝v(逆)
v(正) ≠ v(逆)
v’(正) ＝v’(逆)
各组分含量 保持一定
各组分含量 发生变化
各组分含量 又保持一定
平衡状态Ⅰ
平衡状态Ⅱ
第二章 化学反应速率和化学平衡
第三节 化学平衡
第二课 化学平衡移动
前提： 一定条件、可逆反应 化学平衡 实质： V（正）=V（逆） ≠ 0
标志： 反应混合物中各组分浓度保持不变。
若条件发生变化，V（正）是否仍然等于V（逆）？平 衡将会发生什么变化？
(4)变：条件改变原平衡被破坏，在新的条件 下建立新的平衡。
（3）改变V时，默认P 不变
关于气体：
标准状况下，1molH2的体积是： 22.4 标准状况下，1molCl2的体积是：
标准状况下，0.1molH2和0.9molCl2的物质
的量之和是：
体积之和是： 22.4
一、关于气体的体积：
1、气体的体积与微粒个数（物质的量）有关，与 微粒大小无关
2、标准状况下，任何气体（包括纯净物和混合物） 的体积都是22.4升，
外界条件对反应速率的影响
知识 回顾
影响
外界 结果 分子
条件改变
总数
增大反应物
浓度
增大压强
单位体积内
活化分子 活化分 百分数 子数目
有效 化学反应
碰撞 几率
的速率
升高温度
使用催化剂
4、反应速率的变化对化学平衡的移动方向的影响
⑴ 若外界条件变化引起 v正＞ v逆：
平衡向正反应方向移动
⑵ 若外界条件变化引起 v正＜ v逆：
SO3
0 0.4 0.5
n总 1.5 1.3 1.25
M平均 53.3 61.5 64
0.6 0.7 0.7 0.7 0.7
1.15 69.5
标相准关状数况 据下 如,下1L，容计器算中n的总反、应V总H2＋I2
2HI
时间(分)
0
10
20
30
40
物质的量
H2
1
0.6
0.5
0.4
0.3
I2
2 1.6 1.5 1.4 1.3
HI
0 0.8 1.0 1.2 1.4
n总 3
3
3
3
V总 67.2 67.2 67.2
67.2
气体的密度不随时间改变而改变。 (适用于容器体积不变的反应) 二、关于气体的密度：
公式：ρ=m / V容 当V容不变时，ρ与m成正比 相同情况下，不同气体的ρ之比=M比
③气体的平均相对分子质量不随时间改变 而改变。
M平均=M1×n1% + M2×n2% + M3×n3% +
标准状况下,1L容器中反应 2SO2＋O2 相关数据如下，计算n总、V总
2SO3
时间(分)
0
物质的量
SO2
1
10 20 0.6 0.5
30 40 50 60 70 0.4 0.3 0.3 0.3 0.3
O2
0.5 0.3 0.25 0.2 0.15 0.15 0.15 0.15
SO3
0 0.4 0.5
n总 1.5 1.3 1.25
V总 33.6 29.1 28
0.6 0.7 0.7 0.7 0.7
1.15 25.8
标相准关状数况 据下 如,下1L，容计器算中n的总反、应V总H2＋I2
2HI
时间(分)
0
10
20
30
40
物质的量
H2
1
0.6
0.5
0.4
0.3
I2
2 1.6 1.5 1.4 1.3
②气体的密度不随时间改变而改变。 ③气体的平均相对分子质量不随时间改变而改变。
(只适用于反应前后气体体积不等的反应)
（气体的ρ=m / V容、M=m/n不变）
④ 气体的颜色不随时间改变而改变。 (适用于有色物质参与的反应)
例1:在一定温度下,可逆反应A(气) +3B(气)
2C(气)
下列说法说明反应已达到平衡状态是（ AC ）
3、相同情况下，气体的体积与物质的量成正比
标准状况下,1L容器中反应 2SO2＋O2 相关数据如下，计算n总、V总
2SO3
时间(分)
0
物质的量
SO2
1
10 20 0.6 0.5
30 40 50 60 70 0.4 0.3 0.3 0.3 0.3
O2
0.5 0.3 0.25 0.2 0.15 0.15 0.15 0.15
①混合气体的总压强、总体积、总物质的量不随 时间的改变而改变。 (只适用于反应前后气体体积不等的反应)
②气体的密度不随时间改变而改变。 ③气体的平均相对分子质量不随时间改变而改变。
(只适用于反应前后气体体积不等的反应)
（气体的ρ=m / V容、M=m/n不变）
④ 气体的颜色不随时间改变而改变。 (适用于有色物质参与的反应)
A. C的生成速率与C分解的速率相等
B. 单位时间内生成n molA，同时生成3n molB
C. A、B、C的浓度不再变化
D. A、B、C的分子数比为1:3:2
反应混合物中各组分的浓度保持不变？
“各组分的浓度保持不变”不能理解为与方程式的 化学计量数成正比。浓度的变化量与化学计量数成 正比，而平衡浓度不一定与化学计量数成正比。
一、可逆反应与不可逆反应
二、化学平衡状态
前提条件
研究对象 １.化学平衡状态---- 实质
标志
2、化学平衡状态的特征---- 动、等、定、变
3、化学平衡 状态的标志
直接标志：v(正)= v(逆)
各组分的浓度保持不变
间接标志：
3、平衡状态的标志 ⑴ 直接标志：（即各物质的 v、c、n不变） ⑵ 间接标志：（气体的P总、V总、n总不变）
平衡向逆反应方向移动
⑶ 若外界条件变化后 v正＝ v逆：
旧平衡未被破坏，平衡不移动
HI
0 0.8 1.0 1.2 1.4
n总 3
3
3
3
M平均 170 170 170
170
3、平衡状态的标志 ⑴ 直接标志：（即各物质的 v、c、n不变） ⑵ 间接标志：（气体的P总、V总、n总不变）
①混合气体的总压强、总体积、总物质的量不随 时间的改变而改变。 (只适用于反应前后气体体积不等的反应)
(只适用于反应前后气体体积不等的反应)
关于气体的平均相对分子质量：相对分子（或原
1摩尔物质的质量在数值上= 子）质量 1摩尔SO2的质量是： 64g 16克O2的物质的量是： 0.5mol 1SmOo2和l S0O.12m和oOl 2O的2，混其合质气量体是中：有600.8.9g mol 1SmOo2和l S0O.52m和oOl 2O的2，混其合质气量体是中：有408.g5 mol 1SmOo2和l S0O.92m和oOl 2O的2，混其合质气量体是中：有305.1.2mg ol
例3. 在固定体积的的密闭容器中发生反应：
2NO2
2NO + O2该反应达到平衡的标志是：
（1）混合气体的颜色不再改变
（2）混合气体的平均相对分子质量不变
（3）混合气体的密度不变
（4）混合气体的压强不变
（5）单位时间内消耗2nmolNO2的同时生成2nmolO2 （6 ） O2气体的物质的量浓度不变
例2.下列说法可以证明反应 N2 + 3H2 已达平衡状态的是
2NH3
( AC )
A. 1个N≡N键断裂的同时,有3个H－H键形成
B. 1个N≡N键断裂的同时,有3个H－H键断裂
C. 1个N≡N键断裂的同时,有6个N－H键断裂
D. 1个N≡N键断裂的同时,有6个N－H键形成
在判断时要注意化学键数与反应物质的物质的量之间的 联系，同时要注意成键、断键与反应方向之间的关系。