第三节 化学平衡,学习目标 1.了解化学平衡状态的建立，知道化学平衡常数的含义并能利用化学平衡常数进行简单计算。 2了解影响化学平衡的因素和勒夏特列原理。 3通过认识化学平衡的调控在生产、生活、科学研究等领域的重要作用，增强对科学的理解和信任。,第1课时 化学平衡状态,课堂互动讲练,探究整合应用,知能优化训练,基础自主学案,第1课时 化学平衡状态,基础自主学案,一、可逆反应与不可逆反应 1可逆过程 当温度一定时，饱和溶液中的固体溶质溶解和溶液中的溶质分子回到固体溶质表面的结晶过程一直在进行，而且两种过程的速率_，于是饱和溶液的浓度和固体溶质的质量都_。我们把这类过程称作_。表述这类过程时，,相等,保持不变,可逆过程,正(向)反应,逆(向)反应,同一条件,正反应,逆反应,相同,=,思考感悟 1怎样判断一个反应是否为可逆反应,二、化学平衡状态 1化学平衡状态的含义 在一定条件下，当正、逆反应速率相等时，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持恒定。这时的状态就是在给定条件下反应达到了“限度”。对于可逆反应体系来说，称之为“_”。,化学平衡状态,2化学平衡状态的特征 (1)反应物和生成物处于同一反应体系，_保持不变。 (2)达到平衡状态时，体系中所有物质的质量(或_)保持不变。 (3)正反应速率与逆反应速率_，且不为_，因此体系的反应并没有停止。,反应条件,浓度,相等,0,3化学平衡状态的建立 (1)只有_才能建立化学平衡状态，即化学平衡问题的研究对象是可逆反应。 (2)以可逆反应mA(g)nB(g) pC(g)为例，若开始只有反应物，没有生成物，此时A和B的_最大，因而_最大；而C起始浓度为零，因而_为零。随着反应的进行，反应物不断减少，生成物不断增多，v(正)越来越小，v(逆)越来越大，反应进行到某一时刻，v(正)v(逆)，这时就达到了化学平衡，如下图的速率时间图象所示。反应物与生成物浓度随时间变化(浓度时间图象)关系如下图所示。,可逆反应,正反应速率,浓度,逆反应速率,(3)化学平衡状态的建立除了必须是可逆反应外，还必须有一定的温度、物质的浓度和气体的压强等外界因素的条件。所以，同一个可逆反应在不同条件下建立起的化学平衡状态可能不同；不同的可逆反应，即使在相同条件下，建立起的化学平衡状态也不一定相同。,思考感悟 2(1)化学平衡的实质是什么？怎样判定一个化学反应已经达到平衡状态？ (2)化学反应的限度是什么？此时反应物的转化率如何？,【提示】 (1)化学平衡的实质是v(正)v(逆)0时，表现为平衡体系中各组分的物质的量或物质的量分数不再变化，因此可逆反应达到化学平衡状态时两个核心的判断依据是：正反应速率和逆反应速率相等。反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变。 (2)平衡状态是可逆反应达到的一种特殊状态，是在给定条件下化学反应所能达到的最大限度即该反应进行的限度。此时，反应物在给定条件下的转化率最大。,解析：依据可逆反应的特征：可逆反应不能进行到底 同一条件下同时进行的反应方向相反的反应，即可作出判断。 答案：,2已知500 、100 kPa下： 2SO2 O2 2SO3 状态 起始浓度(mol/L) 2 1 0 t0 1 min浓度(mol/L) 1.9 0.95 0.1 t1 30 min浓度(mol/L) 0.12 0.06 1.88 t2 40 min浓度(mol/L) 0.12 0.06 1.88 t3 讨论以下问题： (1)t1时逆反应发生了吗？ (2)与t1相比t2时v(正)如何变化？v(逆)如何变化？ (3)以上四个状态，哪个已达到平衡状态？,解析：(1)该反应的逆反应即指SO3分解生成SO2和O2的反应，因为t1时c(SO3)0，所以逆反应已经发生了。 (2)t2与t1相比，c(SO2)、c(O2)在减小，c(SO3)在增大，所以v(正)变小、v(逆)增大。 (3)t2、t3已达到平衡状态，因为反应体系中各物质浓度保持恒定。 答案：见解析,3(2011年河南洛阳高二检测)可以充分说明反应P(g)Q(g) R(g)S(g)在恒温下已达到平衡的是( ) A反应容器内的压强不随时间改变 B反应容器内P、Q、R、S四者共存 CP的生成速率和S的生成速率相等 D反应容器内气体的总物质的量不随时间变化 解析：选C。A项因为反应为等体积的反应，压强始终不变；B项，该反应为可逆反应，四种物质总是同时存在；D项反应为等体积的反应，故气体的总物质的量不变。,课堂互动讲练,1可逆反应：在相同条件下，要用“ ”代替“=”作为连接反应物和生成物的符号，二氧化硫与水的反应是可逆反应，两者反应的化学方程式应为SO2H2O H2SO3。 2可逆反应的特点：(1)向两个相反的方向进行的两个化学反应，在相同的条件下同时进行、共存。两个化学反应构成了一个对立的统一体。(2)符号“ ”两边的物质互为反应物、生成物。(3)在反应体系中，与化学反应有关的各种物质共存，如亚硫酸溶液中还有H2O、SO2和H2SO3等分子。,(2011年湖北黄石二中高二期末)在一密闭容器中进行反应：2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 molL1、0.1 molL1、0.2 molL1，当反应达到平衡时，可能存在的数据是( ) ASO2为0.4 molL1，O2为0.2 molL1 BSO2为0.25 molL1 CSO2、SO3均为0.15 molL1 DSO3为0.4 molL1,【解析】 A项数据表明，题中0.2 molL1的SO3完全转化成了SO2和O2，即平衡时，c(SO3)0，这是不可能的；B项可能；C项数据表明SO2、SO3的浓度都在原浓度基础上减少了0.05 molL1，这也是不可能的；D项数据表明SO2完全转化成了SO3，即平衡时，c(SO2)0，c(O2)0，这也是不可能的。 【答案】 B,【规律方法】 解答可逆反应的问题时要特别注意，即反应物不可能完全转化为产物，产物也不可能完全转化为反应物。另外还要注意量的变化，元素原子不可能凭空增加或减少，总之，要注意“可逆”和“守恒”。,变式训练1 14CO2与炭在高温条件下发生反应：14CO2C 2CO，达到平衡后，平衡混合物中含14C的粒子有( ) A14CO2 B14CO2、14CO C14CO2、14CO、14C D14CO 解析：选C。14CO2与C反应生成14CO的同时，逆反应14CO的分解(生成14C和14CO2)也在进行，故平衡时混合物中含14C的粒子有：14CO2、14CO、14C。,基本标志是v(正)v(逆)和反应混合物中各组成成分的质量分数保持不变，现将符合上述基本标志的情况，举例说明如下，以mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)为例，达到化学平衡的标志有：,(2011年河南驻马店模拟)在一定温度下的刚性密闭容器中，当下列哪些物理量不再发生变化时，表明下述反应：A(s)2B(g)C(g)D(g)已达到平衡状态( ) 混合气体的压强 混合气体的密度 B的物质的量浓度 气体的总物质的量 混合气体的平均相对分子质量 物质C的百分含量 各气体的物质的量 A B C D,【思路点拨】 解答本题需要注意以下两点： (1)判断反应达到平衡状态的根本标志是v(正)v(逆)和反应混合物中各组成成分的百分含量不变。 (2)物质的状态及反应前后气体的化学计量数之间的关系。 【解析】 A(s)2B(g) C(g)D(g)是反应前后气体体积相等的反应，不管是否平衡，混合气体的压强始终不变，气体的总物质的量也不变，不是判断是否达到平衡的标志。 【答案】 A,【规律方法】 判断化学平衡状态的标志，可用八个字概括“正逆相等，变量不变”。即对于同一物质v(正)v(逆)时可判定反应达平衡状态。当某一可变物理量随反应进行不再改变时，可判定已达到平衡状态。,变式训练2 一定条件下，在密闭容器中，能表示反应X(g)2Y(g) 2Z(g)一定达到化学平衡状态的是( ) X、Y、Z的物质的量之比为122 X、Y、Z的浓度不再发生变化 容器中的压强不再发生变化 单位时间内生成 n mol Z，同时生成2n mol Y A B C D,解析：选C。该反应是有气体参加和生成的非等体积反应，该反应达平衡的标志是正反应速率和逆反应速率相等。平衡体系中各物质的浓度不再随时间的变化而变化。既然各物质浓度不变，单位体积内的气体的物质的量也就不再变化，因而压强也不再发生变化，据此，正确。,探究整合应用,探究可逆反应 科学研究表明，不少化学反应都具有可逆性，即正向反应(反应物生成物)和逆向反应(生成物反应物)都能同时进行。有些反应的可逆性很小，如AgCl=AgCl，我们只是视作“不可逆”而已(AgCl在溶液中仍有极微量的电离：AgCl=AgCl)。,甲、乙两研究性小组决定用实验探究的方法证明化学反应具有一定的限度，在一定条件下会达到“平衡状态”。 ()甲组：取5 mL 0.1 mol/L KI溶液于试管中，滴加0.1 mol/L FeCl3溶液2 mL，发生如下反应：2Fe32I2Fe2I2。为证明该反应具有可逆性且具有限度，他们设计了如下实验： 取少量反应液，滴加AgNO3溶液，发现有少量黄色沉淀(AgI)，证明反应物没有反应完全；,再取少量反应液，加入少量CCl4振荡，发现CCl4层显浅紫色，证明萃取到I2，即有I2生成。综合的结论，他们得出该反应具有一定的可逆性，在一定条件下会达到反应限度。 (1)老师指出他们上述实验中不合理，你认为是_；改进的方法是_。 (2)有人认为步骤适合检验生成I2较多的情况下，还有一种简便方法可以灵敏地检验是否生成了I2，这种方法是 _。,()乙组：取4 mL 1 mol/L CaCl2溶液于试管中，发现滴入1 mol/L Na2SO4溶液6 mL后已经观察不到有沉淀生成了，发生的反应是：CaCl2Na2SO4CaSO42NaCl。已知相同温度下CaCO3的溶解度小于CaSO4的溶解度。请设计一个简单实验，确证上述反应具有可逆性和反应限度，简要列出实验步骤和结论_。,【解析】 ()为证明化学反应2Fe32I2Fe2I2具有一定的可逆性，可以考虑检验反应后的溶液中还存在着这四种离子。从反应物的量考虑，I是相对过量的，故不能检测到存在I，即认为反应具有可逆性，为检验的方便、典型，只需检验最终溶液中还存在着Fe3和I2即可，分别可采用KSCN溶液、淀粉溶液(或CCl4萃取)等合理方法。,【答案】 ()(1)该反应中KI过量，故不能直接检验是否存在I 取少量溶液滴加KSCN溶液，若出现红色，则证明还有Fe3未完全反应 (2)取少量反应液，滴加淀粉溶液，若溶液变蓝，则说明生成了I2 ()将混合物过滤，在滤液中加入1 mol/L Na2CO3溶液，若出现白色浑浊(或沉淀)，说明该反应具有一定的反