人教版选修四 第二章第三节 化学平衡 课件（共65张PPT）.ppt

第三节化学平衡 哲语共勉 每一日你所付出的代价都比前一日高 因为你的生命又消短了一天 所以每一日你都要更积极 今天太宝贵 不应该为酸苦的忧虑和辛涩的悔恨所销蚀 抬起下巴 抓住今天 它不再回来 一 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 已知反应过程中某一时刻so2 o2 so3的浓度分别为0 2mol l 0 1mol l 0 2mol l 当反应达到平衡时 可能存在的数据是 a so2为0 2mol l o2为0 2mol lb so2为0 25mol lc so2 so3均为0 15mol ld so3为0 4mol l 例 在一密闭容器中进行下列反应 2so2 气 o2 气 2so3 气 b 二 化学平衡状态 1 溶解平衡状态 溶解 结晶 若 溶解速率 结晶速率则 达到溶解平衡状态 一种动态平衡 那么 可逆反应的情况又怎样呢 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 正反应速率逐渐减小 c co2 c h2 逐渐增大 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相等 则各物质的浓度将 正反应速率 逆反应速率 相等 这时 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 三 化学平衡 在一定条件下可逆反应里 当正反应速率与逆反应速率相等时 反应混合物中各成分的浓度保持不变的状态 1 定义 2 化学平衡的建立 与路径无关 一定条件下 可逆反应无论从正反应开始或从逆反应开始 只要正反应的起始浓度与逆反应的起始浓度 相当 在相同条件下 可达到同一平衡状态 等效平衡的依据 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 各组分浓度保持不变 恒定 条件 c t p 改变 平衡发生改变 平衡标志的判断 v正 v逆 各组分的m n不变 单一量 通过含量 各组分的 不变 通过浓度 各组分的浓度不变 各物质的转化率不变 原来变化的量不再变化表示到达平衡状态 变 不变 对于不同类型的可逆反应 某一物理量不变是否可作为平衡已到达的标志 取决于该物理量在反应过程中是否发生变化 即 能变化的量保持不变则达平衡 总之 如 1 对于反应前后的气体物质的分子总数不相等的可逆反应 2so2 o22so3 来说 可利用混合气体的总压 总体积 总物质的量是否随着时间的改变而改变来判断是否达到平衡 2 对于反应前后气体物质的分子数相等的可逆反应 h2 i2 g 2hi 不能用此标志判断平衡是否到达 因为在此反应过程中 气体的总压 总体积 总物质的量都不随时间的改变而改变 1 可逆反应2no22no o2在密闭容器中反应 达到平衡状态的标志是 单位时间内生成nmolo2的同时生成2nmolno2 单位时间内生成nmolo2的同时 生成2nmolno 用no2 no o2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2 2 1的状态 混合气体的颜色不再改变的状态 混合气体的密度不再改变的状态 混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态a b c d a 练习 2 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 3 下列各项中 可以说明2hih2 i2 g 已达到平衡状态的是 1 单位时间内 生成nmolh2的同时生成2nmolhi 2 一个h h键断裂的同时有2个h i断裂 3 一个h h键断裂的同时有2个h i生成 4 温度体积一定时 容器内压强不再变化 5 温度体积一定时 某一生成物浓度不再变化 6 条件一定 混合气体的相对分子质量不再变化 7 温度和体积一定时 混合气体的颜色不再变化 8 单位时间内 生成nmolh2的同时生成nmoli2 1 2 5 7 4 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 平衡 平衡 平衡 平衡 平衡 平衡 平衡 平衡 不一定 不一定 不一定 不一定 不一定 不一定 平衡v正 v逆 改变条件 速率不变 平衡不移动 速率改变 程度相同v正 v逆 不移动 程度不同 v正 v逆 平衡正移 v正 v逆 平衡逆移 4 浓度对化学平衡的影响 向上述平衡中 加入饱和fecl3溶液 现象是 血红色变深 2 向上述平衡中 加入naoh s 现象是 血红色变浅 有红褐色沉淀 实验 问题探究 1 对已建立的平衡体系 t1时刻 增大反应物浓度的瞬间 v正和v逆如何变化 v正和v逆还相等吗 2 随着时间的推移 反应物浓度 生成物浓度如何变化 v正和v逆如何变化 最后二者关系怎样 4 2压强对化学平衡的影响 下表是450 时n2与h2反应生成nh3的实验数据 结论 增大压强 平衡向气体体积缩小的方向移动 降低压强 平衡向气体体积增大的方向移动 实验 1 减小压强 混合气体的颜色先变浅后变深但仍比旧平衡浅 2 增大压强 混合气体的颜色先变深后变浅但仍比旧平衡深 观察思考 容器中颜色如何变化 1 2 问题探究 反应前后总体积有变化1 对已建立的平衡体系 t1时刻 增大压强的瞬间 v正和v逆还相等吗 2 随着时间的推移v正和v逆如何变化 最后二者关系怎样 v正 k正 a m b n v逆 k逆 c p d q 结论 增大压强 平衡向气体体积缩小的方向移动 降低压强 平衡向气体体积增大的方向移动 注意 1 压强变化是指平衡混合物体积变化而引起的总压变化 2 压强只影响有气体参加且反应前后气体总量发生变化的反应的化学平衡 若反应前后气体体积无变化 改变压强 能同时改变正 逆反应速率 v正 v逆 平衡不移动 3 恒容时 通入稀有气体 压强增大 但浓度不变 平衡不移动 恒压时 通入稀有气体 压强不变 但容积增大 浓度减小 平衡移动 相当于减压 4 同等倍数改变反应混合物各物质的浓度时 视为压强影响 4 3温度对化学平衡的影响 实验 现象是 该实验中间烧瓶的作用是 浸在热水中的烧瓶颜色变深 冰水中的烧瓶颜色变浅 使两个烧瓶内气体的初始状态完全相同 便于对比 热水 冰水 问题探究 1 对已建立的平衡体系 t1时刻 升高温度的瞬间 v正和v逆还相等吗 2 随着时间的推移 v正和v逆如何变化 最后二者关系怎样 结论 在其它条件不变时 升高温度 平衡向吸热反应方向移动 降低温度 平衡向放热反应方向移动 注意升温可同时增加正逆反应速率 但吸热反应方向的速率增加的更多 则升温使可逆反应向吸热方向移动 降温可同时降低正逆反应速率 但吸热反应方向的速率降低的更多 则降温使可逆反应向放热方向移动 4 4催化剂对化学平衡的影响 催化剂同等程度的加快 减慢 正逆反应速率 v正 v逆 平衡不移动 平衡时间缩短 一 浓度对化学平衡的影响 二 压强对化学平衡的影响 三 温度对化学平衡的影响 小结影响化学平衡的条件 平衡破坏各组分浓度将随着改变 v 正 v 逆 化学平衡移动 可逆反应中 旧化学平衡的破坏 新化学平衡的建立过程叫化学平衡的移动 五 化学平衡移动特征 特征 四 催化剂对化学平衡的影响催化剂不影响化学平衡的移动 但可以缩短达平衡所需的时间 反馈练习 1 在500 时 2so2 o22so3 正反应为放热反应 的平衡体系里 若只改变下列条件 请把影响结果填入表中 增大 增大 增大 不变 正向移动 正向移动 逆向移动 不移动 增大 增大 减小 不变 钾是 种活泼的金属 工业上通常用 na l kcl l nacl l k g h 0来制取钾 各物质的沸点与压强的关系见表 1 在常压下金属钾转变为气态从反应混合物中分离的最低温度约为 而反应的最高温度应低于 2 在制取钾的过程中 为了提高原料的转化率可以采取的措施是 770 890 降低压强或移去钾蒸气适当升高温度 回顾 反应条件对化学平衡的影响 v正增大v逆开始不变 但随之增大v正 v逆 向正方向移动 溶液或气体 v增和v缩都增大但v增 v缩 向气体体积缩小的方向移动 气体 v放和v吸都增大但v放 v吸 向吸热反应方向移动 如果改变影响平衡的一个条件 如浓度 压强 温度等 平衡就向能减弱这种改变的方向移动 在一定条件下 反应xa ybzc达到平衡 1 若a b c均为气体 减压后平衡向逆反应方向移动 则x y z间的关系是 2 已知c是气体 且x y z 在增大压强时 若平衡发生移动 则一定向反应方向移动 3 已知b c是气体 当其他条件不变时 增大a的物质的量 平衡不移动 则a为 态 4 加热后c的质量分数减少 则正反应是 反应 x y z 逆 固或液 放热 练1 重铬酸钾 k2cr2o7 是橙色晶体 铬酸钾是黄色晶体 k2cro4 将重铬酸钾配成2 的溶液 重铬酸钾发生水解反应 h2o cr2o72 2cro42 2h 当达平衡时 溶液颜色介于橙色和黄色之间 1 当滴入10滴2mol lnaoh溶液于3ml2 k2cr2o7溶液中 溶液变色 理由 2 将5滴2mol l的h2so4溶液加入上述 1 所得溶液中 现象 3 在上述 2 所得溶液中 再滴人5滴2mol lh2so4溶液 现象 理由 黄 平衡正移 溶液变橙黄色 溶液变橙色 平衡逆移 练2 把物质a b按一定比例充入一个容积为2l的球形容器 使压强为p 然后将整个容器用加热器加热到t 时 发生如下反应 2a g b g 2c g h 180kj mol 1 若平均每分钟生成0 5mol的c 则此反应速率可表示为v c 2 反应过程中a g b g c g 物质的量变化如图所示 根据图中所示判断下列说法正确的是a 10 15min可能是加入催化剂b 10 15min可能是降低了温度c 20min时可能是缩小了体积d 20min时可能是增加了b的量 练3 0 25mol l min ad 在一容积为2 0l且容积不变的密闭容器中加入适量碳粉和0 20molh2o 在800 条件下 经20s后达到如下化学平衡 第一平衡 c s h2o g co g h2 g h 0 已知平衡时 co为0 12mol 试填空 1 若在上述平衡混合物中加入少量na2o固体 并在此温度下再次达到新的平衡 第二平衡 则平衡时h2的物质的量 填 增大 减小 或 不变 理由是 2 若向上述第一平衡的混合物中再充入amolh2 a 0 12 在相同条件下达到新的平衡 第三平衡 此时co的物质的量n的范围是 练4 减小 na2o与水反应 使水蒸汽浓度降低 平衡逆移 0 0 12 可逆反应 n2 3h2 2nh3以n2 h2 nh3 1 3 2初始条件达到了平衡 在该平衡体系中改变下列条件 请填表 速率 平衡图象专题分析 思路 一看面二看线三看点四看量五看辅助线 看纵 横坐标代表的含义 看线的走向 变化的趋势 看线的原点 交点 拐点 终点 看图象中有关量变多少 是否借助辅助线原则 先拐先平 定一议二 一 速率 时间图 例1对达到平衡状态的可逆反应x yz w 在其他条件不变的情况下 增大压强 反应速率变化图象如图1所示 则图象中关于x y z w四种物质的聚集状态为 a z w均为气体 x y中有一种是气体b z w中有一种是气体 x y皆非气体c x y z w皆非气体d x y均为气体 z w中有一种为气体 a 二 浓度 时间图 a 40 例2图2表示800 时a b c三种气体物质的浓度随时间的变化情况 t1是到达平衡状态的时间 试回答 1 该反应的反应物是 2 反应物的转化率是 3 该反应的化学方程式为 2ab 3c 三 含量 时间 温度 压强 图 例3同压 不同温度下的反应 a g b g c g h qkj mola的含量和温度的关系如图3所示 下列结论正确的是 a t1 t2 q 0b t1 t2 q 0c t1 t2 q 0d t1 t2 q 0 c 先拐先平 定一议二 例4对于反应2a g b g 2c g h qkj mol q 0 下列图象正确的是 ad 四 恒压 温 线 渐高渐低 定一议二 五 速率 温度 压强 图 例5对于可逆反应 a2 g 3b2 g 2ab3 g h qkj mol q 0 下列图象中正确的是 ab 六 转化率 时间曲线 例6 对于反应ma g nb g pc g qd g 根据图象填空 正反应为 反应 m n p q m n p q m n p q 放热 练1 反应2x g y g 2z g 热量 在不同温度 t1和t2 及压强 p1和p2 下 产物z的物质的量 nz 与反应时间 t 的关系如图所示 下述判断正确的是 a t1 t2 p1 p2b t1 t2 p1 p2c t1 t2 p1 p2d t1 t2 p1 p2 c 练2下列各图是温度或压强对反应2a s 2b g 2c g d g 正反应为吸热反应 的正逆反应速率的影响 其中正确的图象是 a b c d v正 v正 v正 v正 v逆 v逆 v逆 v逆 d t t p p v v v v 练3 密封体系中发生下列反应 下图是某一时间段中反应速率与反应进程的曲线关系图 回答下列问题 1 处于平衡状态的时间段是 2 t1 t3 t4时刻体系中分别是什么条件发生了变化 3 下列各时间段时 氨的百分含量最高的是 a t0 t1b t2 t3c t3 t4d t5 t6 t0 t1 t2 t3t3 t4 t5 t6 升高温度 加了催化剂 降低压强 a t v相等2so2 o22so3 g 3mol1mol0 1mol02mol 3molso21molo2 平衡后 s03 a 1molso22molso3 平衡后 s03 a 一定条件下 同一可逆反应 起始有关物质的量 相当 所达到的几种平衡状态 若平衡时各对应组分的百分含量相同 我们说这几种平衡状态等效 一 等效平衡的定义 二 平衡等效的几种常见类型 1 t v相等2so2 o22so3 g 3mol1mol0 1mol02mol 2molmolmol xmolymolzmolx y z应满足的关系 x z 3y z 2 1 0 5 1 平衡后 s03 a 相等 相等 相等 相等 二 平衡等效的几种常见类型 1 t v相等2so2 o22so3 g 3mol1mol0 1mol02mol 2mol0 5mol1mol 完全等效 平衡后 s03 a 定温定容 前后体积不等 物质的量相同 等效平衡 结论1 在等温等容的条件下 反应前后体积不等的可逆反应 将起始时的加入量换算到方程式某一边后各物质的物质的量相同 则所达到的平衡状态等效 2 t p相等 二 平衡等效的几种常见类型 n2 3h22nh3 1mol4mol0 平衡后 nh3 c 2mol8mol0 2mol 01mol 2 t p相等 二 平衡等效的几种常见类型 n2 3h22nh3 1mol4mol0 平衡后 nh3 c 2mol8mol0 01mol2mol 结论2 在等温等压的条件下 反应前后体积不等的可逆反应 将起始时的加入量换算到方程式某一边后 各物质的物质的量之比相同 则所达到的平衡状态等效 定温定压 前后体积不等 比例相同 等效平衡 二 平衡等效的几种常见类型 3 t v相等 h2 br2 g 2hbr2mol1mol4mol2mol 2molh21molbr2 4molh22molbr2 2molh21molbr2 平衡后 hbr b 2molh21molbr2 2molh21molbr2 二 平衡等效的几种常见类型 3 t v相等 h2 br2 g 2hbr2mol1mol04mol2mol06mol3mol0molmol2molxmolymolzmol 2molh21molbr2 平衡后 hbr b x y z应满足的关系 x z 2 y z 2 2 1 结论3 在等温等容的条件下 对于左右两边气体体积相等的可逆反应 将起始时的加入量换算到方程式某一边后 各物质的物质的量之比相同 则所达到的平衡状态等效 3 1 3 t p相等 二 平衡等效的几种常见类型 h2 br2 g 2hbr 1mol2mol0 平衡后 nh3 c 2mol4mol0 01mol2mol 相似等效 结论3 在等温等容的条件下 对于左右两边气体体积相等的可逆反应 将起始时的加入量换算到方程式某一边后 各物质的物质的量之比相同 则所达到的平衡状态等效 条件一定 前后体积相等 比例相同 等效平衡 例1 某温度下 向某密闭容器中加入1moln2和3molh2 使之反应合成nh3 平衡后测得nh3的体积分数为m 若t不变 只改变起始加入量 使之反应平衡后nh3的体积分数仍为m 若n2 h2 nh3的加入量用x y z表示应满足 1 恒定t v 1 若x 0 y 0 则z 2 若x 0 75 y z 2 恒定t p 1 若x 0 y 0 则z 2 若x 0 75 则y z 2mol 2 25mol 0 5mol 0 2 25mol 0 例2 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 气 2b