「整合 化学反应速率和化学平衡【上课课件】」.ppt

化学反应速率和化学平衡 1 学校类 化学反应速率和化学平衡及其影响因素 学习要求掌握影响化学反应速率和化学平衡的因素 灵活运用相关知识解决实际问题 学习内容 2 学校类 专题一 化学反应速率及影响因素 3 学校类 一 化学反应速率知识概述 化学反应方程式中各物质的化学计量数之比 各物质的化学反应速率之比 定义 化学反应速率是研究在单位时间内反应物或生成物浓度的变化 通常用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增加来表示 单位 mol L s mol L min mol L h 关系 数学表达式 1 化学反应速率 v 注意事项 同一化学反应的速率用不同的物质表示时 该反应的化学反应速率可能不同 如N2 3H2 2NH3132 4 学校类 友情提示 1 用不同的物质来表示的速率 数值可能不同 但意义相同 2 以不同物质表示的化学反应速率数值之比等于方程式中各物质的系数之比 3 在化学计算中用到的速率 一般是指一段时间的平均速率 而在有关图象中 可用到瞬时速率 4 对于纯固体或纯液体参加的化学反应 因其浓度也不改变 故不用它们表示反应速率 5 化学反应速率的研究对象可以是可逆反应 也可以是进行完全的反应 5 学校类 6 化学反应的速率是通过实验测定的 测定方法有 a 直接观察某些性质 如释放出气体的体积和体系压强 b 科学仪器测定 如颜色的深浅 光的吸收和发射 导电能力等 c 溶液中 常利用颜色深浅和显色物质浓度间的正比关系来跟踪反应的过程和测量反应速率 6 学校类 该反应在不同条件下反应速率分别为 VY 0 15mol L S VX 0 6mol L S VZ 4mol L min 则该反应进行的最快的是 例1 某温度时 在2L容器中 x y z三种物质随时间的变化曲线如图所示 由图中数据分析 该反应的化学方程式是 反应开始至2min z的平均速率是 0 05mol L min 速率定义所求得的是平均速率 而图上的是瞬时速率 比较反应速率快慢 首先转化为同种物质表示的速率 注意单位的一致性 7 学校类 2 影响化学反应速率的因素 内因 反应物的性质外因 浓度 温度 压强 催化剂 颗粒大小 光 等等 8 学校类 1 浓度的影响 其他条件不变时 增大反应物浓度 可增大化学反应速率 减小反应物浓度 可减小化学反应速率 此规律只适用于气体反应或溶液中的反应 对纯液体或固体反应物一般不适用 它们的浓度是常数 9 学校类 例2 一定温度下 在固定体积的密闭容器中发生下列反应2HI H2 I2若C HI 由0 1mol L降到0 07mol L时 需要15秒 那么C HI 由0 07mol L降到0 05mol L时 需要反应的时间为 A5SB10SC大于10SD小于10S 化学反应速率是受到浓度条件影响 C 10 学校类 2 压强的影响 对于有气体的化学反应 其他条件不变 增大压强 可增大反应速率 减小压强 可减小反应速率 此规律只适用于有气体的反应体系 不适用于固体和溶液 对于既有气体参加 又有气体生成的可逆反应 增大压强 正反应速率 逆反应速率都增大 减小压强 两者都减小 只是变化的幅度可能有差别 11 学校类 3 温度的影响 当其他条件不变时 升高温度 可以增大反应速率 降低温度 可以减慢反应速率 无论是吸热反应还是放热反应 温度升高 反应速率都增大 只不过吸热反应增大的幅度更大 实验测知 温度每升高10 反应速率通常增大到原来的2 4倍 12 学校类 反应A g B g C g 的反应速率 当温度每升高10 时 速率增加为原来的3倍 当温度升高50 时 速率应为原速率的 倍 A 15B 27C 81D 243 例题3 D 13 学校类 4 催化剂的影响 正催化剂可以同等程度增大正 逆反应的速率 负催化剂可以同等程度减小正 逆反应的速率 必须明确 催化剂是参加反应的 使用催化剂时 要选择催化剂所需要的适宜温度 要防止催化剂中毒失效 14 学校类 5 其它因素的影响 使反应物颗粒变小 加大光照强度 采用不同的溶剂 电化学原理 超声波射线 激光 电磁波等对反应速率均有影响 如煤球燃烧 只增加几个等同的煤球 速率和碳的转化率均不改变 若是将煤球粉碎 燃烧的速率大大加快 然而碳的转化率却不变 15 学校类 例4 进行如图实验的X Y 其中各图象中能正确表示实验结果的是 C 16 学校类 6 非反应气体对反应速率的影响 稀有气体或其他非反应气体充入反应容器中 有以下两种情况 若恒温 恒容 则充入的非反应气体没有改变反应气体的分压 即不会改变反应物的浓度 因此不影响化学反应速率 若恒温 恒压 则充入的非反应气体就会使容器容积扩大 降低了反应物的浓度 故能使反应速率降低 17 学校类 二 化学反应速率内容精讲 1 有效碰撞能够发生化学反应的碰撞叫做有效碰撞 具有足够能量的分子 在一定的取向上碰撞 化学键断裂 原子 或离子 形成了新的化学键 才发生了化学反应 18 学校类 2 活化分子与活化能 把发生有效碰撞的分子叫做活化分子 但活化分子发生的碰撞不一定都是有效碰撞要发生有效碰撞 必须同时满足两个条件 一是反应物分子的能量必须达到某一临界数值 是活化分子二是活化分子必须按一定的方向互相碰撞 前者是能量因素 后者是空间因素 活化能 活化分子具有的最低能量与分子平均能量之差 叫做活化能 19 学校类 分子运动 相互碰撞 分子具有足够的能量 活化分子 有合适的取向 有效碰撞 发生化学反应 3 用碰撞理论解释化学反应速率的影响 化学反应发生的条件 20 学校类 原因 反应物浓度增大 单位体积内活化分子数增加 有效碰撞次数增多 反应速率加快 浓度对反应速率的影响 其它条件不变 增加反应物浓度加快化学反应速率 内容 21 学校类 压强对反应速率的影响 对于气体反应来说 增大压强相当于增大反应物的浓度 反应速率加快 内容 原因 反应物浓度增大 单位体积内活化分子数增加 有效碰撞次数增多 反应速率加快 增大压强 22 学校类 温度对反应速率的影响原因 温度升高 分子获得更高的能量 活化分子百分数提高 有效碰撞次数提高 反应速率加快 23 学校类 加入催化剂 反应活化能降低 活化分子百分数提高 有效碰撞次数提高 反应速率加快 催化剂对反应速率的影响原因 24 学校类 例5 许多实验证明 在其他条件不变的情况下 增加反应物的浓度可以增大化学反应速率 只是因为 A 增加反应物的浓度 单位体积内活化分子数增多B 增加反应物的浓度 降低了反应体系所需的能量C 增加反应物的浓度 反应物分子间有效碰撞次数增加D 增加反应物的浓度 增加了反应物分子的能量 AC 25 学校类 注意 压强对化学反应速率的影响实质上是通过改变气体反应物的浓度来实现的 也就是说压强只对有气体参与的反应的速率才有影响 例6 如下图所示 相同体积的a b c三密闭容器 其中c容器有一活塞 a b两容器为定容容器 起始向三容器中都加入相同量的SO2和O2使三容器压强相等 一定条件下发生2SO2 O2 2SO3的反应 问 如起始在a c两容器中通入同量的N2 则此时三容器起始压强为Pa Pb Pc 起始a c两容器的反应速率大小关系为Va Vc 反应一段时间后a c中速率大小关系为Va Vc 起始反应速率关系为Va Vb Vc 26 学校类 练1 将一定浓度的盐酸倒入碳酸钙中 若作如下改变的情况 其中能使最初的化学反应速率增大的是 A 盐酸的浓度不变 而使盐酸的用量增加一倍B 盐酸的浓度增大一倍 而使盐酸的用量减少到原来的一半C 盐酸的浓度和用量都不变 增加碳酸钙的量D 盐酸和碳酸钙不变 增大压强一倍E 加入CaCl2溶液F 加入CaCl2固体G 将CaCO3固体用CaCO3粉末代替 BG 27 学校类 练2 下列事实中 是什么因素影响了化学反应的速率 同浓度 同体积的盐酸中放入大小相同的锌片与镁条 产生气体有快有慢 2 熔化的KC1O3放出气体很慢 撒入少量的二氧化锰后很快有气体产生 反应物的性质 催化剂 3 锌粉与碘混合后 无明显现象 当加入几滴水时 立即有紫红色蒸气产生 4 无色的KI晶体与白色的HgC12粉末混合时 无明显现象 若将其加入水中 立即有红色的HgI2生成 5 集气瓶中充满C12和H2的混合气体 在瓶外点燃镁条时发生爆炸 6 铁片与稀硫酸制取氢气时 滴加少量CuSO4溶液 可加快产生H2的速率 催化剂 溶剂 光和热 构成原电池 28 学校类 练3 根据盐酸与大理石 足量 反应 V CO2 t关系图曲线 以下判断正确的是 A 若温度相同 反应的盐酸浓度大于 反应 但H 物质的量相等 B 反应时H 的物质的量浓度最大C 与 的反应速率相等D 反应速率由大到小顺序为 斜率意义 速率 AD 29 学校类 练4 将Ag块状碳酸钙跟足量盐酸反应 反应物损失的质量随时间的变化曲线如下图的实线所示 在相同的条件下 将Bg A B 粉末状碳酸钙与同浓度盐酸反应 则相应的曲线 图中虚线所示 正确的是 C 30 学校类 专题二 化学平衡及影响化学平衡的条件 31 学校类 一 可逆反应在一定的条件下 一个化学反应可按方程式从左到右进行 又可从右到左进行叫可逆反应 化学反应可逆性是普遍存在的 只是反应的程度不同而已 例如反应 1 CO g H2O g CO2 g H2 g 2 Ag aq Cl aq AgCl s 3 3H2 g N2 g 2NH3 g 32 学校类 二 化学平衡知识概述 1 化学平衡的概念 在一定条件下的可逆反应里 正反应和逆反应的速率相等 反应混合物中各组成成分的含量保持不变的状态叫做化学平衡 33 学校类 2 化学平衡的特点 1 动 动态平衡 正逆反应仍在进行 2 等 正反应速率 逆反应速率 3 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 5 变 条件改变 原平衡被破坏 在新的条件下建立新的平衡 6 逆 对同一物质而言 各种物质 4 同 一定条件下平衡的建立与途径无关 在一定条件下可建立相同的平衡 等效平衡 34 学校类 以xA yBzC为例 化学平衡到达的标志有 VA 耗 VA 生速率 V正 V逆 VA 耗 VC 耗 x zVA 耗 VB 生 x y 各物质的百分含量保持不变 直接的 3 化学平衡状态的标志 35 学校类 混合气体的总压 总体积 总物质的量不随时间的改变而改变 各物质的浓度不随时间的改变而改变 各物质的物质的量不随时间改变而改变 各气体的分压 分体积不随时间改变而改变 间接的 3 化学平衡状态的标志 36 学校类 4 判断化学平衡状态的方法 平衡 平衡 平衡 不一定平衡 37 学校类 4 判断化学平衡状态的方法 平衡 平衡 不一定平衡 不一定平衡 38 学校类 4 判断化学平衡状态的方法 平衡 不一定平衡 平衡 不一定平衡 39 学校类 4 判断化学平衡状态的方法 不一定平衡 不一定平衡 一定平衡 40 学校类 小结 化学平衡的标志 正反应速率等于逆反应速率 各成分的百分含量保持不变 各物质的浓度不变 各物质的转化率不变 对于气体计量数和前后不相等的反应 压强保持不变 41 学校类 例1 在恒温下 密闭容器中的可逆反应 2SO3 g 2SO2 g O2 g 可用来确定该反应已经达到平衡状态的是 A 反应容器内 压强不随时间改变B 单位时间消耗1molSO3同时生成1molSO2C 单位时间消耗1molSO3同时消耗1molSO2D 容器内混合气体的总质量不发生变化 AC 42 学校类 例2能够说明N2 g 3H2 g 2NH3 g 反应在密闭容器中已达到平衡状态的是 容器内N2 H2 NH3三者共存 容器内N2 H2 NH3三者浓度相等 容器内N2 H2 NH3的浓度比恰为1 3 2 tmin内生成1molNH3同时消耗0 5molN2 tmin内 生成1molN2同时消耗3molH2 某时间内断裂3molH H键的同时 断裂6molN H键 容器内质量不随时间的变化而变化 容器内压强不随时间的变化而变化 容器内密度不再发生变化 容器内的平均摩尔质量不再发生变化 平衡状态的判断 43 学校类 练1 下列方法中可以证明A s 2B2 g 2C2 g D2 g 已经达到平衡状态的是 一个B B键的断裂的同时有一个C C键的生成 百分组成B2 C2 D2 单位时间内生成了2molC的同时也生成了1molA 反应速率 B2 C2 1 2 D2 C B2 C C2 C D2 2 2 1 温度 体积一定时 B2 C2 D2 浓度不再变化 温度 体积一定时 容器内的压强不再变化 条件一定时 混合气体的平均相对分子质量不再变化 温度 体积一定时 混合气体的密度不再变化 44 学校类 3 化学平衡移动原理 勒夏特列原理 勒夏特列原理 如果改变影响平衡的一个条件 浓度 压强 温度 平衡就向能够减弱这种改变的方向移动 条件改变 自发 浓度 温度 压强发生改变 自发 的特点 新平衡与旧平衡的改变 45 学校类 4 影响化学平衡的条件 46 学校类 浓度对化学平衡的影响 在其它条件不变的情况下 增大反应物的浓度 或减小生成物的浓度 都可以使平衡向着正反应方向移动 增大生成物的浓度 或减小反应物的浓度 都可以使平衡向着逆反应方向移动 47 学校类 理解 增大A的浓度 消耗A 平衡向右移动 原平衡 C A C1 原平衡被破坏 新平衡 C A C2 C A C3 减弱 消除 C1 C3 C2 48 学校类 一定温度下 在一容积固定的密闭容器中存在一个平衡2NO2N2O4若再通入1molN2O4 则 1 平衡移动的方向为 2 重新达到平衡NO2的体积分数将 例3 向右 减小 49 学校类 例4 下列4个图分别是描述浓度对化学平衡移动影响的图像 请大家分析t时刻时浓度的变化及平衡如何移动 图1 图2 阅图训练 图3 图4 50 学校类 I 当平衡建立以后 增大某一反应物的浓度 当达到新平衡时 该反应物的浓度较原平衡时的大 其转化率下降 而另一种反应物的浓度较原平衡时的小 其转化率却能提高 减弱改变而不是抵消 II 已达平衡的气体体系中 每一种物质的浓度均增大n倍 可以看成各物质的浓度不变 而体系体积缩小一半 即相当于 加压 了 III 在恒容的容器中 当改变其中一种气体物质的浓度 必然引起压强的增大 此时判断平衡移动的方向时 应从浓度的角度去考虑 因为压强的对平衡的影响本质上是改变了浓度 友情提示 51 学校类 压强对化学平衡的影响 在其它条件不变的情况下 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 52 学校类 V molL 1S 1 0 t2 V 正 V 逆 V 逆 V 正 增大压强 速率 时间关系图 53 学校类 速率 时间关系图 V 正 V 逆 增大压强 正逆反应速率均增大 但增大倍数一样 V 正 V 逆 平衡不移动 t2 54 学校类 对反应前后气体总体积不变的可逆反应 改变压强都不能使化学平衡移动 2 平衡混合物都是固体或液体时 改变压强不能使化学平衡移动 3 能使平衡移动的压强变化必须能改变气体的浓度 而不是表面上的变或不变 要善于辩认压强改变的 真 与 假 即不能引起气态物质浓度改变的压强变化是 假 的 友情提示 55 学校类 体积不变 压强增大 但此处的 压强增大 并未引起浓度的改变 是 假 的 平衡不移动 体积增大 压强减小 反应体系中各物质的浓度发生了改变 所以平衡向分子数增大的方向移动 当 充入无关的气体 时 56 学校类 保持温度 压强 体积 不变 合成氨反应达平衡状态时 如下操作平衡不发生移动的是 A 恒T P时 充入NH3B 恒T V时 充入N2C 恒T P时 充入HeD 恒T V时 充入He 例5 D 57 学校类 练2 在一密闭容器中 反应aA g bB g 达平衡后 保持温度不变 将容器体积增加一倍 当达到新的平衡时B的浓度是原来的60 则 A 平衡正移B A的转化率减小C B的质量分数增加D a b AC 58 学校类 温度对于化学平衡的影响 在其它条件不变 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 会使化学平衡向着放热反应的方向移动 升温正逆反应速率都加快 但温度对吸热方向影响的幅度更大 59 学校类 t2 V 正 V 逆 V 逆 V 正 升高温度 正反应是放热反应 速率 时间关系图 2NO2N2O4 60 学校类 例6 可逆反应3X g 3Y W 的正反应为吸热反应 当升高温度时气体的平均相对分子质量有变小趋势 则下列判断正确的是 A Y和W一定都是气体B 若W为固体 则Y一定是气体C Y和W可能都是固体D Y和W可能都是气体 BD 61 学校类 催化剂对化学平衡的影响 催化剂能同等程度地改变正 逆反应速率 即反应速率改变但仍然相等 它只改变化学反应达到平衡所需要的时间 平衡不移动 V 正 V 逆 62 学校类 5 速率 平衡理论在化工生产上的应用 进行化工生产条件选择时 既要考虑反应速率的问题 反应速率要尽可能地快又要考虑化学平衡的问题 平衡要尽可能地向右移动 即反应物的转化率要尽可能的高 原料的利用要尽可能的充分 63 学校类 合成氨工业条件的选择 反应式 N2 g 3H2 g 2NH3 g H 0 反应特征 反应物 生成物都是气体正反应是体积缩小 放热反应速率 高温 高压 催化剂平衡 低温 高压 及时分离出氨气综合 适当温度 高压 使用催化剂 及时分离出氨气实际 500 20 50MPa 铁触媒 氨气液化 64 学校类 SO2接触氧化条件的选择 反应式 2SO2 O2 g 2SO3 g H 0 反应特征 与合成氨相似速率 高温 高压 催化剂平衡 低温 高压 氧气过量综合 适当温度 高压 使用催化剂 氧气过量实际 高温 常压 催化剂 氧气过量 65 学校类 a 化学平衡常数定义 在一定温度下 可逆反应达到平衡时 生成物的浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比是一个常数 这个常数叫做该反应的化学平衡常数 简称平衡常数 用符号K表示 6 化学平衡常数及计算 66 学校类 浓度的单位为mol L 1 K的单位为 mol L 1 n b 平衡常数的数学表达式及单位 对于一般的可逆反应mA nB pC qD 67 学校类 1 如果反应中有固体和纯液体参加 它们的浓度不应写在平衡关系式中 因为它们的浓度是固定不变的 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 如 CaCO3 s CaO s CO2 g K CO2 CO2 g H2 g CO g H2O l K CO CO2 H2 c 书写平衡常数关系式的规则 68 学校类 例N2 g 3H2 g 2NH3 g K1 1 60 10 51 2N2 g 3 2H2 g NH3 g K2 3 87 10 2K1 K2 K1 K22 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 69 学校类 1 平衡常数是反应的特性常数 每一个反应 除固相反应 在一个温度下 有一个K值 2 K值大 表示正反应进行的倾向大 反应完全 K值小 表示正反应进行的倾向小 反应不完全 3 K值只说明反应能达到的最大限度度 不能说明反应的速度4 用K可判断反应是否平衡 以及未平衡反应进行的方向 d 平衡常数的意义 70 学校类 如 2SO2 g O2 2SO3 g 298K时K很大 但由于速度太慢 常温时 几乎不发生反应 又如 N2 g O2 g 2NO g Kc 1 10 30 298K 这意味着298K时 N2和O2基本上没有进行反应 反之NO分解的逆反应在该温度下将几乎完全进行 平衡时NO实际上全部分解为N2和O2 71 学校类 练3 在某温度下 可逆反应 mA g nB g pC g qD g 的平衡常数为 下列说法正确的是 越大 达到平衡时 反应进行的程度越大 越小 达到平衡时 反应物的转化率越大 随反应物浓度改变而改变 随温度改变而改变 72 学校类 练4 在一定体积密闭容器中 进行如下反应 CO2 g H2 g CO g H2O g 其平衡常数 和温度t的关系如下 1 k的表达式为 2 该反应为反应 吸热 或 放热 吸热 73 学校类 专题三 化学反应速率和平衡的有关计算 74 学校类 1 主要类型 1 求反应速率 浓度或物质的量 2 求转化率 分解率 3 求压强变化或体积变化 4 求混合气体的相对平均分子质量或气体的密度 5 求化学计量系数 6 等效平衡的有关计算2 模式mA g nB g pC g qD g 起始量ab00变化量xnx mpx mqx m平衡量a xb nx mpx mqx m 75 学校类 3 常用公式小结 1 反应物 起始浓度 变化浓度 终了浓度 或起始物质的量 变化物质的量 终了物质的量 生成物 起始浓度 变化浓度 终了浓度 起始物质的量 变化物质的量 终了物质的量 各物质 变化浓度之比 变化物质的量之比 计量数之比 2 气体公式 同温同压下 气体体积之比等于物质的量之比 同温同体积下 气体压强之比等于物质的量之比 同温同压下 气体密度之比等于相对分子质量之比 3 转化率 A的转化率 已转化量 反应前总量 100 76 学校类 平衡常数的计算 例4 合成氨的反应N2 3H2 2NH3在某温度下各物质的浓度平衡是 N2 3mol L 1 H2 9mol L 1 NH3 4mol L 1求该反应的平衡常数和N2 H2的初始浓度 77 学校类 解 求平衡常数KKc NH3 2 N2 H2 3 16 3 93 7 32 10 3 求N2 H2的初始浓度 据N2 3H2 2NH3 知反应1摩尔N2同时需3molH2生成2molNH3N2 3H2 2NH3初始浓度 mol L 1 3 2 9 6 0变化浓度 mol L 1 264平衡浓度 mol L 1 394答 K 7 32 10 3 初始 N2 H2 为5 15mol L 1 78 学校类 平衡转化率是指平衡时已转化了的某反应物的量与转化前该反应物的量之比 例5 CO H2O H2 CO2此反应在773K时平衡常数K 9 如反应开始时C H2O C CO 0 020mol L 1求CO的转化率 CO H2O H2 CO2初始 mol L 1 0 020 0200变化 mol L 1 xxxx平衡 mol L 1 0 02 x0 02 xxxK x 0 02 x 2 9x 0 02 x 3 x 0 015mol L 1转化率 0 015 0 020 100 75 79 学校类 专题四 等效平衡问题解题思路及应用 80 学校类 1 等效平衡对于同一可逆反应 当外界条件一定时 该反应无论从正反应开始 还是从逆反应开始 或是正逆反应同时进行 只要反应物或生成物满足一定的配比 达平衡时 任何相同组分的百分含量 体积 物质的量 均对应相同 这样的化学平衡互称为等效平衡 温度 容积 压强 研究等效平衡的方法是 等效转换 等效平衡的基本标志 专题四 等效平衡问题解题思路及应用 81 学校类 方法 将其中一个平衡进行等效转换 然后比较两个平衡的差别 等效转换的方法 一边倒 或改变体积 应用 比较不同的平衡状态 82 学校类 例1 在恒温恒压下 按不同的投料方式进行如下反应N2 g 3H2 g 2NH3 g 1mol3mol0mol2mol6mol0mol 3 2mol6mol2mol以上哪些投料方式在反应达到平衡后 NH3在平衡混合物中的体积百分含量相同 由此得出什么规律 83 学校类 84 学校类 2 等温等压下的等效平衡 改变起始加入情况 等效转换后 如果各物质的物质的量之比与原平衡相同 则达到平衡后与原平衡等效 85 学校类 例 在恒温恒容下 按不同的投料方式进行反应 平衡后体系内各组分浓度是否相同 三条途径最终达同一平衡 N2 g 3H2 g 2NH3 g 1 1mol4mol0mol 2 0mol1mol2mol 3 0 5mol2 5mol1mol 1mol 3 1 mol0mol 0 5 0 5 mol 2 5 1 5 mol0mol 86 学校类 例 在恒温恒容下 按不同的投料方式进行反应 平衡后体系内各组分浓度是否相同 N2 g 3H2 g 2NH3 g 1 1mol3mol0mol 2 2mol6mol0mol 87 学校类 88 学校类 例 在恒温恒容下 按不同的投料方式进行如下反应CO g H2O g CO2 g H2 g 1 1mol1mol0mol0mol 2 0mol0mol2mol2mol 3 0mol1mol1mol1mol以上哪些投料方式在反应达到平衡后 CO2在平衡混合物中的含量相同 由此得出什么规律 89 学校类 CO g H2O g CO2 g H2 g 1 1mol1mol0mol0mol 2 0mol0mol2mol2mol 一边倒 2mol2mol0mol0mol 3 0mol1mol1mol1mol 一边倒 1mol2mol0mol0mol 1 和 2 是等效平衡 1 和 3 2 和 3 都不是等效平衡 90 学校类 3 定温定容下的等效平衡 在定温定容的条件下 对于反应前后气体分子数改变的可逆反应 改变起始加入原料的物质的量 如通过等效转换后 与原平衡相同 则两平衡等效 在定温定容的条件下 对于反应前后气体分子数不变的可逆反应 改变起始加入原料的物质的量 如通过等效转换后 各物质的摩尔比与原平衡相同 则两平衡等效 91 学校类 在一个固定体积的密闭容器中 加入2molA和2molB 发生如下反应 2A g 2B g 3C g D g 达到平衡时 C的浓度为Wmol L 若维持容器体积和温度不变 按下列配比作为起始物质达到平衡后 C的浓度仍为Wmol L的是A2molA 2molB 3molC 1molDB3molC 1molD 1molBC3molC 1molDD1molA 0 5molB 1 5molC 0 5molD 练习 92 学校类 2A g 2B g 3C g D g 2mol2mol0mol0molA2mol1mol3mol1mol4mol3mol0mol0molB0mol1mol3mol1mol2mol3mol0mol0molC0mol0mol3mol1molD1mol0 5mol1 5mol0 5mol2mol1 5mol0mol0mol 93 学校类 小结 等效平衡须考虑的因素 外界条件 1 相同温度 相同容积2 相同温度 相同压强化学反应 1 反应前后体积不变2 反应前后体积改变等同 1 平衡时各组分浓度相同2 平衡时各组分的百分含量相同应用等效平衡原理分析有关化学平衡问题的一般思路 根据已知条件 先合理变换条件 使之成为等效平衡 然后将体系恢复为原条件 再根据平衡移动原理 分析平衡结果 94 学校类 等效平衡小结 投料换算成相同物质表示时量相同 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等比例 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 两次平衡时各组分百分量 c相同 n同比例变化 95 学校类 定T V 定T P m n p q m n p q 极限相等法 极限成比例法 极限成比例法 m n p qm n p q 小结 96 学校类 练习 在一固定容积的密闭容器中充入2molA和1molB 发生反应 2A 气 B 气 xC 气 达到平衡后 C的体积分数为W 若维持容器体积和温度不变 按0 6molA 0 3molB和1 4molC为起始物质 达到平衡后 C的体积分数仍为W 则x值为 A 1B 2C 3D 4 BC 97 学校类 应用 在一定温度下 把2molSO2和1mo1O2通入一个一定容积的密闭容器里 发生如下反应 2SO2 g O2 g 2SO3 g 一段时间后达到化学平衡状态 现保持温度不变 令a b c分别代表初始加入的SO2 O2和SO3的物质的量 mol 如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 反应混合物中三种气体的体积分数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 若a 0 5 则b 和C 3 a b c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 2 0 25 1 5 a c 2 2b c 2 等效平衡的应用 98 学校类 将1molSO2和1molO2通入密闭容器中 在一定条件下反应达到平衡 平衡体系中有SO30 3mol 此时若移走0 5molO2和0 5molSO2 则反应达到新平衡时SO3的物质的量为 A0 3molB0 15molC小于0 15molD大于0 15mol 小于0 3mol 应用 C 99 学校类 在密闭容器中进行如下反应 N2 g 3H2 g 2NH3 g Q 若将平衡体系中各物质的浓度都增加到原来的2倍 则产生的结果是 1 平衡不发生移动 2 平衡沿着正反应方向移动 3 平衡沿着逆反应方向移动 4 NH3的质量分数增加 5 正逆反应速率都增大A 1 5 B 1 2 5 C 3 5 D 2 4 5 应用3 D 100 学校类 化学反应进行的方向反应的快慢程度化学反应原理化学反应的限度反应进行的方向如何判断反应能否发生 化学反应进行的方向是一个复杂问题 如果反应已经发生了 方向其实也已确定 但如果反应还没有发生 我们则要通过互相关联的能量 H 判据 力图使自身能量趋于最低 和熵判据 由有序变为无序的现象 101 学校类 自发过程 在一定条件下 不借助外部力量就能自动进行的过程 高山流水 自由落体 能量趋于最低 酸碱中和 102 学校类 1 反应焓变与反应方向 能量判据 焓 H 判据 体系趋向于从高能状态转变为低能状态 这时体系会对外做功或者释放热量 H 0 多数能自发进行的化学反应是放热反应 如常温 常压下 氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应是自发的 反应放热 4Fe OH 2 s 2H2O l O2 g 4Fe OH 3 s H 444 3KJ mol 103 学校类 但是 有不少吸热反应也能自发进行 如 NH4HCO3 s CH3COOH aq CO2 g CH3COONH4 aq H2O l H 298K 37 3KJ mol还有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行 但在较高温度下则能自发进行 如在室温下吸热反应的碳酸钙分解反应不能自发进行 但同样是这个吸热反应在较高温度 1200K 下则能自发进行 104 学校类 火柴棒散落 墨水扩散 由有序变为无序 同一种物质 其气态时会通过分子的扩散自发形成均匀的混合物 硝酸铵溶于水要吸热 但它能自发向水中扩散 105 学校类 2 反应熵变与反应方向 为了解释这样一类与能量状态的高低无关的过程的自发性 提出了在自然界还存在着另一种能够推动体系变化的因素 1 在密