1、化学平衡（第 一 课 时）工业合成氨 氨气在国民经济中占有重要地位，随着人类社会的发展，对氨的需求量日益增长。如何提高生产效率呢？只要尽力提高化学反应速率生产效率就一定高吗？2NH3 N2+3H2 催化剂高温、高压各物质的起始量/mol充分反应后各物质的量/molN2H2NH3 N2H2NH3 5150394 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：阅读与思考各物质的起始量/mol充分反应后各物质的量/molN2H2NH3 N2H2NH3 5150394 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
2、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阅读与思考正向：N2+3H2 2NH3合成氨反应中有关物质的浓度随时间变化示意图逆向：2NH3 N2+3H2 2NH3 N2+3H2 催化剂高温、高压 任何可逆反应在一定条件下都存在反应的限度。达到限度时，反应就停止了吗？想一想该可逆反应中包含两个反应，两个反应同时发生 当正、逆反应速率相等时，达到看似不变的“表面静止”状态，但实际反应并未停止，一直在进行中。正向：N2+3H2 2NH3逆向：2NH3 N2+3H2 2NH3 N2+3H2 催化剂高温、高压一.化学平衡状态 在一定条件下的可逆反应里，当正
3、、逆反应的速率相等时，反应物和生成物的浓度均保持不变，即体系的组成不随时间而改变，这表明该反应中物质的转化达到了“限度”，这时的状态我们称之为化学平衡状态，简称化学平衡。化学平衡是一种动态平衡。1.化学平衡状态 100%反应物的减少量反应物的起始量转化率 达到化学平衡时，反应达到该条件下物质转化的最大“限度”，即反应物的转化率最大。练一练 某温度下，在容积不变的密闭容器中N2与H2反应达到化学平衡，请根据以下数据计算达到化学平衡时H2的转化率。各物质的起始量/mol化学平衡时各物质的量/molN2H2NH3 N2H2NH3 5150394起始量/mol 变化量/mol 平衡量/mol 5 15
4、 0 2 6 4练一练 100%40%6 mol15 mol平衡时H2的转化率 3 9 4 N2+3H2 2NH3 平衡时反应物的转化率是该条件下反应物能达到的最大转化率。起始量/mol 变化量/mol 平衡量/mol 5 15 0 2 6 4练一练 100%40%6 mol15 mol平衡时H2的转化率 3 9 4 N2+3H2 2NH3 化学平衡状态有什么特点？如何判断一个可逆的化学反应是否达到了化学平衡状态？任务一 梳理与提炼2.化学平衡状态的特点 即任何一种物质的生成速率等于其消耗速率 各组分的质量或浓度保持不变 是动态平衡(正)(逆)0 一.化学平衡状态 一定温度下，在容积不变的密闭
5、容器中进行合成氨反应，以下哪些选项可以判断反应已达到化学平衡状态？练一练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 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)一定温度下，在容积不变的密闭容器中进行合成氨反应，以下哪些选项可以判断反应已达到化学平衡状态？练一练A.单位时间内消耗 a mol N2，同时生成 2a mol NH3 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)一定温度下，在容积不变的密闭容器中进行合成氨反应，以下哪些选项可以判断反应已达到化学平衡状态
6、？练一练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 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)一定温度下，在容积不变的密闭容器中进行合成氨反应，以下哪些选项可以判断反应已达到化学平衡状态？练一练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 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H2的消耗速率 N2消耗速率的3倍 一定温度下，在容积不变的密闭容器中进行合成氨反应，以下哪些选项可以判断反应已达到化学平衡状态？练一练A.单位时间内消耗 a mol N2，同时生成 2a m
7、ol NH3 B.H2的消耗速率等于N2生成速率的3倍 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H2的消耗速率 N2消耗速率的3倍 N2生成速率的3倍 一定温度下，在容积不变的密闭容器中进行合成氨反应，以下哪些选项可以判断反应已达到化学平衡状态？练一练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 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)一定温度下，在容积不变的密闭容器中进行合成氨反应，以下哪些选项可以判断反应已达到化学平衡状态？练一练A.单位时间内消耗 a
8、 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 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)答案：BC 判断方法：反应中“变化的量”“不变”时，即达到化学平衡状态 即任何一种物质的生成速率等于其消耗速率 各组分的质量或浓度保持不变 是动态平衡一.化学平衡状态2.化学平衡状态的特点(正)(逆)0 化学平衡状态可以改变吗？哪些反应条件可能影响化学平衡呢？分析与思考各物质的起始量/mol平衡时各物质的量/molN2H2NH3 N2H2NH3 5150394反应条件改变(正)(逆)（平衡状
9、态）(正)(逆)（非平衡状态）改变影响化学反应速率的因素，就有可能改变化学平衡，如浓度、压强、温度。即任何一种物质的生成速率等于其消耗速率 各组分的质量或浓度保持不变 是动态平衡 条件改变，原化学平衡状态可能发生变化一.化学平衡状态2.化学平衡状态的特点(正)(逆)0 化学平衡的改变，有规律可循吗？不同的化学平衡状态，反应物和生成物的浓度之间有什么关系呢？任务二 规律的探寻 800，在容积不变的密闭容器中发生反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)序号起始时的浓度（102 molL-1）平衡时的浓度（102 molL-1）平衡时c(CO)c(H2O)c(CO2)c(H2)c(CO
10、)c(H2O)c(CO2)c(H2)111000.50.50.50.5213000.252.250.750.7530.2530.750.750.212.960.790.791.01.01.0 表1 800 时反应体系中各物质的浓度该结论适用于其他可逆反应吗？在一定温度下，表1中的反应达到化学平衡状态时，生成物浓度的乘积与反应物浓度的乘积的比值是一个定值。序号起始时的浓度（103 molL-1）平衡时的浓度（103 molL-1）平衡时c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)111.976.94405.6170.59412.70212.289.96403.8411.52416
11、.87312.018.40304.5800.97314.8640015.201.6961.69611.8150012.871.4331.43310.0060037.774.2134.21329.34 表2 457.6 时反应体系H2(g)+I2(g)2HI(g)中各物质的浓度序号起始时的浓度（103 molL-1）平衡时的浓度（103 molL-1）平衡时c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)111.976.94405.6170.59412.70212.289.96403.8411.52416.87312.018.40304.5800.97314.8640015.201.
12、6961.69611.8150012.871.4331.43310.0060037.774.2134.21329.34 表2 457.6 时反应体系H2(g)+I2(g)2HI(g)中各物质的浓度380628823335410648701653比较两个反应，结果的不同可能跟什么因素有关？考虑化学计量数？c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)是定值 H2(g)+I2(g)2HI(g)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)c(HI)c(H2)c(I2)不是定值 H2(g)+I2(g)2HI(g)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)任务二 规律的探寻是定值吗？2c(HI)
13、c(H2)c(I2)序号起始时的浓度（103 molL-1）平衡时的浓度（103 molL-1）平衡时c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)111.976.94405.6170.59412.70212.289.96403.8411.52416.87312.018.40304.5800.97314.8640015.201.6961.69611.8150012.871.4331.43310.0060037.774.2134.21329.34 表2 457.6 时反应体系H2(g)+I2(g)2HI(g)中各物质的浓度761357646669821197403306 再次比较两
14、个反应，如果将反应的书写形式改变，会出现什么结果呢？c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)是定值 H2(g)+I2(g)2HI(g)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H2(g)+I2(g)HI(g)+HI(g)再次比较两个反应，如果将反应的书写形式改变，会出现什么结果呢？c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)是定值 H2(g)+I2(g)2HI(g)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)H2(g)+I2(g)HI(g)+HI(g)是定值？c(HI)c(HI)c(H2)c(I2)是定值？c2(HI)c(H2)c(I2)即序号起始时的浓度（103 molL-1）
15、平衡时的浓度（103 molL-1）平衡时c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)111.976.94405.6170.59412.70212.289.96403.8411.52416.87312.018.40304.5800.97314.8640015.201.6961.69611.8150012.871.4331.43310.0060037.774.2134.21329.34 表2 457.6 时反应体系H2(g)+I2(g)2HI(g)中各物质的浓度48.3848.6149.5448.4848.7148.81该结论适用于其他可逆反应吗？在一定温度下，以化学计量数为指数
16、，生成物平衡时浓度幂之积与反应物平衡时浓度幂之积的比值是一个定值（扣除实验误差）。任务二 规律的探寻序号平衡时的浓度/(molL-1)平衡时c(H2)c(N2)c(NH3)11.150.750.26120.511.000.08731.351.150.41242.431.851.2751.470.750.376表3 在500 时，3H2(g)+N2(g)2NH3(g)反应体系中各物质的浓度6.00102 5.98102 5.71102 5.93102 6.08102 科学家们通过大量数据验证，证明了上述结论成立，计算得出的定值称为化学平衡常数，用K来表示。任务二 规律的探寻写一写对于一般的可逆反应 m A(g)+n B(g)p C(g)+q D(g)在一定温度下达到化学平衡时，各物质的浓度满足的数学关系式为：二.化学平衡常数K 为常数，称为化学平衡常数，简称平衡常数。K cp(C)cq(D)cm(A)cn(B)对于一般的可逆反应 m A(g)+n B(g)p C(g)+q D(g)在一定温度下达到化学平衡时，各物质的浓度满足的数学关系式为：可逆反应正向反应逆向反应同时存在 化学平衡时各物质的量不再改变，(正)(逆)0 反应条件改变 化学平衡 可能变化化学平衡常数m A(g)+n B(g)p C(g)+q D(g)定量描述小结
