2.2.3 影响化学平衡的因素 课件 高二上学期化学人教版选择性必修1

第一章化学反应的热效应第二章化学反应速率与化学平衡第二节

化学平衡第3课时

影响化学平衡的因素学习目标1．通过外界条件对可逆反应速率的影响，掌握化学平衡移动的内在因素。2．通过实验探究，掌握浓度、压强、温度影响化学平衡移动的规律。3．了解催化剂影响化学反应速率的实质，并进一步探讨对化学平衡的影响，从而了解催化剂在化工生产中的应用。情景导入

人体血液中的血红蛋白(Hb)可与O2结合生成HbO2，因此具有输氧能力。若肺中吸入CO会发生反应

CO＋HbO2

O2＋HbCO，HbCO浓度达HbO2浓度的0.02倍时，会使人智力受损。改变外界条件，平衡状态会发生移动为什么在发生煤气中毒时，把患者转移到空气流通处，中毒情况可得到缓解，同时尽快拨打120，转移至有高压氧舱治疗的医院，你能解释其中的原因吗？任务一化学平衡的移动一、化学平衡的移动改变外界条件，破坏原有的平衡状态，建立新的平衡状态的过程。1、概念：旧的化学平衡原平衡被破坏条件改变一定时间新的化学平衡破坏旧平衡建立新平衡υ正=υ逆υ正≠υ逆υ'正=υ'逆原因本质化学平衡的移动改变影响化学反应速率的条件如何改变化学平衡状态呢？任务一化学平衡的移动2、影响反应速率的因素：浓度压强温度催化剂外界条件改变，化学平衡就一定移动吗？②υ正＞υ逆：平衡向正反应方向移动③υ正＜υ逆：平衡向逆反应方向移动①υ正＝υ逆：平衡不移动一、化学平衡的移动如何根据浓度商Q与K判断？QC＜K，平衡向正反应方向移动QC＝K，处于平衡状态,不移动QC＞K，平衡向逆反应方向移动时间/min012345678c(N2)10.90.80.750.70.70.70.70.7c(H2)32.72.42.252.12.12.12.12.1c(NH3)00.20.40.50.60.60.60.60.6（1）此条件下4min达到了化学平衡，此时增加N2的浓度到0.8mol·L-1，化学平衡如何移动？（2）此时增加NH3的浓度到0.8mol·L-1，化学平衡如何移动？（3）此时减小N2的浓度到0.6mol·L-1，化学平衡如何移动？（4）此时减小NH3的浓度到0.4mol·L-1，化学平衡如何移动？利用Q与K比较判断化学平衡移动的方向【例1】若其他条件不变，改变反应物或生成物的浓度，化学平衡移动的结果N2(g)+3H2(g)2NH3(g)若其他条件不变时，增大反应物浓度或减小生成物的浓度，Q减小，使得Q＜K，反应不再平衡，向正反应方向移动。若其他条件不变时，减小反应物浓度或增大生成物的浓度，Q变大，使得Q＞K，反应不再平衡，向逆反应方向移动。如何通过实验证明？Q

＝cp(C)•

cq(D)

cm(A)•

cn(B)任务二探究浓度对化学平衡的影响任务二探究浓度对化学平衡的影响实验原理：Fe3+

(浅黄色)+3SCN-(无色)⇌

Fe(SCN)3(红色)实验用品：

1mol/LKSCN溶液、0.005mol/LKSCN溶液、1mol/LFeCl3溶液、0.005mol/LFeCl3溶液、KCl固体，铁粉；试管，烧杯，胶头滴管实验目的：利用所给试剂，验证改变某一种物质浓度对平衡的影响情况。【实验验证】实验方案：增大浓度的方法预测实验现象减小浓度的方法预测实验现象

滴加高浓度FeCl3溶液红色加深滴加高浓度KSCN溶液红色加深加入铁粉(2Fe3+＋Fe＝3Fe2+)温度等其他因素不变，只改变一种物质的浓度。保持溶液总体积(基本)不变，使其他粒子浓度不变。红色变浅任务二探究浓度对化学平衡的影响①先建立一个平衡体系②改变某一物质浓度，观察实验现象，判断平衡移动方向在小烧杯中加入等体积的0.01mol/LFeCl3溶液与0.01mol/LKSCN溶液，静置一段时间，待溶液颜色不变。将上述混合溶液平均分成五份，分别置于5支试管中，编号。实验操作：123451234添加1mol/LFeCl3溶液添加1mol/LKSCN溶液添加KCl固体少量铁粉5实验编号12345改变因素

实验现象

平衡移动方向增大c(Fe3+)增大c(SCN-)减小c(Fe3+)参与反应的微粒浓度不变起对照作用红色变深红色变深平衡正移平衡正移红色变浅红色不变平衡逆移平衡不移动红色不变平衡不移动实验编号12345改变因素

实验现象

平衡移动方向Q与K的变化增大c(Fe3+)增大c(SCN-)减小c(Fe3+)参与反应的微粒浓度不变起对照作用红色变深红色变深平衡正移平衡正移红色变浅红色不变平衡逆移平衡不移动红色不变平衡不移动【理论分析1】从Q、K关系解释平衡的移动？Fe3＋＋3SCN－

Fe(SCN)3Q

＝c[Fe(SCN)3]

c(Fe3+)•

c3(SCN-)Q减小,K不变,Q增大,K不变,Q>KQ<KQ减小,K不变,Q<K归纳：浓度对化学平衡的影响

mA(g)＋nB(g)

pC(g)＋qD(g)一定条件下：Q和K的相对大小与平衡移动的关系图QQQKKKQ<KQ=K

Q>K平衡正移平衡逆移增大反应物浓度减小反应产物浓度减小反应物浓度增大反应产物浓度Q＝cp(C)•

cq(D)

cm(A)•

cn(B)＝任务二探究浓度对化学平衡的影响注意(1)增加固体或纯液体的量平衡不移动。(2)只有改变实际参加反应的离子浓度对平衡才有影响，如：增加KCl固体的量平衡不移动。FeCl3＋3KSCNFe(SCN)3+3KClFe3+＋3SCN-

Fe(SCN)3任务二探究浓度对化学平衡的影响●●v'正v'逆v'正=v'逆增大反应物的浓度vt0●●v正v逆t1C反↑⇒v正瞬↑v逆未变

⇒v逆＜v正

⇒正移【图象分析】根据前面的分析，画出改变条件后的速率——时间图象举一反三：课后自主分析当减小反应物浓度、增大生成物浓度、减小生成物浓度时的速率时间图像，并判断平衡移动方向。任务二探究浓度对化学平衡的影响任务二探究浓度对化学平衡的影响学以致用请从化学平衡移动的角度解释，利用高压氧舱治疗一氧化碳中毒的原理。反应CO＋HbO2O2＋HbCO在工业生产中，适当增大廉价的反应物的浓度,使化学平衡向正反应方向移动，可提高价格较高的原料的转化率，从而降低生产成本。2NH3

N2

＋3H2

催化剂高温、高压思考：对于工业合成氨的反应，为了降低成本、提高产率可以采取哪些措施？①适当提高N2的比例②及时将NH3从反应混合物中分离出去【学以致用】完成教材P56第1个表格任务二探究浓度对化学平衡的影响学习评价1、在密闭容器中进行反应：CO2(g)+C(s)⇋2CO(g)△H>0达到平衡后，改变下列条件，则指定物质的浓度及平衡如何变化？(1)增大c(CO2)，平衡________,c(CO)______。(2)加入更多碳，平衡

,c(CO)

。(3)增大c(CO)，平衡________,c(CO2)

。正向移动增大逆向移动增大不移动不变与反应有关的气体或溶液中实际参加反应的离子的浓度，才会影响平衡。平衡不移动，因为KCl不参与反应。2、在一定条件下，可逆反应3KSCN+FeCl3⇋Fe(SCN)3+3KCl达到平衡，若在体系中加KCl晶体，平衡是否移动？为什么？【实验预测1】2NO2(g)N2O4(g)红棕色无色ΔH

＜0

T/KK/（mol-1·L）3330.6012986.80任务三探究温度对化学平衡的影响根据信息，预测温度改变对化学平衡移动有怎样的影响。达到平衡时：c(N2O4

)c2(NO2)Q==KK↑Q<K平衡正向移动(放热方向)降低温度K↓Q＞K平衡逆向移动(吸热方向)升高温度红棕色变浅红棕色加深任务三探究温度对化学平衡的影响【实验验证】任务三探究温度对化学平衡的影响实验原理实验操作

实验现象浸泡在热水中浸泡在冷水中结论红棕色2NO2(g)N2O4(g)

ΔH=－56.9kJ/mol热水冷水红棕色加深红棕色变浅升高温度，向逆反应方向移动降低温度，向正反应方向移动任务三探究温度对化学平衡的影响实验解释实验结论实验内容QKQ与K相对大小平衡移动方向升高温度降低温度增大不变不变减小Q>KQ<K逆向正向思考：在温度的影响中，是Q在变还是K在变？回顾温度对K的影响：2NO2(g)N2O4(g)

ΔH=－56.9kJ/mol其他条件不变时，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。放热反应，T↑，K↓；吸热反应，T↑，K↑T↑⇒v正↑、v逆↑⇒v'(逆)>v'(正)

⇒平衡向吸热方向移动正反应为吸热反应：升高温度使K增大，Q不变，Q<K混合物受热时，速率均(增大)，但△v(吸热)>△v(放热)，平衡向吸热方向移动

分析温度变化对吸热反应速率的影响（化学反应平衡常数）●●v'逆v'正v'正=v'逆vt0●●v正v逆t1任务三探究温度对化学平衡的影响【图象分析】根据前面的分析，画出改变条件后的速率——时间图象2NO2(g)N2O4(g)ΔH

＜0

【学以致用】完成教材P56第2、3个表格任务三探究温度对化学平衡的影响学习评价3、反应：A(g)＋3B(g)⇌2C(g)

ΔH＜0达到平衡后，将反应体系的温度降低，下列叙述中正确的是（

）A.正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向右移动B.正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡向左移动C.正反应速率和逆反应速率都减小，平衡向右移动D.正反应速率和逆反应速率都减小，平衡向左移动C催化剂对化学平衡的影响催化剂可以同等程度地改变正、逆反应速率，催化剂不改变达到平衡状态的反应混合物的含量，因此对化学平衡的移动没有影响，但可以改变反应达到平衡所需的时间。催化剂降低反应的活化能，正反应的活化能降低，逆反应的活化能也降低正逆反应的活化分子百分数增加倍数相同，正逆反应速率增加的倍数也相等。任务四探究催化剂对化学平衡的影响v'(正)＝v'(逆)正催化剂用v—t图像分析催化剂对化学平衡的影响

t1时刻，加入催化剂，v′正、v′逆同等倍数增大，则v′正＝v′逆，平衡不移动。

一般的催化剂指的正催化剂，可以加快反应速率；特殊情况下，也可使用负催化剂，减慢反应速率。任务四探究催化剂对化学平衡的影响即加入催化剂，化学平衡不移动当其他条件不变时：加入催化剂不能改变达到化学平衡状态时反应混合物的组成，但是使用催化剂能改变反应达到化学平衡所需的时间。工业生产往往使用催化剂，其目的是什么？加快化学反应的速率，提高单位时间内的产量。当其他条件不变时，加入催化剂不能改变达到化学平衡状态时反应混合物的组成、百分含量、平衡转化率；但能改变反应达到化学平衡所需的时间。任务四探究催化剂对化学平衡的影响任务五

认识勒夏特列原理

如果改变影响平衡的一个因素（如温度、压强及参加反应的物质的浓度），平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。这就是勒夏特列原理，也称化学平衡移动原理。二、勒夏特列原理任务五

认识勒夏特列原理总之就是，平衡会朝着跟你“对着干”的方向移动。增加某物质浓度，升温，加压减小某物质浓度，降温，减压这种改变新平衡c.b.旧平衡a.这种改变新平衡c.b.旧平衡a.二、勒夏特列原理减弱但不抵消举个例子原平衡（100℃）升温到200℃吸热反应方向移动新平衡（温度介于100-200℃之间）减弱但不抵消减弱（降温）

①

原理的适用范围是适用于任何动态平衡体系（如：溶解平衡、电离平衡等）③

平衡移动的结果只能减弱（不可能抵消）外界条件的变化。注意:②适用条件：，只有一项条件变化的情况（温度或压强或一种物质的浓度），当多项条件同时发生变化时，情况比较复杂；任务五

认识勒夏特列原理二、勒夏特列原理总之就是，平衡会朝着跟你“对着干”的方向移动。2.下列事实不能用勒夏特列原理解释的是①工业合成氨，反应条件选择高温②实验室可以用排饱和食盐水的方法收集氯气③使用催化剂可加快SO2转化为SO3的速率④硫酸工业中，增大O2的浓度有利于提高SO2的转化率A.②③ B.②④C.①③

D.①④该反应为放热反应，升温，平衡左移，不利于氨气的生成，不能用勒夏特列原理解释Cl2＋H2O⇌H＋＋Cl－＋HClO，饱和食盐水中大量Cl－使平衡逆向移动，氯气溶解量减小催化剂不影响平衡移动，只能加快化学反应速率，不能用勒夏特列原理解释增大反应物浓度，平衡正向移动，能增大SO2的转化率，可用勒夏特列原理解释C学习评价压强的改变，可能影响反应体系中多种物质的浓度。如果减小压强(增大容积)以下反应各物质的浓度会如何变化?浓度商会如何变化?同温度下压强各物质浓度(mol·L-1)浓度商(Q)NO2N2O4容器容积：Vp1ab增大容积至2V(红棕色)(无色)2NO2(g)N2O4(g)½

p1½

a½

b()22ba2Q2＝＝½b½aba2＝

KQ1＝通过计算Q2＝2K

，

即Q2＞

K向逆反应方移动。任务六探究压强对化学平衡的影响【理论分析】任务六探究压强对化学平衡的影响你能根据理论分析结果，结合勒夏特列原理预测压强对2NO2(g)⇌

N2O4(g)平衡的影响吗？实验现象预测增大压强，减小压强，颜色先变深再变浅，最后比原来深颜色先变浅再变深，最后比原来浅任务六探究压强对化学平衡的影响【实验验证】图2-6压强对平衡的影响向逆反应方向移动容积增大物质浓度瞬间减小颜色变深NO2浓度增大减小压强(红棕色)(无色)2NO2(g)N2O4(g)原平衡气颜色变浅实验分析移动致“相应条件”变化：压强变大但最后比之前要小增大压强(红棕色)(无色)2NO2(g)N2O4(g)向正反应方向移动容积减小物质浓度瞬间增大颜色变浅NO2浓度减小原平衡气颜色变深实验分析移动致“相应条件”变化：压强变小但最后比之前要大思考1：

该反应中反应前后的气体的n又什么变化特点？

在其他条件不变的情况下压强对化学平衡的影响①增大压强，化学平衡向气体体积减小的方向移动。②减小压强，化学平衡向气体体积增大的方向移动。该反应正反应方向是气体分子数减小的反应该反应逆反应方向是气体分子数增大的反应思考2：

1L密闭的容器中，发生反应I2(g)+H2(g)⇌2HI(g)，达到平衡时，各物质的物质的量依次为2mol、1mol、2mol，此时压缩体积为原先的一半，化学平衡将向哪个方向移动？说明预测理由。(尝试利用Q与K的关系)

Q=Kc，平衡不移动③对于反应前后气体分子数目不变的反应，改变压强平衡不移动

对于反应前后气体分子数目不变的反应，在一定温度下，增大体系压强(减小容器容积)，虽然平衡不移动，但各气体的浓度也同等倍数增大，正、逆反应速率倍数增大。思考3：当压强变化时，此时正、逆反应速率如何变化?思考4：

对于只有固体或液体参加的反应，体系压强的改变会使化学平衡移动吗?固态或液态物质的体积受压强影响很小，可以忽略不计。④当平衡混合物中都是固态或液态物质时，改变压强后化学平衡一般不发生移动。固态液态气态思考5：某一温度下，在一体积可变的密闭容器中，可逆反应：2NO2(g)N2O4(g)达到平衡。请分析在下列两种情况下，平衡是否发生移动，如何移动？1.保持该容器的体积不变，向该平衡体系中充入氩气2.保持该容器的压强不变，向该平衡体系中充入氩气平衡向左移动平衡不发生移动P↑⇒v正↑、v逆↑⇒v正增大更多

⇒v'(正)>v'(逆)

⇒平衡向正向移动●●v'正v'逆v'正=v