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专题2 化学反应速率与化学平衡
/ 化学平衡状态 /
学习目标
1.了解化学反应的可逆性，理解可逆反应的特征。
2.从可逆反应化学平衡状态的建立过程，结合图像理解化学平衡是一种动态平衡。
课堂导入
回顾我们学过的常见的可逆反应有哪些？
是否所有化学反应都是可逆反应？可逆反应有什么特征？
研究表明，可逆反应广泛存在。但对于有些进行得极为完全的化学反应，如碳酸钠溶液与氢氧化钙溶液反应、氯气与溴化钠溶液反应等，在进行有关计算时，一般不考虑反应能否进行到底的问题。
N2＋3H2 2NH3 ；H2＋I2 2HI；2SO2＋O2 2SO3 ……
催化剂
Δ
Δ
催化剂
高温、高压
一、可逆反应
1．概念
双同性：正逆反应在相同的条件下，同时进行
NH3＋H2O
NH3·H2O
＋OH－
在相同条件下，能同时向正、逆反应方向进行的化学反应称为可逆反应。
双向性：可逆反应分为方向相反的两个方向，正反应方向和逆反应方向
共存性：反应物转化率小于100%，反应物与生成物共存
2．特征
一、可逆反应
例1．可逆反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，充入由18O组成的氧气一段时间后，
18O存在下列物质中的 ( )
A．多余的氧气中
B．生成的三氧化硫中
C．氧气和二氧化硫中
D．二氧化硫、氧气和三氧化硫中
D
化学家们发现炼铁高炉排出的废气含有大量的CO气体，刚开始他们认为是因为铁的氧化物和一氧化碳反应时间不够长，导致反应不完全，于是把高炉建的非常高，以增加反应时间，后来发现高炉排出的一氧化碳气体并没有减少，你知道这是什么原因吗？如何改进？
炼铁反应是有限度的，研究化学反应要明确反应方向，还应关注反应限度。
可逆反应
工业合成氨
如何提高生产效率呢？
2NH3
N2 + 3H2
催化剂
高温、高压
理解应用
各物质的起始量/mol 充分反应后各物质的量/mol N2 H2 NH3 N2 H2 NH3
5 15 0 3 9 4
某温度下，在容积不变的密闭容器中N2与H2反应足够长时间后各物质的量不再改变，数据如下：
合成氨反应有限度，原料无法转化完全
只考虑化学反应速率不够，还需考虑如何尽可能多地将原料转化为产品
二、化学平衡的建立
2NH3
N2 + 3H2
催化剂
高温、高压
1.反应过程中反应物和生成物浓度如何变化？
2.时间足够长后，反应物和生成物浓度是否发生变化
反应物浓度逐渐减小，产物浓度逐渐增大。
最终，浓度均达到保持不变的状态。
时间
浓度
H2
N2
NH3
二、化学平衡的建立
3．反应过程v正、 v逆如何变化？
4．时间足够长后，v正、 v逆是否发生变化 最终反应是否停止
开始v正最大，产物浓度很小，v逆最小；
v正随反应物浓度减小而不断减小，
v逆随产物浓度逐渐增大而不断增大，
最终， v正 = v逆。
v正
v逆
v正= v逆
反应时间
反应速率
化学平衡
t0
≠0
达到化学平衡状态，反应并未停止。
等
二、化学平衡的建立
当外界条件不变时，可逆反应进行到一定程度，反应物和生成物的浓度不再随时间而发生变化，我们称之为化学平衡。
正反应速率
逆反应速率
相等
时间
速率
逆
动
变
——研究对象为可逆反应
——v正= v逆≠0
——正逆反应速率相等
——平衡混合物中，各组分的百分含量保持一定
——外界条件改变，化学平衡状态可能发生改变
定
二、化学平衡的建立
例2．可逆反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是( )
A．3v正(N2)＝ v正(H2) B．v正(N2)＝v逆(NH3)
C．2v正(H2)＝3v逆(NH3) D．v正(N2)＝3v逆(H2)
C
三、化学平衡状态的判定
判断方法：反应中“变化的量”“不变”时，即达到化学平衡状态
v正
v逆
v正= v逆≠0
t
v
等
动
定
——v正= v逆≠0
——正逆反应速率相等
——平衡混合物中，各组分的百分含量保持一定
三、化学平衡状态的判定
可以判断反应已达到化学平衡状态的是_______。
例3．一定温度下，在容积不变的密闭容器中进行合成氨反应，
A．单位时间内消耗 a mol N2，同时生成 2a mol NH3
B．H2的消耗速率等于N2生成速率的3倍
C．容器内的压强不再变化
D．混合气体的总质量不再变化
E．混合气体的密度不再变化
v正(N2)
v正(NH3)
N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)，
v正＝v逆达平衡，均为v正无法判断
v正(H2)=3v逆(N2)， 因为 3v逆(N2)=v逆(H2 )，所以B平衡
正反应方向压强减小，当压强不变证明已达平衡
总质量为定量，无法判断
混合气体体积不变，气体质量不变， ρ为定值，无法判断
BC
一、可逆反应：相同条件下，能同时向正、逆反应方向进行的化学反应
双向性、双同性、共存性
二、化学平衡的建立
外界条件不变时，可逆反应中各物质的浓度不再随时间而发生变化。
三、化学平衡的特征：逆、等、动、定、变
四、化学平衡状态的判定：
v正= v逆；“变量”保持不变。
课堂总结
提升训练
1．在固定容积的密闭容器中进行如下反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3浓度分别为0.2 mol/L、0.1 mol/L、0.2 mol/L，达到平衡时浓度可能是 ( )
A．SO2、O2分别为0.4 mol/L 、0.2 mol/L B．SO2为0.25 mol/L
C．SO2为0.24 mol/L ，SO3为0.14 mol/L D．SO2、SO3均为0.15 mol/L
B
提升训练
2．一定温度下，反应N2O4(g) 2NO2(g)的焓变为ΔH。现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是(　　)
A．①② B．②④ C．③④ D．①④
D

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