第3章 化学反应速率和化学平衡

1、第3章 化学反应速率和化学平衡,复习：什么叫可逆反应？可逆反应有哪些特点？,在相同条件下，既能向正反应方向进行，同时，又能向逆反应方向进行的化学反应，叫做可逆反应。,思考：化学反应速率研究反应的快慢，研究一个化学反应还需要讨论哪些内容？,可逆反应的特点： 同一条件、同时反应、方向对立 不可能完全转化,还需要研究化学反应进行的程度化学平衡,过程分析：,开始时，v溶解 ，v结晶,然后， v溶解 ，v结晶 ,最大,0,逐渐减小,逐渐增大,最后， v溶解 v结晶,建立溶解平衡，形成饱和溶液，即溶解的蔗糖的质量与结晶的蔗糖质量相等，固体质量不再减少了。,讨论：在一定条件下，达到溶解平衡后，蔗糖晶体的质量

2、和溶液的浓度是否变化？溶解和结晶过程是否停止？,晶体质量和溶液的浓度不会发生改变，但溶解和结晶过程并未停止， v溶解v结晶，蔗糖溶解多少则结晶多少。,“度”（限度）的产生 消耗量等于生成量，量上不再变化,一、化学平衡的建立过程,在反应co+h2o co2+h2中，将0.01 mol co和0.01 mol h2o (g)通入1l密闭容器中，反应一段时间后，各物质浓度不变。,1、反应刚开始时： 反应物浓度，正反应速率 ，生成物浓度为，逆反应速率为。,最大,最大,0,0,逐渐减小,逐渐减小,逐渐增大,逐渐增大,2、反应过程中：反应物浓度，正反应速率 ，生成物浓度，逆反应速率,反应条件：,2、化学平

3、衡的性质：,温度、压强、浓度等不变,可逆反应，不可逆反应一般不会出现平衡状态,条件不变是基础,研究对象：,可逆反应是前提,本质：,v正 v逆 即同一物质消耗速率与生成速率相等,速率相等是实质,现象：,反应混合物组成成分的浓度保持不变,浓度不变是标志,注意： 平衡时，反应混合物各组成成分的物质的量浓度、百分含量恒定，但不相等。同时，平衡状态下，反应体系的压强恒定、 反应混合气体的相对分子质量恒定,3、化学平衡的特征：,逆、动、等、定、变、同,逆：,研究的对象是可逆反应。,动：,化学平衡是动态平衡，虽然达到平衡状，但正反应和逆反应并未停止，是一个动态平衡。,等：,达到化学平衡时，v正 v逆0,定：

4、,反应混合物各组分的浓度保持一定。,变：,化学平衡建立在一定条件下，条件改变时，平衡就会被破坏，变为不平衡，并在新条件下建立新的平衡。,同：,在一定条件下，可逆反应不论是从正反应还是逆反应开始，还是正逆反应同时开始，只要起始浓度相当，均可以建立相同的化学平衡。即平衡的建立与途径无关。,4、达到化学平衡的标志：,v正=v逆和反应混合物各组分浓度保持不变是判断平衡的两大主要标志。,直接标志：,速率关系： v正 v逆,应用：判断平衡时，要注意用“同”、“等”、“逆”的原则,同：同一种物质的v正和v逆才能比较,等：转化后的反应速率必须相等,逆：反应方向必须对立,含量关系：反应混合物各组分的浓度、质量分

5、数、物质的量、摩尔分数、体积分数、分子数之比保持不变,以反应ma(g)+nb (g) pc(g)为例，达到平衡的标志为：,a的消耗速率与a的生成速率 a的消耗速率与c的速率之比等于 b的生成速率与c的速率之比等于 a的生成速率与b的速率之比等于,相等,消耗,m ：p,生成,n ：p,消耗,m ：n,异边同向，同边异向，比例计量,例1、一定条件下，反应a2(g)+b2(g) 2ab(g)达到平衡的标志是 a、单位时间内生成n mol a2同时生成n molab b、单位时间内生成2n mol ab 同时生成n mol b2 c、单位时间内生成n mol a2 同时生成n mol b2 d、单位时

6、间内生成n mol a2 同时消耗n mol b2,例2、一定条件下，反应n2+3h2 2nh3达到平衡的标志是 a、一个nn键断裂的同时，有三个hh键形成 b、一个nn键断裂的同时，有三个hh键断裂 c、一个nn键断裂的同时，有六个nh键断裂 d、一个nn键断裂的同时，有六个nh键形成,在判断化学平衡时，要注意化学键数与反应物质的物质的量之间的联系，同时要注意成键、断键与反应方向之间的关系。,间接标志：,以反应ma(g)+nb(g) pc(g)为例,混合气体的总压强、总体积、总物质的量不随时间改变而，（适用于）,改变,m+np 的反应,、混合气体的平均相对分子质量、密度不随时间改变而，（适用

7、于）,改变,m+np 的反应,各气体体积、气体分压、各物质的物质的量不随时间改变,、特殊标志：,对于有色物质参加反应，如果体系颜色不变，反应达到平衡,对于吸热或放热反应，如果体系温度不变，反应达到平衡,气体的总压、气体的总的物质的量、混合气体的平均相对分子质量、混合气体的密度、反应混合物平衡时物质的量之比,在等系数的气体反应中不能作为平衡判据的是：,例3、在一定温度下，向al密闭容器中加入1molx 气体和2moly气体发生如下反应： x(g)+2y(g) 2z(g），此反应达到平衡的标志是： a、容器内压强不随时间变化 b、容器内各物质的浓度不随时间变化 c、容器内x、y、z的浓度之比为1:

8、2:2 d、单位时间消耗0.1molx的同时生成0.2molz,课堂练习：,【】 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n mola,同时生3n molb c.a、b、c的浓度不再变化 d.a、b、c的分子数比为1:3:2,ac,【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,【3】在一定温度下的恒容容器

9、中,当下列物理量不再发生变化时,表明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,【4】 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a mola,同时生成3a molb 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 a、b、c、d的分子数之比为1:3:2:2 a. b. c. d.,( a ),影响化学平衡的条件,思考：

10、反应条件改变是如何影响化学平衡？,一定条件下的化学平衡v正 v逆，反应混合物中各组分的含量恒定,条件改变,反应速率改变，且变化量不同,非平衡状态平衡被破坏 v正 v逆，反应混合物中各组分的含量不断变化,一定时间后,新条件下的新化学平衡v正 v逆，反应混合物中各组分的含量恒定,平衡状态,平衡状态,化学平衡的移动,一、化学平衡的移动,总结：化学平衡的研究对象是，化学平衡是有条件限制的平衡，只有在时才能保持平衡，当外界条件（浓度、温度、压强）改变时，化学平衡会被，反应混合物里各组分的含量不断 ，由于条件变化对正逆反应速率的影响不同，致使v正 v逆，然后在新条件下建立 ,可逆反应,动态,条件一定,破坏

11、,发生变化,新的平衡,1、化学平衡移动的定义： 化学上把这种可逆反应中旧化学平衡的破坏、新化学平衡建立的过程叫做化学平衡的移动,2、化学平衡的移动方向的速率判断：,若外界条件变化引起v正 v逆：,平衡向正反应方向移动,若外界条件变化引起v正 v逆：,平衡向逆反应方向移动,若外界条件变化引起v正 v逆：,旧平衡未被破坏，平衡不移动,移动方向,速率变化,减小反应物浓度,减小生成物浓度,增大生成物浓度,增大反应物浓度,平衡移动原因,浓度变化对反应速率的影响,v正首先增大,v逆随后增大,且v正 v逆,正反应方向,v逆首先增大,v正随后增大,且v逆 v正,逆反应方向,v逆首先减小,v正随后减小,且v正

12、v逆,正反应方向,v正首先减小,v逆随后减小,且v逆 v正,逆反应方向,1、浓度对化学平衡的影响,二、影响化学平衡的条件,结论：当其他条件不变时，增大反应物浓度或减小生成物浓度，化学平衡向反应方向移动；增大生成物浓度或减小反应物浓度，化学平衡向反应方向移动。,正,逆,n2(g)+3h2(g) 2nh3(g)反应中，压强变化和nh3含量的关系,结论：压强增大， nh3增大，平衡向 正反应方向移动。,增大压强，平衡向气体体积缩小方向移动。,减小压强，平衡向气体体积增大方向移动。,2、压强对化学平衡的影响,思考：对于等体积的气体反应，压强改变 将怎样影响化学平衡？,结论：由于压强变化同时、同步、等倍

13、数影响正、逆反应速率，v正= v逆，化学平衡不移动，但反应速率改变。,例、在反应i2(g)+h2 (g) 2hi (g)中增大压强,3、温度对化学平衡的影响,讨论：温度的变化对化学反应速率如何影响？ v正和 v逆怎样变化？,结论：温度升高， v正和 v逆同时增大；温度降低，v正和 v逆同时减小。,问题：温度的变化如何改变不同反应的v正和 v逆的倍数？,2no2 n2o4 h0,实验现象：温度升高，混合气体颜色加深，平衡向 方向移动；温度降低，混合气体颜色变浅， ，平衡向 方向移动,no2浓度增大,逆反应,no2浓度减小,正反应,结论：,升高温度化学平衡向移动，,吸热反应方向,降低温度化学平衡向

14、移动，,放热反应方向,4、化学平衡移动原理勒夏特列原理,原理：如果改变影响平衡的一个条件（浓度、温度、压强等），化学平衡就向减弱这种改变的方向移动。,此原理只适用于已达平衡的体系,平衡移动方向与条件改变方向相反。,ps：,移动的结果只能是减弱外界条件的该变量，但不能抵消。,5、催化剂对化学平衡的影响,讨论：催化剂怎样改变v正和 v逆？,小结：同步、等倍数改变v正和 v逆,结论：催化剂不能使化学平衡发生移动；不能改变反应混合物的百分含量；但可以改变达到平衡的时间。,第3章 化学反应速率和化学平衡,第二节 化学平衡化学平衡常数,平衡常数的推导,48.38,48.61,48.48,根据表中的数据计算

15、出平衡时 的值，并分析其中规律。,48.71,结论：,在一定温度下，可逆反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，又不论反应物起始浓度的大小，最后都能达到化学平衡，这时生成物的浓度幂之积与反应物的浓度幂之积的比值是一个常数。,一、化学平衡常数（k）,1、定义,一定温度下，对于已达平衡的反应体系中，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是个常数，这个常数叫做该反应的化学平衡常数。,2、平衡常数的数学表达式及其单位,k=,k的单位：,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。,二、书写平衡常数关系式的规则,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。,k1k2,，k1=k22,二、书写平衡常数关系式的规则,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。因为平衡状态是反应进行的最大限度。,三、平衡常数的意义,k值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，表示反应进行的程度越大，反应物转化率也越大。,一般，当k105时，该反应进行得基本完全。,2、判断可逆反应是否达到平