《化学平衡》课件(新人教版选修4).ppt

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1、化学反应原理,2023/5/29,第二章化学反应速率和化学平衡,第三节 化学平衡（第一课时）,主要研究可逆反应的规律、程度（反应物的转化率）、反应条件的影响等。,一、可逆反应与不可逆反应,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。,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！,?,开始：溶解速率 结晶速率,一段时间后：溶解速率=结晶速率,达到溶解平衡，形成硫酸

2、铜饱和溶液,达到溶解平衡后，溶解与结晶没有停止，只是速率相等。溶解平衡是一种动态平衡。,3、溶解平衡的建立,4、溶解平衡状态的特征,(3)动：动态平衡（溶解、结晶仍在进行）,(5)变：条件改变，原溶解平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。,(2)等：溶解速率=结晶速率,(4)定：溶液中溶质浓度保持不变。,(1)逆：可逆过程；,同：溶解平衡的建立与途径无关，只要条件相同，均可形成同一溶解平衡状态。,二、化学平衡状态,CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),起始浓度mol/L,0.01,0.01,0,0,平衡浓度mol/L,0.01-x,0.01-x,x,x,t1,V正,V逆,化学平衡状

3、态,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,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，反应体系中所有反应物和生成物的质量（或浓度）保持不变的状态。,强调三点,前提：实质：标志：,一定条件、可逆反应V正=V逆0反应混合物中各组分浓度（百分含量）保持不变。,2、化学平衡状态的特征,(3)动：动态平衡（正逆反应仍在进行）,(5)变：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。,(2)等：正反应速率=逆反应速率,(4)定：反应混合物中各组分的浓度保持不变，各组分的含量一定。,(1)逆：可

4、逆反应；,同：化学平衡的建立与途径无关，只要条件相同，某一可逆反应无论是从正反应开始还是从逆反应开始，最终均可达到同一平衡状态。,浓度/molL-1,时间/s,0.00,1.00,2.00,1.58,0.21,浓度/molL-1,t2,HI,H2或I2,0.00,1.00,2.00,1.58,0.21,t1,时间/s,HI,H2或I2,从正反应开始,从逆反应开始,1molH21mol I2,2mol HI,相当于,在425时，在1L密闭容器中进行反应：H2+I2 2HI,达到平衡，分别说明下列各图所示的涵义。,速率：v正=v逆（即任何一种物质的生成速率等于 其消耗速率）各组分的含量保持不变,以

5、xA(g)+yB(g)zC(g)为例，分析化学反应达到平衡状态的标志：,3、可逆反应达到化学平衡状态的标志,混合气体的总压强、总体积、总物质的量不随时间的延长而改变(x+yz)混合气体的颜色、密度、平均摩尔质量不随时间的延长而改变,以xA(g)+yB(g)zC(g)为例，分析化学反应达到平衡状态的标志：,3、可逆反应达到化学平衡状态的标志,注意：某一可变物理量不再随时间改变而改变即表明达到平衡状态。,【例】在一定温度下，可逆反应：A(g)+3B(g)2C(g)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3nmolBC.A、B、C的浓度不再变化

6、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(g)+Q(g)R(g)+S(g),在恒温下已达平衡状态的是（）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】可以证明反应N2+3H2 2NH3 已达平衡状态的说法是(),AC,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,【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

7、：A(s)+3B(g)2C(g)+D(g)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(g)+3B(g)2C(g)+2D(s)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 3amolBA、B、C、D的分子数之比为1:3:2:2,A.混合气体的颜色不再改变（）,B.混合气体的平均相对分子质量不变（）

8、,C.混合气体的密度不变（）,D.混合气体的压强不变（）,E.单位时间内消耗2nmolNO2的同时生成2nmolO2（）,F.O2气体的物质的量浓度不变（）,在固定体积的的密闭容器中发生反应：2NO2 2NO+O2该反应达到平衡的标志是,思考与练习,【例6】在一定温度下,把2摩SO2和1摩O2通入一个一定容积的密闭的容器里,发生如下反应:2SO2+O2 2SO3 当此反应进行到一定程度时,反应混和物就处于化学平衡状态.现在该容器中,维持温度不变,令a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2和SO3的物质的量(摩).如果a、b、c取不同的数值,它们必须满足一定的相互关系,才能保证达到平衡时,反应混

9、合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时的完全相同.请填写下列空白:(1)若a=0,b=0,则c=。,2,(2)若a=0.5,则b=c=,(3)a、b、c取值必须满足的一般条件是(请用两个方程式表示,其中一个只含a和c,另一个只含b和c):,a+c=2，b+c/2=1,0.25,1.5,小结,、化学平衡状态的定义,前提条件,实质,标志,2、化学平衡状态的特征,逆、等、动、定、变,3、达到平衡状态的标志,影响化学平衡的条件,第三节 化学平衡,（第2-3课时）,【复习】化学平衡状态的定义：（化学反应的限度）一定条件下，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保持不变的状态。,

10、化学平衡的特征：逆等动定变,可逆反应（或可逆过程）V正=V逆（不同的平衡对应不同的速率）动态平衡。达平衡后，正逆反应仍在进行(V正=V逆0）平衡时，各组分浓度、含量保持不变（恒定）条件改变，平衡发生改变,定义：可逆反应中，旧化学平衡的破坏，新化学平衡建立过程叫做化学平衡的移动。,V正V逆,V正=V逆0,条件改变,平衡1 不平衡 平衡2,建立新平衡,破坏旧平衡,V正=V逆0,一定时间,化学平衡的移动,【思考与交流】,有哪些条件能改变化学平衡呢？,在其他条件不变时，增大反应物或减小生成物的浓度化学平衡向正反应方向移动减小反应物或增大生成物的浓度化学平衡向逆反应方向移动,向右移动,向左移动,原因分析

11、:,运用浓度对化学反应速率的影响以及化学平衡的建立等知识，解释浓度对化学平衡的影响,1、浓度对化学平衡的影响,t2,V”正=V”逆,V逆,V,正,t3,V正=V逆,V正,V逆,t1,V（molL-1S-1）,0,平衡状态,平衡状态,增大反应物浓度,速率-时间关系图：,增加反应物的浓度,V正 V逆，平衡向正反应方向移动；,速率-时间关系图,注意：改变浓度一般通过改变物质的量来实现，但改变固体物质和纯液体的量，不影响平衡。对于离子反应，只能改变实际参加反应的离子的浓度才能改变平衡。对于一般的可逆反应（有两种反应物），增大一种反应物的浓度，会提高另一种反应物的转化率，而本身的转化率降低。在生产上，往

12、往采用增大容易取得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的利用。,2SO2+O2 2SO3,1、已知在氨水中存在下列平衡：,NH3+H2O,NH3 H2O,NH4+OH-,(1)向氨水中加入MgCl2固体，平衡向 移动，OH-浓度，NH4+浓度。,(2)向氨水中加入浓盐酸，平衡向 移动，此时溶液中浓度减小的粒子有。,(3)向氨水中加入少量NaOH固体，平衡向.移动，此时发生的现象是。,正反应方向,减小,增大,正反应方向,OH-、NH3H2O、NH3,逆反应方向,有气体放出,课堂练习,2、可逆反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在一定条件下达到平衡状态，改变下列条件，

13、能否引起平衡移动？CO的浓度有何变化？,增大水蒸气浓度 加入更多的碳增加H2浓度,平衡正向移动，CO浓度增大,平衡不移动，CO浓度不变,平衡逆向移动，CO浓度减小,解析：增加固体或纯液体的量不能改变其浓度，也不能改变速率，所以V(正)仍等于V(逆)，平衡不移动。,3、已知氯水中存在如下平衡：Cl2+H2O HCl+HClO。常温下，在一个体积为50mL的针筒内吸入40mL氯气后，再吸入10mL的水。写出针筒中可能观察到的现象。若将此针筒长时间放置，又可以看到何种变化？试用平衡的观点加以解释。,增大压强，体积减小，浓度同等程度增大，颜色变深，但平衡不移动.,2、压强对化学平衡的影响,注意 对于反

14、应前后气体总体积相等的反应，改变压强对平衡无影响；,平衡混合物都是固体或液体的，改变压强不能使平衡移动；压强的变化必须改变混合物浓度（即容器体积有变化）才能使平衡移动。,增大压强对下列两个化学平衡的影响图象分析,t1,t2,t3,t2,大的大增、小的小增；大的大减、小的小减,t1,2NO2(g)N2O4(g),(2体积，红棕色),(1体积，无色),讨论1当加压气体体积缩小时，混合气体颜色先变深是由于，后又逐渐变浅是由于；当减压气体体积增大时，混合气体颜色先变浅是由于，后又逐渐变深是由于。,NO2浓度增大,NO2浓度减小,平衡向正反应方向移动,平衡向逆反应方向移动,压强对化学平衡的影响,思考与交

15、流,2NO2(g)N2O4(g),(2体积，红棕色),(1体积，无色),思考与交流,P2 P3 P1,P1 P3 P2,讨论2 试比较以下三种状态下的压强关系：改变压强前混合气体压强P1；改变压强后瞬时气体压强P2；改变压强达新平衡后混合气体压强P3。加压：；减压：。,正向移动,不移动,逆向移动,逆向移动,不移动,思考：对于反应和，增大压强时，平衡没有移动，但正逆反应速率有无变化？如何变化？,课堂练习,5、一定量的混合气体在密闭容器中发生反应：m A(g)+n B(g)p C(g),达到平衡后，温度不变，将气体体积缩小到原来的1/2，达到平衡时，C的浓度为原来的1.8倍，则下列说法正确的是（）

16、,A、m+n p B、A 的转化率降低C、平衡向正反应方向移动 D、C的体积分数增加,B,课堂练习,不移动,逆向移动,6、向平衡体系中3H2(g)+N2(g)2NH3(g)恒容时，充入Ne，则平衡_；恒压时，充入Ne，则平衡_。,3、温度对化学平衡的影响(P30),实验探究(实验27)2NO2(g)N2O4(g)H=-56.9kJ/mol,(红棕色),(无色),结论：在其它条件不变的情况下，升高温度，平衡向着吸热反应方向移动；降低温度，平衡向着放热反应方向移动。,t2,V”正=V”逆,V逆,V正,升高温度,速率|时间关系图,温度对化学平衡的影响,升温对吸热反应有利、降温对放热反应有利,(红棕色

17、),(无色),思考与交流,讨论 试比较以下三种状态下的温度关系：改变温度前混合气体温度T1；改变温度后瞬时气体温度T2；改变温度达新平衡后混合气体温度T3。升温：；降温：。,T2 T3 T1,T1 T3 T2,催化剂能够同等程度的改变正逆反应的速率，所以使用催化剂不能使平衡发生移动，但可以改变达到平衡所需要的时间。,V正=V逆,V正=V逆,催化剂对化学平衡的影响,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。,(1)适用范围,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。,(2)适用条件,一个能影响化学平衡的外界条件的变

18、化,(3)平衡移动的结果是“减弱”外界条件的影响，而不能消除外界条件的影响。,勒夏特列原理(平衡移动原理),7、对任何一个平衡体系，采取下列措施一定引起平衡移动的是（）,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,课堂练习,8、可逆反应2XY Z(g)(正反应为放热反应)达到平衡。升高温度后混合气体的平均相对分子质量减小，则下列情况正确的是（）AX和Y可能都是固体BX和Y一定都是气体CX和Y可能都是气体DX和Y至少有一种为气体,CD,DE,BC,A.正增大、逆减少,B.正、逆均不变,D.平衡向右移动,E.正、逆均增大,C.平衡不发生移动,课堂练习,10、下列不能用勒

19、夏特列原理解释的是()棕红色NO2加压后颜色先变深后变浅 Fe(SCN)3溶液中加入固体KSCN后颜色变深 氯水宜保存在低温、避光条件下 SO2催化氧化成SO3的反应，往往加入过量的空气 打开易拉罐有大量气泡冒出 加催化剂,使氮气和氢气在一定条件下转化为氨气,课堂练习,第三节化学平衡,第二章 化学反应速率与化学平衡,(第4课时)化学平衡常数,【学习目标】,1、化学平衡常数的概念,3、运用化学平衡常数进行计算,2、运用化学平衡常数对化学反应进行的程度判断,平衡常数的推导,54.5,54.6,54.45,54.33,根据表中的数据计算出平衡时 的值，并分析其中规律。,c(HI),2,c(H2)c(

20、I2),1、定义：,在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数。这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数）,2、表达式：,四、化学平衡常数,（1）K值越大，表示反应进行的程度越大，反应物转化率也越大。,3、化学平衡常数的意义：,定量的衡量化学反应进行的程度,（2）一般当K105时，该反应进行得基本完全。,4、判断可逆反应是否达到平衡及反应向何方向进行,（1）QCK，反应向正方向进行,（2）QCK，反应处于平衡状态,（3）QCK，反应向逆方向进行,5、利用可判断反应的热效应,（）若升高温度，值增大，则正反应为吸热反应,（）若升高温度，值减小，

21、则正反应为放热反应,6、使用平衡常数应注意的几个问题：,(2)在平衡常数表达式中：水(l)的浓度、固体物质的浓度不写,(3)化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关,例如：N2+3H2 2NH3的K1值 与1/2N2+3/2H2 NH3的K2值不一样,(1)化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关，仅取决于反应的本性。一定的反应，只要温度一定，平衡常数就是定值。,CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l),K=c(CO2),K=c(CO)/c(CO2)c(H2),K1=K22,7、有关化学平衡常数的计算,达到平衡后各物质的浓度变化关系

22、：,（2）生成物：平衡浓度=初始浓度+转化浓度 生成物D:c平(D)=c0(D)+c(D),（3）各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中相应的化学计量数之比。c(A):c(D)=a:d,（1）反应物：平衡浓度=初始浓度-转化浓度；反应物A:c平(A)=c0(A)-c(A),对于反应:aA+bB cC+dD,概念理解：平衡转化率,用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观，常用平衡转化率来表示反应限度。,反应物A的平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：,1、已知一氧化碳与水蒸气的反应为,在427时的平衡常数是9.4。如果反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.01mol/L，计算一氧化碳在此反应条件下的转化率。,2、现有一定温度下的密闭容器中存在如下反应：,2SO2+O2 2SO3,已知C(SO2)始=0.4mol/L，C(O2)始=1mol/L经测定该反应在该温度下的平衡常数K19，试判断，（1）当SO2转化率为50时，该反应是否达到平衡状态，若未达到，向哪个方向进行？（2）达平衡状态时，SO2的转化率应为多少？,课堂练习,(5)K值大小标志反应能达到的最大限度,K值大，反应完全。,课堂小结：,(1)平衡是有条件的、动态的。,(2)K不随起始浓度大而变。,(3)K与温度有关。,(4)K与方程式写法有关。,