化学平衡的移动上课用

专题2

化学反应速率与化学平衡

第三单元化学平衡的移动合成氨历史

合成氨的工业生产实验室研究到工业生产，大约经历了几代科学家150年的努力才成功。1795年科学家试图常压下合成氨但失败了。19世纪下半叶，法国化学家勒夏特列第一个试图高压合成氨，但由于混进了氧气，引起了爆炸而以放弃了。

那么在什么样的温度压强和催化剂最合适呢？德国化学家.哈伯不盲从权威靠实验来探索，经过锲而不舍的努力，终于在1909年,用锇催化剂将氮气与氢气在17.5～20MPa和500～600℃下直接合成，反应器出口得到8％的氨,影响生产效率。为此，哈伯又将未参与反应的气体循环方法。由于金属锇价格贵，问题又转向寻找合适的催化剂。在德国化学家博施带领下用2500种不同的催化剂进行了6500次试验，终于研制成功价廉易得的铁催化剂，也开发了适用的高压设备。1912年在德国建成世界上第一座日产30t合成氨的装置，由于哈伯和博施的突出贡献，他们分别获得1918、1931年度诺贝尔化学奖。

在1升容器内，发生2SO2+O22SO32体积SO21体积O2500℃，

101KPa,V2O55min后SO2—6％O2—3％SO3—91％10min后反应达到了平衡状态有那些特征?“逆、等、动、定、变”SO2—6％O2—3％SO3—91％V正=V逆≠0条件改变

平衡1建立新平衡破坏旧平衡一定时间化学平衡的移动原来反应状态：v正=v逆达到平衡状态如果条件改变：使反应速率发生变化

1、v正=v逆，则平衡不移动

2、v正>v逆，则平衡

3、v正<v逆，则平衡′V正≠V逆′不平衡V正=V逆≠0′′平衡2正向移动逆向移动

那些条件的变化对化学反应速率产生影响，将产生什么样的影响？1、浓度：增加反应物浓度，可以加快正反应速率2、温度：升高温度，可以加快正逆反应速率3、压强：（对于有气体参加的反应）增大压强，可以加快反正逆应速率4、催化剂：使用正催化剂，可以同等程度的加快正逆反应速率一、浓度对化学平衡的影响已知铬酸根和重铬酸根离子间存在如下平衡：2CrO42－＋2H＋

Cr2O72－＋H2O黄色橙色实验步骤实验现象实验结论实验一向试管中加入4mLK2Cr2O7溶液滴加NaOH溶液数滴,观察变化.实验二将上述溶液分成两份,向其中一份滴加HNO3溶液,和另一份对比,观察变化.溶液由橙色变黄色减少反应物浓度平衡向逆方向移动溶液由黄色变橙色增大反应物浓度平衡向正方向移动

大量实验表明，在其他条件不变的情况下，

增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，平衡向正反应方向移动；

减小反应物的浓度或增大生成物的浓度，平衡向逆反应方向移动。结论1二、压强对化学平衡的影响根据图2－21的数据，分析压强改变是如何影响合成氨的平衡的?N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)二、压强对化学平衡的影响2．对于某些有气体参与的可逆反应，通过改变反应容器的体积来改变体系的压强，有可能使平衡发生移动。

请写出下列可逆反应的平衡常数表达式，利用反应物与生成物浓度的变化来解释增大或减小体系的压强对平衡的影响。结论2：增大压强，平衡向气体分子数目减小的方向移动；减少压强，平衡向气体分子数目增大的方向移动反应前后气体分子数目不变的反应，(即等容反应)改变压强，平衡不发生移动；从化学平衡常数解释上述结论根据图2－21的数据，分析温度改变是如何影响合成氨的平衡的?N2＋3H22NH3△H<0三、温度对化学平衡的影响结论:温度升高,平衡向逆方向移动.三、温度对化学平衡的影响Co2+＋4Cl－

CoCl42－

△H>0粉红色

蓝色结论:温度升高,平衡向正方向移动.N2＋3H22NH3△H<0结论:温度升高,平衡向逆方向移动.吸热的方向吸热的方向结论3：大量实验研究表明，在其他条件不变的情况下，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动；降低温度，化学平衡向放热反应方向移动。2NO2N2O4△H?红棕色

无色请设计实验并分析说明该反应放热还是吸热?

增大(减小)反应物浓度或减小(增大)生成物浓度，平衡朝着正(逆)反应方向移动；增大(减小)体系压强，平衡朝着气态物质减少(增多)的方向移动；升高(降低)体系温度，平衡朝着吸(放)热方向移动。早在1888年，法国科学家勒夏特列就发现了这其中的规律，并总结出著名的勒夏特列原理，也叫化学平衡移动原理：改变影响化学平衡的一个因素，平衡将向能够减弱这种改变的方向移动。四、催化剂对化学平衡的影响

催化剂降低了反应的活化能，正反应的活化能降低，逆反应的活化能也降低，正反应的活化分子百分数增加几倍，逆反应的活化分子百分数也增加几倍，正逆反应速率增加的倍数相等，加催化剂，不能使平衡发生移动，只影响到达平衡的时间。N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)△H＝－92.4kJ·mol－1已知N2与H2反应合成NH3是一个可逆反应，其热化学方程式为：

合成氨的工艺流程如图2－24所示。在工业生产中，可以通过以下途径来提高合成氨的产率。请利用有关知识分析采取这些措施的原因。

1．向反应器中注入过量N2。

2．采用适当的催化剂。

3．在高压下进行反应。

4．在较高温度下进行反应。练习与实践1．在硫酸工业中有如下反应：请回答以下问题：(1)为什么在生产上要用过量的空气?(2)为什么要使用催化剂?(3)为什么不在高温下进行反应?2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)△H<0练习与实践2．在一定条件下，反应：在一密闭体系中达到化学平衡。(1)请写出该反应的平衡常数表达式：(2)请说明改变下列条件时，平衡如何移动。a．保持压强不变，升高温度；b．保持温度不变，缩小容器的体积；c．保持体积不变，通入氢气。H2(g)＋I2(g)2HI(g)△H<0练习与实践3．某一化学反应，反应物和生成物都是气体，改变下列条件一定能使化学平衡向正反应方向移动的是()A．增大反应物浓度B．减小反应容器的体积C．增大生成物浓度D．升高反应温度2．压强变化不会使下列化学反应的平衡发生移动的是()A.Fe2O3(g)＋3CO(g)2Fe(s)＋3CO2(g)B.N2＋3H22NH3C.2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)D.C(s)＋CO2(g)2CO(g)练习与实践3．已知化学反应2A(?)+B(g)2C(?)达到平衡，当增大压强时，平衡向逆反应方向移动，则()A．A是气体，C是固体B．A、C均为气体C．A、C均为固体D．A是固体，C是气体练习与实践4．反应A(g)+3B(g)2C(g)△H<0达平衡后，将气体混合物的温度降低，下列叙述中正确的是()A．正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向正反应方向移动B．正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡向逆反应方向移动C．正反应速率和逆反应速率都减小，平衡向正反应方向移动D．正反应速率和逆反应速率都减小，平衡向逆反应方向移动练习与实践5．一定条件下，二氧化氮和四氧化二氮之间存在下列平衡：

2NO2(g)N2O4在测定NO2的相对分子质量时，下列条件中测定结果误差最小的是()A．温度130℃、压强3.03×105PaB．温度25℃、压强1.01×105PaC．温度130℃、压强5.05×104PaD．温度0℃、压强5.05×104pa练习与实践6．在一密闭容器中，反应aA(g)bB(g)达平衡后，保持温度不变