选修4-第2章-第3节-化学平衡

1、第三节第三节化学平衡化学平衡可逆反应：可逆反应： 在同一条件下在同一条件下,既能向正反应方向进行既能向正反应方向进行,同同时又能向逆反应方向进行的反应时又能向逆反应方向进行的反应,叫做可逆反应叫做可逆反应.NH3H2ONH3H2O 特点：反应物不能完全转化为生成物，特点：反应物不能完全转化为生成物，反应物与生成物共存。反应物与生成物共存。化学平衡状态化学平衡状态：在一定条件下的可逆反应里，当在一定条件下的可逆反应里，当正反应正反应速率和逆反应速率相等速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。分的浓度保持不变的状态。正反应正反应速率速率逆反应逆反应速率速率相

2、等相等时间时间速速率率化学平衡状态的特征：化学平衡状态的特征：1.1.逆：可逆反应逆：可逆反应 -前提前提2.2.等：正反应速率等：正反应速率= =逆反应速率逆反应速率 -实质实质3.3.动：动态平衡（正逆反应仍在进行）动：动态平衡（正逆反应仍在进行）4.4.定：反应混合物中各组分的浓度保持不变，各组分定：反应混合物中各组分的浓度保持不变，各组分 的含量一定的含量一定 -标志标志5.5.变：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立变：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立 新的平衡。新的平衡。例：在一定温度下例：在一定温度下, ,发生以下可逆反应：发生以下可逆反应：A(A(g g)+)+2

3、2B(B(g g) ) 3 3C(C(g g)+)+3 3D(D(s s) )以下哪些说法能说明反以下哪些说法能说明反应已经达到平衡状态：应已经达到平衡状态： 单位时间内消耗单位时间内消耗1molA1molA，同时消耗，同时消耗2molB 2molB 单位时间内生成单位时间内生成1 1molAmolA，同时生成，同时生成3 3molmolC CA A、B B、C C的浓度不再变化的浓度不再变化混合气体的压强不再变化混合气体的压强不再变化混合气体的总物质的量不再变化混合气体的总物质的量不再变化A A、B B、C C、D D的分子数之比为的分子数之比为1:3:2:21:3:2:2混合气体的平均摩尔

4、质量不再改变混合气体的平均摩尔质量不再改变混合气体的密度不再改变混合气体的密度不再改变判断化学反应是否达到平衡状态的方法：判断化学反应是否达到平衡状态的方法：速率：速率：v正正=v逆逆各成分的含量保持不变各成分的含量保持不变判断正、逆反应速率相等的方法：判断正、逆反应速率相等的方法：对于可逆反应：对于可逆反应：a aA(A(g g) ) + + b bB(B(g g) ) c cC(C(g g) ) + + d dD(D(g g) )1.v1.v正正(A) = v(A) = v逆逆(A)(A)；或；或v v正正(B) = v(B) = v逆逆(B)(B)；或；或.2.v2.v正正(A)/v(A

5、)/v逆逆(B) = a/b(B) = a/b例：在合成氨的反应中：例：在合成氨的反应中：N N2 2+3+3H H2 2 2 2NHNH3 3以下说法中以下说法中哪些哪些是正确的（是正确的（ ）A. NA. N2 2 H H2 2 NHNH3 3的物质的量之比为：的物质的量之比为：1:3:2 1:3:2 B. vB. v正正(N(N2 2) )：v v正正(H(H2 2) = 1) = 1：3 3C. C. 若单位时间内消耗若单位时间内消耗1molN1molN2 2 同时生成同时生成2molNH2molNH3 3 说明说明此时正、逆反应速率相等。此时正、逆反应速率相等。D. D. 若单位时间

6、内消耗若单位时间内消耗1molN1molN2 2 同时生成同时生成3molH3molH2 2 说明说明此时反应已经达到平衡状态。此时反应已经达到平衡状态。 B DB D判断判断各组分含量一定各组分含量一定的方法：的方法：1.1.某组分的某组分的浓度浓度( (或物质的量或物质的量) )不再发生变化不再发生变化2.2.恒容容器中：恒容容器中：a aA(A(g g) ) + + b bB(B(g g) ) c cC(C(g g) ) + + d dD(D(s s) )若若a+b=c a+b=c 当达到当达到平衡时平衡时，各气体组分的含量不再改，各气体组分的含量不再改变，变，压强也不再改变压强也不再改

7、变。若若a+b=c a+b=c 不论是否平衡，不论各气体组分的含量是不论是否平衡，不论各气体组分的含量是否改变，压强都是不变的，否改变，压强都是不变的，压强与平衡无关压强与平衡无关。3.3.恒压容器中：恒压容器中：a aA(A(g g) ) + + b bB(B(g g) ) c cC(C(g g) ) + + d dD(D(s s) )若若a+b=c a+b=c 当达到当达到平衡时平衡时，各气体组分的含量不再改，各气体组分的含量不再改变，变，总体积也不再改变总体积也不再改变。若若a+b=c a+b=c 不论是否平衡，不论各气体组分的含量是不论是否平衡，不论各气体组分的含量是否改变，总体积都是

8、不变的，否改变，总体积都是不变的，总体积与平衡无关总体积与平衡无关。4.4.对于等体积反应对于等体积反应a aA(A(g g) ) + + b bB(B(g g) ) c cC(C(g g) ) + + d dD(D(g g) )(a+b=c+d)(a+b=c+d)，反应过程中总质量不变、总物质的量不，反应过程中总质量不变、总物质的量不变、总体积不变，所以变、总体积不变，所以n(n(总总) )、M(M(平平) )、气体密度与平、气体密度与平衡无关衡无关5.5.对于等体积反应对于等体积反应a aA(A(g g) ) + + b bB(B(g g) ) c cC(C(g g) ) + + d dD

9、(D(s s) )(a+b=c)(a+b=c)，反应过程中气体的总物质的量不变、总体，反应过程中气体的总物质的量不变、总体积不变，但气体的质量是变化的，只有当积不变，但气体的质量是变化的，只有当平衡时平衡时n(n(总总) )、M(M(平平) )、气体密度才不再变化。、气体密度才不再变化。例：在一定温度下例：在一定温度下, ,密闭容器中发生以下可逆反应：密闭容器中发生以下可逆反应：A(A(g g)+)+2 2B(B(g g) ) 3 3C(C(g g)+)+3 3D(D(s s) )以下哪些说法能说明反以下哪些说法能说明反应已经达到平衡状态：应已经达到平衡状态： 单位时间内消耗单位时间内消耗1m

10、olA1molA，同时消耗，同时消耗2molB 2molB 单位时间内生成单位时间内生成1 1molAmolA，同时生成，同时生成3 3molmolC CA A、B B、C C的浓度不再变化的浓度不再变化气体的压强不再变化气体的压强不再变化气体的总物质的量不再变化气体的总物质的量不再变化A A、B B、C C、D D的分子数之比为的分子数之比为1:1:2 2: :3 3: :3 3混合气体的平均摩尔质量不再改变混合气体的平均摩尔质量不再改变混合气体的密度不再改变混合气体的密度不再改变对于不同类型的可逆反应，某一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物理量不变是否可作为平衡已

11、到达的标志，取决于该物理量在平衡到达的标志，取决于该物理量在平衡到达前（反应过程中）是否发生变化。若前（反应过程中）是否发生变化。若是则可；否则，不行。是则可；否则，不行。【例例】 下列说法中可以充分说明反应下列说法中可以充分说明反应: : P(P(气气)+Q()+Q(气气) R() R(气气)+S()+S(气气) , ) , 在恒温下在恒温下已达平衡状态的是（）已达平衡状态的是（） 反应容器内压强不随时间变化反应容器内压强不随时间变化B.B.P P和和S S的生成速率相等的生成速率相等C.C.反应容器内反应容器内P P、Q Q、R R、S S四者共存四者共存 D.D.反应容器内总物质的量不随

12、时间而反应容器内总物质的量不随时间而 变化变化B B(5)(5)变：条件改变，原平衡被破坏，在新变：条件改变，原平衡被破坏，在新 的条件下建立新的平衡。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。学平衡的建立过程叫做化学平衡的移动。化学平衡移动的概念化学平衡移动的概念:研究对象：研究对象：已建立平衡状态的体系已建立平衡状态的体系平衡移动的原因：平衡移动的原因：1、反应混合物中各组分的浓度发生改变、反应混合物中各组分

13、的浓度发生改变 2、 V正正 V逆逆一、浓度对化学平衡的影响【实验【实验2-52-5】CrCr2 2O O7 72- 2- + H+ H2 2O O 2CrO2CrO4 42- 2- + 2H+ 2H+ + ( (橙色橙色) ) ( (黄色黄色) )橙色加深黄色加深CrCr2 2O O7 72-2-浓度增大CrOCrO4 42-2-浓度增大1.1.增大生成物浓度，平衡逆向移动增大生成物浓度，平衡逆向移动t0V逆逆V,正正V正正= V逆逆 t（s） V 平衡平衡平衡平衡增大生成物浓度：增大生成物浓度：v v逆逆 增大增大 ；v v正正 不变不变 ；vv逆逆 v v正正t0V逆V,正V正= V逆

14、t V 平衡平衡22.2.减小生成物浓度，平衡正向移动减小生成物浓度，平衡正向移动减小生成物浓度：减小生成物浓度：v v逆逆 减小减小 ；v v正正 不变不变 ；vv正正 v v逆逆【实验【实验2-62-6】FeFe3+ 3+ + 3SCN+ 3SCN- - Fe(SCN) Fe(SCN)3 3 ( (红色红色) ) 红色变深红色变深Fe(SCN)Fe(SCN)3 3浓度增大产生红褐色沉淀，溶液红色变浅Fe(SCN)Fe(SCN)3 3浓度减小3.3.增大反应物浓度，平衡正向移动增大反应物浓度，平衡正向移动减小生成物浓度：减小生成物浓度：v v正正 增大增大 ；v v逆逆 不变不变 ；vv正正

15、 v v逆逆t0V逆逆V,正正V正正= V逆逆 t（s） V 平衡平衡平衡平衡t0V逆V,正V正= V逆 t V 平衡平衡24.4.减小反应物浓度，平衡逆向移动减小反应物浓度，平衡逆向移动减小生成物浓度：减小生成物浓度：v v正正 减小减小 ；v v逆逆 不变不变 ；vv逆逆 v v正正一、浓度对化学平衡的影响增大反应物浓度，平衡正向移动增大反应物浓度，平衡正向移动减小反应物浓度，平衡逆向移动减小反应物浓度，平衡逆向移动增大生成物浓度，平衡逆向移动增大生成物浓度，平衡逆向移动减小生成物浓度，平衡正向移动减小生成物浓度，平衡正向移动平衡移动正工业生产中的意义：工业上利用工业上利用2SO2SO2

16、2(g)+O(g)+O2 2(g)=2SO(g)=2SO3 3(g)(g)制制SOSO3 3 ，但，但尾气中仍含有较高浓度的尾气中仍含有较高浓度的SOSO2 2，这是什么原因造成的，这是什么原因造成的？为了提高生产效率并增大？为了提高生产效率并增大SOSO2 2的利用率，以下方法的利用率，以下方法中哪些是有效的？中哪些是有效的？1.1.增大增大SOSO2 2的浓度。的浓度。2.2.增大增大O O2 2的浓度。的浓度。3.3.减小减小SOSO2 2的浓度。的浓度。4.4.及时将及时将SOSO3 3移出反应装置。移出反应装置。增大一种反应物的浓度，可以提高其他反应物增大一种反应物的浓度，可以提高其

17、他反应物的转化率，但自身的转化率降低。的转化率，但自身的转化率降低。注意：注意：改变改变固态固态或或液态液态纯净物的量并不影响纯净物的量并不影响V正正、V逆逆的大小，化学平衡的大小，化学平衡不移动不移动。只要只要增大增大浓度，新平衡的速率一定浓度，新平衡的速率一定大于大于原平原平衡衡二、温度对化学平衡的影响：（红棕色）（红棕色） （无色）（无色）【实验【实验2-72-7】2NO2NO2 2(g) = (g) = N N2 2O O4 4 (g) (g) H H = = - -5 56.96.9 KJ KJ/mol/mol升高升高 变深变深 变大变大降低降低 变浅变浅 变小变小 正正向移动向移动

18、( (放热方向放热方向) ) 逆向移动逆向移动( (吸吸热方向热方向) )升高温度升高温度, ,正、逆反应速率正、逆反应速率都增大，都增大，对吸热对吸热反应更有利，反应更有利，v v吸吸vv放放 平衡向吸热方向移动。平衡向吸热方向移动。V吸吸= V放放t1 t VV吸吸V放放降低降低温度温度, ,正、逆反应速率正、逆反应速率都减小，都减小，对放热对放热反应更有利，反应更有利，v v放放vv吸吸 平衡向放热方向移动。平衡向放热方向移动。V吸吸= V放放t1 t VV吸吸V放放对于反应对于反应2X(g) + Y(g) 2Z(g) 2X(g) + Y(g) 2Z(g) H= +QH= +Q若若降低降

19、低温度，则能使（温度，则能使（ ） A A、反应速率、反应速率减小减小，Y Y的转化率的转化率减小减小 B B、反应速率增大，、反应速率增大，Y Y的转化率的转化率减小减小 C C、反应速率、反应速率不变不变，Y Y的转化率的转化率增大增大 D D、反应速率减少，、反应速率减少，Y Y的转化率的转化率增大增大 勒沙特列原理勒沙特列原理如果改变影响平衡的条件（如浓度、压强、如果改变影响平衡的条件（如浓度、压强、或温度）等，平衡将向或温度）等，平衡将向减弱这种改变的方向减弱这种改变的方向移动。移动。增大增大反应物浓度，平衡正向移动（反应物浓度反应物浓度，平衡正向移动（反应物浓度减小减小的方向）的方

20、向）增大增大生成物浓度，平衡逆向移动（生成物浓度生成物浓度，平衡逆向移动（生成物浓度减小减小的方向）的方向）升高升高温度温度, , 平衡向吸热方向移动（温度平衡向吸热方向移动（温度降低降低的方的方向）向）降低降低温度温度, , 平衡向放热方向移动（温度平衡向放热方向移动（温度升高升高的方的方向）向）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移动的结果只能是减弱条件改变所产生的效果，但不能回到原平衡状态。注意：三、压强对化学平衡的影响：增大压强，平衡向着压强减小的方向移动增大压强，平衡向着压强减小的方向移动a aA(A(g g) ) + + b bB(B(g g) ) c cC(

21、C(g g) ) + + d dD(D(s s) )若：若：a+bc a+bc 平衡正向移动平衡正向移动若：若：a+bc a+bp增大增大吸吸正反应方向正反应方向PA的的转转化化率率阅读课本：阅读课本：29表格，你能得出什么结论？表格，你能得出什么结论？ 在一定温度下，可逆反应无论从正反应开始，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，也不管反应物起始浓度大小，达还是从逆反应开始，也不管反应物起始浓度大小，达到平衡后，其浓度商的值为常数到平衡后，其浓度商的值为常数 - - 化学平衡常数化学平衡常数(K)(K)一、化学平衡常数：一、化学平衡常数：对于可逆反应：对于可逆反应：aA

22、+ bB = cC + dD CCc c D Dd dAAa a B Bb b K =1.K1.K与反应开始的方向无关与反应开始的方向无关, ,与反应物的与反应物的初始浓初始浓度无关度无关, ,但与但与温度有关温度有关. .2.2.化学平衡关系式中只包括化学平衡关系式中只包括气态气态物质和物质和溶液溶液中中各溶质的浓度。如：各溶质的浓度。如：CaCOCaCO3 3(s)(s)= = CaO(s)+CaO(s)+ COCO2 2(g)(g) K K = = COCO2 2 COCO2 2(g)+(g)+ H H2 2(g)(g)= = CO(g)+CO(g)+ H H2 2O(l)O(l) 注意

23、注意:K K = = COCOCOCO2 2HH2 2 N N2 2(g)(g)+ + 3H 3H2 2(g)(g)= = 2NH2NH3 3(g) (g) K K1 1 = = 1/2N1/2N2 2(g)+ 3/2H(g)+ 3/2H2 2(g)(g)= NH NH3 3(g) (g) K K2 2 = = 3 3、同一化学反应，可以用不同的化学反应式、同一化学反应，可以用不同的化学反应式来表示，其平衡常数的值不同。来表示，其平衡常数的值不同。 NHNH3 3 2 2 N N2 2HH2 2 3 3 NHNH3 3 N N2 2 1/21/2HH2 2 3/23/2 K K1 1 = K=

24、 K2 22 24 4、正、逆反应的平衡常数互为倒数。、正、逆反应的平衡常数互为倒数。5 5、多步反应的总反应的平衡常数等于分步平衡、多步反应的总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积：常数之乘积： 2NO(g)+ O2NO(g)+ O2 2(g)(g)= 2NO 2NO2 2 K K1 1 2NO2NO2 2(g)(g)= N N2 2O O4 4(g) K(g) K2 2 总：总：2NO(g)+2NO(g)+ O O2 2(g)(g)= = N N2 2O O4 4(g) (g) K K K = KK = K1 1 K K2 2 平衡常数的意义：平衡常数的意义： 根据根据平衡常数平衡常数(K

25、)(K)和和浓度商浓度商(Q)(Q)的相对大小判断反的相对大小判断反应进行的方向：应进行的方向：对于可逆反应：对于可逆反应：aA + bB = cC + dD CCc c D Dd dAAa a B Bb b K =K =CCc c D Dd dAAa a B Bb b Q Q = =反应达到反应达到平衡平衡时时 未平衡时未平衡时当：当：Q = K Q = K 时，说明反应处于时，说明反应处于平衡平衡状态状态当：当：Q K Q K 时，说明反应在逆向进行时，说明反应在逆向进行当：当：Q K Q K 时，说明反应在正向进行时，说明反应在正向进行K K值增大，则正反应为吸热反应；值增大，则正反应为吸热反应；K K值减小，则正反应为放热反应。值减小，则正反应为放热反应。升高温度：升高温度：K K值越大，表示反应进行的程度越大，值越大，表示反应进行的程度越大， 反应物转化率也越大。反应物转化率也越大。K K 10105 5 时，正反应进行得基本完全。时，正反应进行得基本完全。K 10K 10-5-5 时时, , 正反应基本没有进行。正反应基本没有进行。3 3、判断反应进行的程度；、判断反应进行的程度；化学平衡常数值是可逆反应进行程度的标志化学平衡常数值是可逆反应进行程度的标志 例例如如: : N N2 2 + + O O2 2 = = 2NO2NO K=10K=10