选修四23化学平衡.ppt

【知识回顾】,一、可逆反应,1、定义：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。,B、只要反应在进行，反应体系中，各组分浓度一定不为零。,A、无论正反应或逆反应都不能进行彻底，故反应方程式中用 表示。,2、可逆反应的反应速率,N2+3H2 2NH3,v正：正反应速率。,v逆：逆反应速率。,v N2耗 v H2耗 v NH3生,=132,v N2生 v H2生 v NH3耗,=132,可逆反应中，反应物与生成物共存。,第三节 化学平衡,二、化学平衡状态,2SO2+O2 2SO3,起始：2mol 1mol,一定条件下可逆反应里，当正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分浓度保持不变的状态称化学平衡状态。,三、化学平衡特征,“逆”-研究的对象为可逆反应。,“等”-平衡时，正反应和逆反应的速率相等。（对同 一物质而言，消耗速率和生成 速率相等）,“动”-化学平衡是动态平衡，化学反应仍在进行，并未停止。,“定”-平衡时，反应混合物中各组成成分的百分含量保 持一定（即不再发生改变）。,“变”-化学平衡是一定条件下的平衡，当反应条件改变时，反应速率和各组分百分含量会 发生改变而使平衡被 破坏。,一定温度下，可逆反应2NO2(g)2NO(g)+O2(g)在体积固定的密闭容器中反应，达到平衡状态的标志是。单位时间内消耗n mol O2，同时生成2n molNO2 单位时间内生成n molNO，同时生成n molNO2 用NO2、NO、O2浓度变化的表示的反应速率的比为2：2：1 NO的体积分数不随时间变化 混合气体的颜色不再改变 NO2的转化率不随时间变化 混合气体的压强不再改变 容器内气体密度不随时间变化 混合气体的平均分子量不再改变,若反应为：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),若反应为：A(s)+2B(g)C(g)+D(g),讨论：化学平衡状态的判断标准,1、本质：v正=v逆,2、现象：浓度保持不变,1、v A耗=v A生 v B耗=v B生 v C生=v C耗 v D生=v D耗,2、v A耗 v B生=mn,1、A、B、C、D的浓度不再改变。,2、A、B、C、D的分子数（或物质的量）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、体系温度不再改变。,6、若某物质有色，体系的颜色不再改变。,本质,现 象,m A(g)+n B(g)p C(g)+q D(g),对 m+n p+q 的反应（即反应前后气体分子数改变），还可从以下几个方面判断：,1、体系的分子总数（或气体总物质的量）不再改变。,2、体系的平均分子量不再改变。,3、若为恒容体系，体系的压强不再改变。,4、若为恒压体系，体系的密度不再改变。,注意：以上几条对m+n=p+q的反应不成立。,m A(g)+n B(g)p C(g)+q D(g),四、有关化学平衡的计算,基本思路：列出起始量、转化量、平衡量，再根据题意求解。,讨论：将1体积N2和4体积H2放入密闭体积不变的容器中，测得压强为3.03105Pa，达到平衡后测得含NH3为25，试求：（1）平衡时N2和H2占平衡混合气体的体积百分比（2）达到平衡时的压强,复习,可逆反应中正、逆反应的速率变化,V,t,t1,达到平衡V正=V逆0,V正,V逆,五、化学平衡的移动,化学平衡的移动,平衡被破坏,V正V逆,各组分浓度保持新的一定,化学平衡的移动：可逆反应中旧化学平衡的破坏、新化学平衡 的建立过程。,条件改变,化学平衡不移动,V正V逆：化学平衡逆向移动,V正V逆：化学平衡正向移动,V正=V逆：,V正V逆：,【实验探究1】重铬酸钾溶液中加入酸、碱的颜色变化？,【实验探究2】硫氰化钾与氯化铁混合溶液中加入氯化铁溶液、硫氰化钾溶液的现象，再加入氢氧化钠溶液呢？,六、外界条件对化学平衡的影响,Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H+,橙色 黄色,黄色 红色,增加反应物浓度,条件变化:,平衡移动方向:,正向移动,1、上述实验中化学平衡状态是否改变？2、能否推知影响化学平衡状态的影响因素？,（一）浓度对化学平衡的影响,结 论:,在其他条件不变的情况下：增大反应物浓度（或减小生成物浓度）化学平衡正向移动减小反应物浓度（或增大生成物浓度）化学平衡逆向移动,讨论1：对于该反应达到平衡时，按以上方法分析以下情况，化学平衡将如何移动？（1）减小反应物浓度（2）增大生成物浓度（3）减小生成物浓度,注意：,1、增大反应物浓度（或增大生成物浓度），新旧平衡比较：v正=v 逆 v正=v 逆,减小反应物浓度（或减小生成物浓度），新旧平衡比较：v正=v 逆 v正=v 逆,2、固体、纯液体（水）浓度为常数，其量的增减不影响 v正、v 逆故平衡不移动。,(不会),思考：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)（恒T、V）增大C的用量，平衡会移动吗？,(1)10mL 0.01mol/LFeCl3+10mL 0.01mol/L KSCN,(2)10mL 0.01mol/LFeCl3+10mL 0.01mol/L KSCN+10mLH2O,(3)10mL 0.01mol/LFeCl3+10mL 1mol/L KSCN,(4)20mL 0.01mol/LFeCl3+20mL 0.01mol/L KSCN,以上四组溶液颜色由深到浅的顺序为。,(3)(4)=(1)(2),讨论2：,讨论4：已知Ca5(PO4)3F的溶解度比Ca5(PO4)3OH更小，质地更坚固。请用化学方程式表示常用含NaF的牙膏刷牙，能预防龋齿的原因:。,讨论3：试用“浓度对化学平衡的影响”来解释“用排饱和食盐水法 收集Cl2可以抑制Cl2的溶解”。,分析：Cl2溶解于水，存在溶解平衡。溶解的部分Cl2能与水反应：Cl2+H2O H+Cl-+HClO,讨论5：在密闭容器中，给CO和水蒸气混合物加热，800时达到下列平衡：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，若用2molCO和10 molH2O互相混合加热，达平衡时，CO2的物质的量为1.66 mol，求CO的转化率是多少？若用2molCO和20 molH2O互相混合加热，达平衡时，H2的物质的量为1.818 mol，CO的转化率是多少？,结论：,应用：在生产上往往采用增大容易取得的或成本较低的 反应物浓度的方法，使成本较高的原料得到充分利用。,增大,减小,A、CO、H2 的浓度都比原平衡时小B、CO、H2 的浓度都比原平衡时大C、H2O(g)、H2 的浓度都比原平衡时大D、H2O(g)、CO 的浓度都比原平衡时大,C,总结：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),恒T、V,若 CA Cc Cc 呢,（二）压强对化学平衡的影响,结 论：在其他条件不变的情况下：增大压强，使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动减小压强，使化学平衡向着气体体积增大的方向移动,原因分析：,N2+3H2 2NH3,实验证明：T一定时，压强改变对气体体积大（即气体化学计量数大）的一方反应速率影响尤为显著。,t2：增大压强,t4：减小压强,平衡状态1,平衡状态2,注意：1、对反应前后气态物质总体积无变化的可逆反应，压强改变对正、逆反应速率改变倍数相同，因此，平衡不发生移动。但是加压，达平衡快；减压，达平衡慢。,2、对只有固态或液态物参与的反应，压强改变对平衡无影响。,加压：v正=v 逆 v正=v 逆,减压：v正=v 逆 v正=v 逆,总结：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),若 m+n p+q P 平衡正向移动 新旧平衡比较：,CA、CB、CC、CD,A的转化率 B的转化率,A%、B%、C%、D%,结论：在其他条件不变的情况下：增大压强，使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动减小压强，使化学平衡向着气体体积增大的方向移动,讨论1：向盛有N2、H2的反应器中充入氦气（1）若为恒温、恒容，充入氦气后平衡如何移动？（2）若为恒温、恒压，充入氦气后平衡如何移动？,不移动,逆向移动,增大,增大,结论：恒容条件下，在可逆反应中若气态反应物的浓度均按比例改变，视为加压或减压。,1 L,1 L,1 L,加入1 mol N23 mol H2,再加入1mol N23 mol H2,虚拟状态,1 L,2 L,达平衡状态1,达平衡状态3,1、在一密闭恒容容器中充入1 mol NO2，建立如下平衡：，测得NO2的转化率为a%。在该条件下，再充入1 mol NO2，待新平衡建立时，又测得NO2的转化率为b%。a、b的大小关系为_。,a%b%,2、在体积可变的密闭容器中，反应 mA（气）+nB（固）pC（气）达到平衡后，压缩容器的体积，发现A的转化率随之降低。下列说法中，正确的是（）A（m+n）必定小于pB（m+n）必定大于pC m必定小于pD n必定大于p,C,（三）温度对化学平衡的影响,结论：在其它条件不变的情况下：升高温度，化学平衡向吸热方向移动；降低温度，化学平衡向放热方向移动。,实验证明，温度改变对吸热方向反应速率的影响尤为显著。,升高温度,降低温度,原因分析：,（正反应是放热反应）,实验探究】,D,总结：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)（正反应是放热反应）,若 T 平衡逆向移动 新旧平衡比较：,CA、CB、CC、CD,A的转化率 B的转化率,A%、B%、C%、D%,（1）在其他条件不变的情况下：增大反应物浓度（或减小生成物浓度）化学平衡正向移动减小反应物浓度（或增大生成物浓度）化学平衡逆向移动,（2）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,（3）在其它条件不变的情况下：升高温度，化学平衡向吸热方向移动降低温度，化学平衡向放热方向移动,勒夏特列原理：,如果改变影响平衡的一个条件（如：浓度、压强或温度等）平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。,注意：,1、化学平衡只能削弱外界条件的改变，而不能完全抵消这种改变。,颜色突然加深，然后逐渐变浅，但比原平衡状态时深。,讨论：反应 2NO2(g)N2O4(g)，达平衡后迅速压缩活塞，可观察到什么现象？浓度如何变化？,若改为H2+I2 2HI 呢？,颜色加深,2、原理的适用范围：已达平衡的可逆反应。适用条件：一个能影响平衡移动的外界条件。,催化剂的使用能以同等程度改变正反应速率和逆反应速率，故对化学平衡移动没有影响，只是能改变反应达平衡所需时间。,讨论2：在密闭容器中有可逆反应：nA（g）+mB（g）pC（g）,处于平衡状态（已知n+mp，正反应为吸热反应），则下列说法正确的是（）升温，c(B)/c(C)的比值变小 降温时体系内混合气体平均分子量变小加入B，A的转化率减小 加入催化剂，气体总的物质的量不变加压使容器体积减小，A或B的浓度一定增大 若A的反应速率为vA，则B的反应速率vB=(n/m)vAA、B、C、D、,0t1、t2t3、t3t4、t5t6,t1:升高温度，,t3:使用催化剂，,t4:减小体系压强,B D,图 像 问 题,看面-看线-看点,创新P18,讨论2：,放,先拐先平，数值大,D,辅助线：定一议二,A B,讨论5：可逆反应2A+B 2C(g)(正反应放热)，随温度变化气体平均摩尔质量如图所示，则下列叙述正确的是（）AA和B可能都是固体 BA和B一定都是气体 C若B为固体，则A一定是气体 DA和B不可能都是气体E A和B可能都是气体,C E,讨论6：右图中的曲线是表示其他条件一定，2NO+O2 2NO2（正反应是放热反应）反应中NO的转化率与温度的关系曲线，图中标有a、b、c、d四点，其中表示未达到平衡状态，且v正 v逆的点是（）,C,2、（06江苏）某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对化学平衡的影响，得下变化规律（图中P表示压强，T表示温度，n表示物质的量）,A反应：H0，P2P1 B反应：H0，T1T2C反应：H0，T2T1；或H0，T2T1 D反应：H0，T2T1,根据以上规律判断，上列结论正确的是（）,3.下图、分别代表、反应，则Y轴是指 N2(g)+3H2(g)2NH3(g);H=-Q KJ/mol H2(g)+I2(g)2HI(g);H=+Q KJ/mol CO(g)+2H2(g)CH3OH(g);H=-Q KJ/mol 2SO3(g)2SO2(g)+O2(g);H=+Q KJ/molA平衡混合气中一种生成物的百分含量B平衡混合气中一种反应物的百分含量C平衡混合气中一种生成物的转化率D平衡混合气中一种反应物的转化率,4、在容积相同的不同密闭容器内，分别充入同量的N2和H2，在不同温度，任其发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，在第7秒时分别测定其中的体积分数，并绘成下图曲线。,此反应的正反应是_热反应。T1到T2变化时，V正 V逆，T3时，V正 V逆，T3到T4变化时，V正 V逆。,A、B、C、D、E中，尚未达到化学平衡状态的点是。,5、(09全国)某温度时，在2L密闭容器中气态物质X和Y反应生成气态物质Z，它们的物质的量随时间的变化如表所示。(2)体系中发生反应的化学方程式.(3)列式计算该反应在0-3min时间内产物Z的平均反应速率.,(5)如果该反应是放热反应。改变实验条件（温度、压强、催化剂）得到Z随时间变化的曲线、（如右图所示）则曲线、所对应的实验条件改变分别是：,阅读课本29表格，你能得出什么结论？,一定温度下，对于已达平衡的反应体系中，生成物以它的化学计量数为乘幂的浓度之积除以反应物以它的化学计量数为乘幂的浓度之积是个常数。,1、定义：,七、化学平衡常数：,2、平衡常数的数学表达式及单位：,浓度的单位为molL-1 K的单位为(molL-1)n；,其中c为各组分的平衡浓度,化学平衡常数只与温度有关，而与反应物或生成物的浓度无关。,注意：,1、化学平衡关系式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度。反应中有固体和纯液体参加，它们的浓度是固定不变的，,K=c(CO2),2、同一化学反应，可以用不同的化学反应式来表示，每个化学方程式都有自己的平衡常数关系式及相应的平衡常数。,例:N2(g)+3 H2(g)2NH3(g)K1=1.60 10 5 1/2N2(g)+3/2 H2(g)NH3(g)K2=3.87 10 2,K1 K2，K1=K22,3、多重平衡规则若干方程式相加(减)，总反应的平衡常数等于分步平衡常数之积(商),3、平衡常数的意义,（1）平衡常数的数值大小可以判断反应进行的程度，估计反应的可能性。,K值越大，正向反应进行的程度越大。,（2）平衡常数数值大小，只能大致反映一个可逆反应的正向反应进行的最大程度，并不能预示反应达到平衡所需要的时间。,一般：K 105，认为正反应进行得较完全 K 10-5 认为 正反应很难进行（逆反应较完全）10-5 K 105 认为是可逆反应,（3）利用K值可判断某状态是否处于平衡状态,QK，V正V逆，反应向正方向进行,QK，V正V逆，反应处于平衡状态,QK，V正V逆，反应向逆方向进行,则：,如某温度下，可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)平衡常数为K，若某时刻时，反应物和生成物的浓度关系如下：,（4）利用温度改变时K值的变化可判断反应的热效应,若升高温度，K增大，则正反应为吸热反应；,若升高温度，K减小，则正反应为放热反应。,4、平衡常数的计算,创新P21【例题1】,教材P2930【例题1、2】,等效,化学平衡的建立，与化学反应的途径无关。到达某种条件下的同一平衡状态有多种实现方式。,等 效 平 衡,等效平衡：在相同的条件下通过不同的途径，达到的相同的 平衡状态。,（1）相同条件：恒温、恒容或恒温、恒压,（2）不同途径：,（3）两平衡等效的标志：达到平衡时，各组分的含量（物质的量分数、质量分数、体积分数等）均对应相等。,正向建立：只加反应物；,逆向建立：只加生成物；,中间建立：反应物、生成物同时加入；,分批加入：反应一段时间再投料。,例：2SO2+O2 2SO3,恒温、恒容,起 2 mol 1 mol 0,起 0 0 2 mol,等效,起 4 mol 2 mol 0,平衡右移 V(SO3)%大于W%,起 0.5 mol _ _,结论：对于反应前后气体总体积变化的反应，在恒温恒容条件下，若等价转换成相同状态同一边物质，两次物质的起始量对应相等，则两平衡状态相同。,起 a b c,极端假设法：,通过可逆反应的化学计量系数比换算成同一边的物质的物质的量。,例：H2+I2 2HI,起 2 mol 1 mol 0,起 4 mol 2 mol 0,结论：对于反应前后气体总体积不变的反应，在恒温恒容下，若等价转换成相同状态同一边物质，两次物质的起始量之比相等，则两平衡状态相同。,恒温、恒容,1 3 0,a b c,a+0.5c,b+1.5c 0,a+0.5c=1 b+1.5c=3 就与原平衡互为等效平衡,讨论：在一有催化剂、恒温、恒容的密闭容器中，N2+3H2 2NH3已知加入1molN2和3molH2，达平衡时NH3的体积分数为m%，若初始分别加入下列各物质，NH3的体积分数仍为m%的是（）A.1molN2+3molH2+1molNH3 B.0.5molN2+1.5molH2+1molNH3C.0.5molN2+1.5molH2 D.1molN2+3molH2+2molNH3,B,例：2SO2+O2 2SO3,恒温、恒压,起 2 mol 1 mol 0,起 0 0 2 mol,等效,起 4 mol 2 mol 0,起 a b c,a+c b+c/2 0,结论：在恒温恒压条件下，不论反应前后气体总体积是否变化的反应，若等价转换成相同状态同一边物质，两次物质的起始量之比相等，则两平衡状态相同。,讨论：在一个体积可变的密闭容器中，保持一定温度，进行以下反应，H2(气)+Br2(气)2HBr(气)，已知加入1mol H2和2molBr2时，达到平衡后生成amolHBr(见下表已知项)，在相同条件下，且保持平衡时各组分的百分含量不变，对下列编号（1）（3）的状态，填写表中空白：,2a,0,0.5,2(n-2m),(n-m)a,（1）恒温、恒容条件下的等效平衡,（2）恒温、恒压条件下的等效平衡,转化为与原状态相同的物质，各物质的 n 对应相等。,转化为与原状态相同的物质，各物质的 n 对应成比例。,转化为与原状态相同的物质，各物质的 n 对应成比例。,对反应前后气体体积变化的反应,对反应前后气体体积不变化的反应,小 结,讨论1：在等温、等容条件下，有下列气体反应：,2A(g)+2B(g)C(g)+3D(g),现分别从两条途径建立平衡：(1)A、B的起始浓度均为2mol/L；(2)C、D的起始浓度分别为2mol/L和6mol/L。(1)、(2)两途径最终达到平衡时，下列叙述正确的是（）,体系内混合气体的百分组成相同B.体系内混合气体的百分组成不同C.体系内混合气体的平均分子量不同D.(1)途径混合气体密度为(2)途径混合气体密度为1/2,A D,讨论2：,讨论3：某温度下，在一容积可变的容器中，反应2A（g）B（g）2C（g）达到平衡时，A、B和C的物质的量分别为4mol、2mol和4mol。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整，可使平衡右移的是（）A 均减半 B 均加倍 C 均增加1mol D 均减少1mol,C,两次平衡时各组分百分量、c相同，n同比例变化,投料换算成相同物质表示时等比例,恒温恒压,两次平衡时各组分百分量相同，n、c同比例变化,投料换算成相同物质表示时等比例,恒温恒容(n(g)=0),两次平衡时各组分百分量、n、c均相同,投料换算成相同物质表示时量相同,恒温恒容(n(g)0),结果,等效条件,条件,mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),小 结,全等平衡,等比平衡,等比平衡,恒温恒压呢？AD,D,1、将3molA和1molB放入恒温恒容的密闭容器中,发生如下3A(g)+B(g)2C(g)+D(g)，达到平衡后C的含量为 w%，若维持温度和体积不变，按下列4种配比投料，平衡后C的含量仍为 w%的是（）A.6mol A+2mol B B.3mol A+1mol B+2mol C C.1mol B+2mol C+1mol D D.2mol C+1mol D,（6 2 0 0）（3 1 2 0）（3 2 0 0）（3 1 0 0）,2、在一恒定的容器中充入2 mol A和1mol B 发生反应：2A(g)+B(g)C(g)达到平衡后，C的体积分数为W%，若维持容器的容积和温度不变，按起始物质的量A：0.6mol、B：0.3mol、C：1.4mol 充入容器，达到平衡后，C的体积分数仍为W%，则x的值为（）A.只能为2 B.只能为3 C.可能是2，也可能是3 D.无法确定,C,3、在一有催化剂、体积可变的密闭容器中，已知加入1molN2和4mol H2反应达平衡时生成a mol NH3，在同温，同压下保持平衡时各组分的体积分数不变，对以下-的状态，填写空白：,起 1 4 0 a,n(NH3)平,1.5 6 0 _,_ _ 1 0.5a,m g(g4m)_ _,1.5a,0,0.5,2g-8m,(g-3m)a,4、在一定温度下，把2体积N2和6体积H2通入一个带活塞的体积可变的容器中，活塞的一端与大气相通（如图所示）。容器中发生以下反应：N2+3H2 2NH3（放热），若达到平衡后，测得混合气体的体积为7体积。据此回答下列问题：（1）保持上述反应温度不变，设a、b、c分别代表初始加入的N2、H2和NH3的体积，如果反应达到平衡时，各物质的百分含量和体积与上述平衡时完全相同，那么：若a=1，c=2，则b=。在此情况下，反应起始时将向_方向进行。若需规定起始反应向逆方向进行，则C的范围是。（2）在上述装置中，若需控制平衡后混合气体为6.5体积，则可采取的措施是_理由是。,