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化学平衡,运河中学 陈鹏,第二节,复习：,影响反应速率的因素：,主要因素是反应本身内因,外界条件对反应速率有重要影响,浓度：提高反应物的浓度反应速率加快,压强：压强增大若引起气体缩小，则反应速率增大， 对固体或液体体积变化不大反应速率几乎没有变。 压强对速率的改变本质是引起了浓度的变化,温度：升高体系的温度，反应速率加快,加入正催化剂可以提高反应速率,除此以外，还有光、超声波、激光、放射线、电磁波，颗粒的大小等。,一是化学反应速率问题 如何在单位时间内提高合成氨的产量,如何使H2和N2 尽可能多转化为NH3，即反应进行程度,二是化学反应平衡研究问题,化工生产要解决的两个问题,对于 N2 + 3H2 2NH3反应在哪些条件下可加快反应速率 ？,思考：,熟悉的平衡： 物理学中：力平衡 作用于同一物体的两个力大小相等方向相反， 合力为零 生物学中：生态平衡 出生率=死亡率 平衡研究的对象是双方面或双方面以上 化学中：溶解平衡,1、什么是可逆反应？,在同一条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的反应,叫做可逆反应.,注意：可逆反应总是不能进行到底，得到的总是反应物与生成物的混合物（反应混合物）,可逆反应的特征： 不能向一个方向完全进行到底，反应物的转化率 不能达到100%,一、化学平衡的研究对象,可逆反应,2、什么是饱和溶液？,在一定温度下，在一定量的溶剂里，不能再溶解某种溶质的溶液，叫做这种溶质的饱和溶液。,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等。,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,那么，可逆反应的情况又怎样呢？,且正反应速率=逆反应速率,正反应速率,逆反应速率,相等,时间,速率,这时，CO、H2O的消耗量等于CO2、H2反应生成的CO、H2O的量，,反应仍在进行，但是四种物质的浓度均保持不变，达到动态平衡，这就是我们今天要重点研究的重要概念化学平衡状态,二 化学平衡:,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,所以,正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，进行到一定程度，总有那么一刻，正反应速率和逆反应速率的大小不再变化 ，,1、定义：,化学平衡状态，就是指在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度 （或百分含量）保持不变的状态。,强调三点,前提条件：可逆反应,实质：正反应速率=逆反应速率0 (同一物质),标志：反应混合物中各组分的浓度（或百分含量）保持不变的状态,2、化学平衡状态特征： 逆 等 动 定 变,可逆反应（或可逆过程） V正 =V逆0（不同的平衡对应不同的速率） 平衡时正逆反应均未停止，只是速率相等 平衡时，各组分含量保持恒定 条件改变，平衡移动,（化学平衡的研究对象是可逆反应；而化学反应速率可以针对任意化学反应）,化学平衡状态的判断,【例】 在一定温度下,可逆反应A(气)+3B(气) 2C(气)达到平衡的标志是 （ ） A. C的生成速率与C分解的速率相等 B. 单位时间内生成nmolA,同时生成3nmolB C. A、B、C的浓度不再变化 D. A、B、C的分子数比为1:3:2,AC,【例2】 下列说法中可以充分说明反应: P(气)+Q(气) R(气)+S(气) , 在恒温下已达平衡状态的是（ ） A. 反应容器内压强不随时间变化 B. P和S的生成速率相等 C. 反应容器内P、Q、R、S四者共存 D. 反应容器内总物质的量不随时间而 变化,B,【例3】下列说法可以证明反应N2+3H2 2NH3 已达平衡状态的是( ) A.1个NN键断裂的同时,有3个HH键形成 B.1个NN键断裂的同时,有3个HH键断裂 C.1个NN键断裂的同时,有6个NH键断裂 D.1个NN键断裂的同时,有6个NH键形成,AC,可逆反应达到平衡状态的标志,可逆反应达到平衡时，V正=V逆，即单位时间内任一物质生成多少，就消耗多少。表现在外部的特点是：各物质的物质的量不变，总物质的量也不变，每一种物质的物质的量的百分含量也不变，混合气体的平均相对分子质量也不变，每种物质的浓度也不变，如温度、体积固定，反应容器内的总压，也不随时间的变化而变。（但对反应前后气体物质分子数相等的可逆反应，就不能用总压、平均分子质量是否随时间变化来判断是否达到了平衡。,【例4】在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再发生变化时,表明反应: A(固)+3B(气) 2C(气)+D(气)已达平衡状态的是 ( ) A.混合气体的压强 B.混合气体的密度 C.B的物质的量浓度 D.气体的总物质的量,BC,【例5】 在一定温度下,下列叙述不是可逆反应A(气)+3B(气) 2C(气)+2D(固)达到平衡的标志的是 C的生成 速率与C的分解速率相等 ( ) 单位时间内生成amolA,同时生成3amolB A、B、C的浓度不再变化 A、B、C的分压强不再变化 混合气体的总压强不再变化 混合气体的物质的量不再变化 单位时间内消耗amolA,同时生成 3amolB A、B、C、D的分子数之比为1:3:2:2 A. B. C. D.,A,A SO2的消耗速率等于SO3的生成速率 B SO2的生成速率等于SO3的生成速率 C SO2的消耗速率等于O2消耗速率的2倍 D SO3的生成速率等于O2生成速率的 2倍,复习引入：,1、影响化学反应速率的因素有哪些？如何影响？ 2、化学反应达平衡的标志是什么？平衡特征？ 3、 V正 =V逆在外界条件的作用下能否被改变？哪些条件能改变？如何改变？ 4、浓度、温度等外界条件的改变后， V正 =V逆还一定成立吗？ 5、当V正 V逆时，化学反应还处于平衡状态吗？反应会如何进行？,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，称为化学平衡的移动。,三 影响化学平衡的条件,V正V逆,V正V逆,V正=V逆,开始不平衡 平衡1 不平衡 平衡2,根据平衡移动发生的过程分析平衡移动发生的本质原因是什么？ 哪些因素的改变可能会引起平衡移动？,V正=V逆,1 浓度对化学平衡的影响,实验： FeCl3与KSCN反应,实验原理： FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl,根据实验原理分析当加入FeCl3或KSCN溶液后，试管中溶液颜色有什么变化？反应朝哪边进行？ 为什么增加任一反应物的浓度都能促进平衡朝正反应方向进行？（试从浓度的变化如何影响V正 、V逆的速率来解释原因） 能否用v-t（速率 时间） 图象来表示这个过程？ 若用减少生成物浓度 、减少反应物浓度、增加生成物浓度来代替增加反应物浓度，上面这些问题分别有何不同？,【图象】：平衡移动过程，用速率时间图象表示如下：,条件改变 平衡移动方向 原因 结果,增大反应物浓度 正反应方向,正 逆 消耗反应物,减小生成物浓度 正反应方向,正 逆 补充生成物,增大生成物浓度 逆反应方向,正 逆 消耗生成物,减小反应物浓度 逆反应方向,正 逆 补充反应物,小结 （1） 谁增耗谁，谁减补谁，但不能将外加 条件削减为0。 （2）此规律只适用于气态、溶液中的平衡混合物。对于固体纯液体来说，它们的浓度是常数，改变它们的量，平衡不移动。,总结浓度变化引起平衡移动的规律：,应用：,硫酸工业中，常鼓入过量的空气与SO2反应原因？,A、加入氢氧化钠发生什么反应？ B、久置氯水的成分是什么？为什么？ C、反应中增加HCl的浓度怎么反应？ D、为什么氯气不溶于饱和食盐水？ E、加入NaHCO3 固体，HClO变化？, Cl2+H2O HCl+HClO达平衡后,在其他条件不变的情况下，增大反应物的浓度（或减少生成物的浓度），都可以使平衡向正反应方向移动，反之亦然。,在密闭容器中进行CaCO3 CaO+CO2，达平衡 A、为什么在密闭容器中该反应才是可逆反应？ B、加入CaCO3平衡如何移动？ C、体积不变，充入CO2平衡怎么移动？,对可逆反应N2+3H2 2NH3+Q达到平衡，填写下列空白： 温度，体积不变，往其中通入N2，开始时V正 ，V逆 _，平衡向_反应方向移动。,增大,增大,正,例:在一定条件下，对于密闭容器中进行的反应 P(g)Q(g) R(g)S(s) 下列说法中可以充分说明这一反应已经达到平衡状态的是 （ ） AP、Q、R、S的浓度相等 B. P、Q、R、S在密闭容器中共存 CP、Q、R、S的浓度不再变化 D.用P的浓度表示的化学反应速率与用Q的浓度表示的化学反 应速率相等,C,2 压强对化学平衡的影响,适用范围：反应中只要有气体物质存在 ，,（无论是发应物还是 生成物）,对反应前后气体总体积发生变化的化学反应，在其他条件不变的情况下，增大压强，会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动；减小压强，会使化学平衡向着气体体积增大的方向移动。,例: 在可逆反应2SO2+O2 2SO3的平衡体系中，增大体系压强时，v正_,v逆_,平衡向_移动，SO2的转化率_,增大,增大,正反应,提高,注: 对反应前后气态物质的总体积没有变化的可逆反应，增大或减小压强都不能使化学平衡移动，如H2(g)I2(g) 2HI(g),增大压强，对已达到平衡的下列反应3X（g）Y(g) 2Z(g) 2Q（s）产生的影响是 （ ） A. 正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向正反应方向移动 B. 正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡向逆反应方向移动 C. 正、逆反应速率都增大，平衡向正反应方向移动 D. 正、逆反应速率都没有变化，平衡不发生移动,C,练习分析下列两个可逆反应达到平衡后，当改变压强平衡 否移动？怎样移动？ H2 + I2(气) 2HI CO2 + C(固) 2CO,注：平衡混合物都是固体或纯液体，改变压强对化学平衡无影响。,判断压强引起平衡移动的思路： 压强变化是否引起体积变化？ 若体积变化则浓度发生改变 浓度改变则引起速率的变化 速率变化后，若导致V正 V逆时平衡移动 若V正 = V逆时，则平衡不移动,例：已知N2 + 3H2 2NH3在一密闭容器中反应达平衡后，向容器中充入一定量的稀有气体使容器内的压强增大，平衡是否移动？,不移动，体系压强没有改变，体积没有改变，浓度也没变。,温度对化学平衡的影响 实验,2NO2 N2O4,(红棕色）,（无色）,（正反应放热反应）,达到平衡的混合气体,放入热水中颜色加深，NO2 浓度增大平衡向逆向移动,放入冷水中颜色变浅，N2O4浓度增大平衡向正向移动,（放热方向 ）,（吸热方向）,在其他条件不变的情况下，温度升高，会使化学平衡向着吸热反应的方向移动；温度降低会使平衡向着放热反应方向移动。,结合速率 时间图象分析升温后该反应的正、逆速率怎么变，平衡为什么向逆反应方向移动？,升温对化学平衡的影响,平衡状态,练习：如果对该反应采取温度降低措施，图像如何画呢？,V正,V逆,0,t1,t2,V正= V逆,t3,V正,V逆,降温对化学平衡的影响,平衡状态,平衡状态,例题：,下列反应在密闭容器中进行，并达平衡， 减小压强，平衡逆向移动的是（ ）；升高温度，平衡正向移动的是（ ） A CO+NO2 CO2+NO+Q B N2+3H2 2NH3+Q C 3O2 2O3 Q D PCl3（g）+Cl2 PCl5（g）+Q,BCD,C,压强对化学平衡的影响,思考用V-t图像分析,加压对化学平衡的影响,平衡状态,2NO2(气) N2O4(气),压强对化学平衡的影响,练习用V-t图像分析,V正,V逆,0,t1,t2,V正= V逆,t3,V正,V逆,减压对化学平衡的影响,平衡状态,平衡状态,2NO2(气) N2O4(气),例题：1、在高温下，下列反应达到平衡：C(s)H2O CO(g)H2(正反应为吸热反应）如果温度升高，平衡向_移动；减小压强，平衡向_移动。,正反应方向,正反应方向,2、对于任何一个平衡体系，采取下列措施一定会引起平衡移动的是( ) A、加入一种反应物 B、增加体系的压强 C、升高温度 D、使用催化剂,C,催化剂对化学平衡的影响,催化剂对化学平衡无影响,同等程度的加快或减慢正、逆反应速率(V正=V逆)；对化学平衡无影响。 催化剂能缩短平衡到达的时间,A、E,2.在高温下，反应2HBr H2(g)+Br2(g)(正反应为吸热反应）达到平衡时，要使混合气体颜色加深，可采取的方法是（ ） A、减小压强 B、缩小体积 C、升高温度 D、增大H2浓度,BC,3.温度为25，反应2NO2 N2O4达到平衡时，c(NO2 )=0.0125mol/L,c(N2O4)=0.0321mol/L.求：NO2的起始浓度是多少？NO2 的转化率是多少？,0.0767mol/L 83.7,化学反应 速率变化,反应物浓度 反应物浓度 生成物浓度 生成物浓度,增大压强 减小压强,升高温度 降低温度,使用合适 的催化剂,条件改变,化学平衡 移动,平衡移动 的结果,总结填表，得出规律：, , , , ,反应物浓度 反应物浓度 生成物浓度 生成物浓度,气体分子数减小 气体分子数增大,压强减小 压强增大,吸热方向 放热方向,无影响,温度降低 温度升高,大大加快,平衡移动原理勒夏特列原理,对于已达平衡的可逆反应，如果改变影响平衡的一个条件，平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。,注意： 是“减弱”这种改变，不是“消除”这种改变 只有一个条件改变，才能应用（多个条件改变就要具体问题具体分析） 勒沙特列原理适用于任何动态平衡体系（如：溶解平衡、电离平衡等），未平衡状态不能用此来分析,本节小节： 1、化学平衡的研究对象,可逆反应,2、化学平衡状态：,定义,特征,逆 等 动 定 变,3、影响化学平衡的条件,浓度 压强 温度 催化剂,4、平衡移动原理：勒夏特列原理,