化学平衡移动原理和应用.ppt

博立中学 孙庆波2023/10/20,化学平衡移动原理和应用,化学反应速率和化学平衡,(2007年高考全国理综卷)已知：C(s)CO2(g)2CO(g)；H0。该反应达到平衡后，下列条件有利于反应向正方向进行的是()(A)升高温度和减小压强(B)降低温度和减小压强(C)降低温度和增大压强(D)升高温度和增大压强,A,变：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。可见，化学平衡只有在一定的条件下才能保持。当外界条件改变，旧的化学平衡将被破坏，并建立起新的平衡状态。,可逆反应中旧化学平衡的破坏、新化学平衡的建立过程叫做化学平衡的移动。,一、化学平衡移动的概念:,二、研究对象：,已建立平衡状态的体系,三、平衡移动的标志：,1、反应混合物中各组分的浓度发生改变,2、V正 V逆,四、影响化学平衡的条件,从化学反应速率的角度分析浓度、压强、温度、催化剂等对化学平衡的影响。,v(正)v(逆),平衡向右移动 v(正)v(逆),平衡向左移动 v(正)=v(逆),平衡不移动,化学平衡移动方向的判断依据,在其他条件不变的情况下，增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，都可以使化学平衡向 移动；减小反应物的浓度或增大生成物的浓度，都可以使化学平衡向 移动。,(1)、浓度,正向,逆向,t2,V”正=V”逆,V逆,V,正,t3,平衡状态,增大反应物浓度,速率-时间关系图：,（1）浓度改变是指气体浓度、溶液浓度的变化，不溶性固体或纯液体量的改变不影响平衡的移动。而在水溶液中进行的可逆反应，加入水后，虽然水的浓度不变，但降低了其他物质的浓度，可能使平衡发生移动。（2）对于溶液中进行的离子反应，改变不参加反应的离子浓度，化学平衡一般不移动；例如：（3）恒温恒容情况下，向密闭容器中通入稀有气体（或与反应无关的气体），因为各组分浓度不变，故不影响。（4）恒温恒压情况下，向密闭容器中通入稀有气体（或与反应无关的气体），相当于减小了各组分的浓度，会使平衡向气体体积增大的方向移动。（5）生产中，常通过增大成本低的原料的浓度使平衡向正反应方向移动，以提高另一种价格较高的原料的转化率。,FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl，增加c(K+)或c(Cl-)，不会影响化学平衡。,注意,速率-时间关系图：,增大反应物,减少生成物,减少反应物,增大生成物,正向,逆向,A,B,C,D,1.恒温下,反应aX(g)bY(g)+cZ(g)达到平衡后,把容器体积压缩到原来的一半且达到新平衡时,X的物质的量浓度由0.1mol/L增大到0.19mol/L,下列判断正确的是:A.ab+c B.ab+c C.ab+c D.ab=c,A,课堂练习,（2）、压强,其他条件不变，增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动；减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动。,只有压强的变化引起反应物质的浓度变化时，化学平衡才有可能移动；,其他条件不变时，压强增大，正、逆都提高，但气体体积之和大的反应速率增大的幅度更大。,【注意】,通常所说的加压指缩小体积，减压指增大体积。若平衡体系中无气体，则压强的变化不能改变化学反应速率，平衡不移动。对于反应前后气体体积不变的反应，加压后，各组分的百分含量不变，化学平衡不发生移动，但是气体密度增大，各组分的浓度随压强的增大而成倍地增大。压强对化学平衡的影响是通过对浓度的改变而实现的。恒温恒容下通入稀有气体（或与反应无关的气体），虽然容器内的压强增大，但由于各组分的浓度不变，故化学平衡不移动。（5）对于某些物质，压强的变化可能改变其聚集状态；,压强对化学平衡的影响,aA(g)+bB(g)cC(g),速率-时间关系图,增大压强,减小压强,a+bc,a+bc,增大压强,减小压强,A,B,C,D,压强对化学平衡的影响,加压对化学平衡的影响,减压对化学平衡的影响,2、对已达化学平衡的反应 2X(g)+Y(g)2Z(g)减小压强时，对反应产生的影响是 A、逆反应速率增大，正反应速率减小，平衡向逆反应方向移动 B、逆反应速率减小，正反应速率增大，平衡向正反应方向移动 C、正、逆反应速率都减小，平衡向逆反应方向移动 D、正、逆反应速率都增大，平衡向正反应方向移动,C,课堂练习,3、体积相同的甲、乙两个容器中，分别都充有等物质的量的SO2和O2，在相同温度下发生反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，并达到平衡，在此过程中，甲容器保持体积不变，乙容器保持压强不变。若甲容器中SO2的转化率为p，则乙容器中SO2的转化率()A等于p B.大于p C.小于p D.无法判断,B,课堂练习,(3)、温度,注：升高温度同时加快正逆反应速率，但吸热反应的速率增加的更多，故升温使可逆反应向吸热反应方向移动。即温度对吸热反应的速率影响更大。,2NO2(g)N2O4(g)H0,升高温度，平衡向吸热方向移动；降低温度，平衡向放热方向移动。,升高温度，吸热反应方向的速率增大的幅度更大。,降低温度，吸热反应方向的速率降低的幅度更大。,温度对化学平衡的影响：,速率-时间关系图,A,B,C,D,4、可逆反应3A(g)3B(?)+C(?)（正反应吸热），随着温度升高，气体平均相对分子质量有变小趋势，则下列判断正确的是（）A、B和C可能都是固体 B、B和C一定都是气体C、若C为固体，则B一定是气体 D、B和C可能都是气体,课堂练习,CD,催化剂同等程度改变化学反应速率，V正=V逆，只改变反应到达平衡所需要的时间，而不影响化学平衡的移动。,(4)催化剂,5、对某一可逆反应来说，使用催化剂的作用是（）A、提高反应物的平衡转化率 B、增大正反应速率，减小逆反应速率 C、以同样程度改变正逆反应的速率 D、改变平衡混合物的组成,C,课堂练习,平衡移动原理（勒沙特列原理）：,如果改变影响平衡的条件（如浓度、压强、或温度）等，平衡就向能减弱这种改变的方向移动。,6、下列事实中不能用平衡移动原理解释的是(A)密闭、低温是存放氨水的必要条件(B)实验室用排饱和食盐水法收集氯气(C)硝酸工业生产中，使用过量空气以提高NH3的利用率(D)在FeSO4溶液中，加入铁粉以防止氧化,D,课堂练习,问题研究,如果平衡向正反应方向移动，正一定增大吗？,不一定。因为平衡向正反应方向移动的原因是：正 逆，尽管正 减小，但只要满足正 逆平衡就向正反应方向移动。,如果平衡向正反应方向移动，反应物转化率一定会增大吗？,不一定 这要看平衡向正反应方向移动是由什么条件引起的。如果是通过改变温度、压强或减小生成物浓度引起的平衡右移，则反应物的转化率一定增大。如果是向体系中增加某种反应物的量，造成平衡向正反应方向移动，则该反应物的转化率会减小，另一反应物的转化率增大。,（3）若 m+n=p+q,则化学平衡不受压强影响,上述恒温恒压、恒温恒容两情况都不会使化学平衡移动,对于一个已达到平衡的可逆反应，向其反应体系中充入惰性气体，平衡发生移动吗？,恒温恒容条件下，充入惰性气体，压强虽然增大，但各物质的浓度均不变，故平衡不移动；,恒温恒压条件下，充入惰性气体，压强虽然不变，但体积增大，各物质的浓度减小，平衡向气体体积增大的方向移动。,4、转化率变化具体分析,（恒容）反应物只有一种：a A(g)b B(g)+c C(g),增大,不变,减小,反应物不止一种：a A(g)+b B(g)c C(g)+d D(g),减小,增大,增大,增大,不变,不变,减小,减小,4、转化率变化具体分析,7、已建立化学平衡的某可逆反应，当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时，下列有关叙述正确的是 生成物的百分含量一定增加 生成物的产量一定增加 反应物的转化率一定增大 反应物浓度一定降低 正反应速率一定大于逆反应速率 使用了合适的催化剂,课堂练习,8、反应FeCl33NH4SCNFe(SCN)3+3NH4C1达到平衡后，可使其颜色变深的措施是 A、滴入少量饱和FeCl3溶液 B加大压强 C、滴入少量较浓的NH4SCN溶液 D、加入NH4Cl晶体,AC,(2007年高考全国理综卷)如图是恒温下某化学反应的反应速率随反应时间变化的示意图，下列叙述与示意图不相符合的是()(A)反应达平衡时，正反应速率和逆反应速率相等(B)该反应达到平衡态后，增大反应物浓度，平衡发生移动，达到平衡态(C)该反应达到平衡态后，减小反应物浓度，平衡发生移动，达到平衡态(D)同一种反应物在平衡态和平衡态时浓度不相等,C,(2007年理综北京卷)一定条件下，在体积为10 L的密闭容器中，1 mol X和1 mol Y进行反应：2X(g)Y(g)Z(g)，经60 s达到平衡，生成0.3 mol Z，下列说法正确的是()(A)以X浓度变化表示的反应速率为0.001 mol/(Ls)(B)将容器体积变为20 L，Z的平衡浓度变为原来的1/2(C)若增大压强，则物质Y的转化率减小(D)若升高温度，X的体积分数增大，则该反应的H0,A,0.05,0.1,0,0.3,0.3,0.15,n(A)=a=(0.15+0.3)mol/L 2 L=0.9 mol,解,0.9 mol,五、化学平衡计算,六、合成氨适宜条件的选择,在实际生产中，需要综合考虑反应速率、化学平衡、原料选择、产品和设备等各方面的情况，还要兼顾实际条件和生产成本，以确定最佳生产条件。,（1）催化剂：催化剂虽不能改变化学平衡，但可加快反应速率，提高单位时间内的产量。,（2）温度：升高温度可加快反应速率，但从平衡移动考虑，此反应温度不宜太高。选择温度的另一个重要因素是要使催化剂的活性最大。（即催化剂的活性温度）,3、压强：无论是反应速率，还是化学平衡，都要求压强要大，但生产设备又不能承受太大的压强，而且压力越大，消耗的动力越大、能源越多。,4、浓度：在实际生产过程中，不断补充N2和H2，及时分离出NH3，不但可以加快反应速率，还能使平衡右移，提高NH3的产量。,二、合成氨的适宜条件,浓度：nN2：nH2 1：3，以提高H2的利用率。,压强：20MPa50MPa,温度：5000C左右（此时催化剂的活性最大）,催化剂：铁触媒,反应原理为：,三、合成氨工业的简要流程,四、原料气的制取,N2：方法：液化空气（N2先逸出）,方法：消耗空气中的O2（例：C+O2=CO2，除去 CO2可得N2）,H2：水煤气法,七、等效平衡问题及解题思路,1、等效平衡的含义,在一定条件(定温、定容或定温、定压)下，只是起始加入情况不同的同一可逆反应达到平衡后，任何相同组分的分数(体积、物质的量)均相同，这样的化学平衡互称等效平衡。,2、等效平衡的分类,、定温、定容条件下的等效平衡,I 类：对于一般可逆反应，在定T、V条件下，改变起始加入情况，只要按可逆反应的化学计量数比换算成平衡式左右两边同一边物质的量与原平衡起始量相同，则两平衡等效。,类：对于一般可逆反应，在定T、P条件下，改变起始加入情况，只要按可逆反应的化学计量数比换算成平衡式左右两边同一边物质的量比与原平衡相同，则两平衡等效。,、定温、定压条件下的等效平衡,类：对于一般可逆反应，在定T、V条件下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，只要反应物(或生成物)的物质的量的比与原平衡相同，则两平衡等效。,定T、V,定T、P,m+np+q,m+n=p+q,极限相等法,极限成比例法,极限成比例法,m+np+qm+n=p+q,