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文档简介

2.2.3影响化学平衡的因素【复习回顾】

化学平衡状态的特征研究的对象是可逆反应逆v正=v逆≠0等动态平衡动平衡时各组分的浓度保持一定定当外界条件改变,原平衡发生移动变化学平衡状态是可逆反应在一定条件下达到的最大限度而在工业生产中,我们需要让反应物尽可能多的转化为生成物因此,需要通过改变条件,来改变化学平衡化学平衡移动【思考】如何才能改变化学平衡呢?一定条件下的化学平衡v正=v逆

改变条件Q=K反应混合物中各组分的浓度恒定平衡被破坏非平衡状态v正≠

v逆Q≠

K

一段时间新条件下的新化学平衡v正=v逆Q=K反应混合物中各组分的浓度改变反应混合物中各组分的浓度恒定破坏旧平衡建立新平衡化学平衡的移动化学平衡移动1.定义在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态后,如果改变反应条件,平衡状态被破坏,化学体系的物质组成也会随着改变,直至达到新的平衡状态。这种由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程叫做化学平衡的移动(1)研究对象:已建立平衡状态的体系(2)平衡移动的本质原因:改变条件,使

v正≠v逆若v正>v逆平衡向正反应方向移动若v正<v逆若v正=v逆反应达到平衡状态,平衡向不移动平衡向逆反应方向移动(Q>K)(Q<K)(Q=K)外界条件改变后,平衡一定发生移动吗?2.平衡移动方向的判断化学平衡移动改变哪些因素可以使化学平衡发生移动?lnKθ=-∆rHmRT+CθQ=cp(C)•

cq(D)

cm(A)•

cn(B)平衡常数K只与温度有关浓度商Q只与浓度有关浓度压强温度催化剂改变温度、或改变浓度可使平衡发生移动影响化学反应速率的因素:浓度对化学平衡的影响【实验2-1】(1)向盛有5mL0.005mol/LFeCl3溶液的试管中加入5mL

0.015mol/LKSCN溶液,溶液呈红色。(2)将上述溶液平均分装在a、b、c三支试管中,向试管b中加入少量铁粉,向试管c中滴加4滴1mol/LKSCN溶液,观察试管b、c中溶液颜色变化,并均与试管a对比。实验试管aFeCl3+KSCN试管b加入少量铁粉试管c滴加4滴KSCN溶液现象

溶液颜色加深溶液颜色变浅溶液保持红色平衡正向移动平衡逆向移动平衡不移动浓度对化学平衡的影响1.利用Q与K的关系解释浓度对化学平衡的影响

Fe+2Fe3+=3Fe2+Fe3+浓度减小加入铁粉Q=Q增大

,Q>K,平衡逆向移动c[Fe(SCN)3]c(Fe3+)·c3(SCN-)C反应物减小SCN-浓度增大加入KSCNC反应物增大Q=c[Fe(SCN)3]c(Fe3+)·c3(SCN-)Q减小

,Q<K,平衡正向移动浓度对化学平衡的影响2.利用v-t图像解释浓度对化学平衡的影响

①增大反应物浓度②减小反应物浓度vtv正v逆vtv正v逆t1v′正v′逆v(正)瞬间增大v(逆)随之增大v(正)>

v(逆),反应正向移动新图像在原图像上方t1v′逆v′正v(正)瞬间减小v(逆)随之减小v(正)<

v(逆),反应逆向移动新图像在原图像下方浓度对化学平衡的影响2.利用v-t图像解释浓度对化学平衡的影响③增大生成物浓度④减小生成物浓度

vtv正v逆t1v(逆)瞬间增大v(正)随之增大v(正)<

v(逆),反应逆向移动新图像在原图像上方v′逆v′正vtv正v逆t1v′正v′逆v(逆)瞬间减小v(正)随之减小v(正)>

v(逆),反应正向移动新图像在原图像下方浓度对化学平衡的影响3.浓度对化学平衡的影响在其他条件不变的情况下,反应物浓度减小或者生成物浓度增加,化学平衡向逆反应方向移动;反应物浓度增加或者生成物浓度减小,化学平衡向正反应方向移动。注意(1)改变固体或纯液体的用量,反应速率不变,平衡不移动(2)反应物浓度越大,反应速率越快,达到平衡的时间就越短(3)只要是增大浓度,无论是增大反应物浓度还是生成物浓度,

新平衡状态下的速率一定大于原平衡状态下的速率(4)反应物有两种或两种以上时,增大一种反应物的浓度,

可提高另一反应物的转化率,而自身转化率降低课堂练习1.工业制硫酸涉及下面的重要反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),实际生产中,常用过量的空气与成本较高的SO2反应,为什么?催化剂增大氧气浓度,使平衡正向移动,提高SO2转化率在工业生产中,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。与反应有关的气体或溶液中实际参加反应的离子的浓度发生改变,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?

D

课堂练习【导学】42压强对化学平衡的影响【实验2-2】如图2-6所示,用50mL注射器吸入约20mLNO2与N2O4的混合气体(使注射器的活塞处于Ⅰ处),将细管端用橡胶塞封闭。然后把活塞拉到Ⅱ处,观察管内混合气体颜色的变化。当反复将活塞从Ⅱ处推到Ⅰ处及从Ⅰ处拉到Ⅱ处时,观察管内混合气体颜色的变化实验体系压强增大体系压强减小现象结论颜色先变深后又变浅颜色先变浅后又变深变深:c(NO2)瞬间增大又变浅:压强增大,平衡向正反应方向移动,c(NO2)又减小变浅:c(NO2)瞬间减小又变深:压强减小,平衡向逆反应方向移动,c(NO2)又增大

(红棕色)(无色)压强对化学平衡的影响1.利用Q与K的关系解释压强对化学平衡的影响

(红棕色)(无色)压缩容器体积,增大压强同温度下压强各物质浓度(mol·L-1)浓度商(Q)NO2N2O4容器容积:Vp1ab压缩容积至V/2ba2=

KQ1=2p12a2b2b(2a)2b2a2Q2===K/2即Q2<

K,向正反应方移动压强对化学平衡的影响1.利用Q与K的关系解释压强对化学平衡的影响

(红棕色)(无色)扩大容器体积,减小压强同温度下压强各物质浓度(mol·L-1)浓度商(Q)NO2N2O4容器容积:Vp1ab扩大容积至2Vba2=

KQ1=即Q2>

K,向逆反应方移动½p1½a½b()22ba2Q2==½b½a=2K压强对化学平衡的影响

正反应方向:

逆反应方向:气体分子数减小的反应气体分子数增大的反应

减小压强,化学平衡向气体体积增大的方向移动在其他条件不变的情况下①增大压强,化学平衡向气体体积减小的方向移动

2.压强对平衡移动的影响②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③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。压强对化学平衡的影响3.利用v-t图像解释压强对化学平衡的影响

(1)若m+n>p+q①增大压强(减小体积)vtv正v逆t1v′正v′逆v(正)、v(逆)均增大,v(正)增大程度更大v(正)>

v(逆),反应正向移动新图像在原图像上方②减小压强(增大体积)vtv正v逆t1v′逆v′正v(正)、v(逆)均减小,v(正)减小程度更大v(正)<

v(逆),反应逆向移动新图像在原图像下方压强对化学平衡的影响3.利用v-t图像解释压强对化学平衡的影响

(2)若m+n<p+q①增大压强(减小体积)②减小压强(增大体积)vtv正v逆t1v′逆v′正v′逆v′正vtv正v逆t1压强对化学平衡的影响3.利用v-t图像解释压强对化学平衡的影响

(3)若m+n=p+q①增大压强(减小体积)②减小压强(增大体积)vtv正v逆t1vtv正v逆t1不移动v′正=v′逆对于反应前后气体总体积相等的反应,改变压强只能改变反应速率,但平衡不移动不移动v′正=v′逆压强对化学平衡的影响4.惰性气体对化学平衡的影响(1)恒温恒容条件原平衡体系充入惰性气体体系总压增大各组分浓度不变平衡不移动(2)恒温恒压条件原平衡体系充入惰性气体容器容积增大,各气体分压减小,各组分浓度同倍数减小相当于原平衡减压平衡向气体体积增大的方向移动(3)若反应前后气体分子数不改变当向平衡体系充入“惰性”气体时,无论任何情况下平衡都不发生移动压强对化学平衡的影响【归纳总结】(1)改变压强的实质是改变浓度。适应用于有气体参与的反应(2)对同一个反应,压强越大,反应速率越快,达到平衡的时间越短(3)当压强增大,v正和v逆都增大;当压强减小,v正和v逆都减小,

因此v-t图像是不连续的若反应前后气体分子数不相等:若反应前后气体分子数相等:压强增大,平衡向气体体积缩小方向移动压强减小,平衡向气体体积增大方向移动压强仅改变速率,但平衡不移动(4)通入无关气体时:①恒温恒容:平衡不移动②恒温恒压:等效于减压课堂练习【课本】42

CD体积扩大瞬间,c(A)=0.25mol/L,新平衡,c(A)=0.30mol/L说明压强减小,平衡逆向移动因此逆方向为气体体积增大的方向,x+y>z温度对化学平衡的影响【实验2-3】如图2-7所示,把NO2和N2O4的混合气体通入两只连通的烧瓶。然后用弹簧夹家住乳胶管;把一只烧瓶浸泡在热水中,另一只浸泡在冰水中。观察混合气体的颜色变化。实验浸泡在热水中浸泡在冷水中现象结论

红棕色无色颜色变深平衡逆移颜色变浅平衡正移升高温度,平衡向吸热方向移动降低温度,平衡向放热方向移动其他条件不变时,温度对化学平衡的影响1.利用Q与K的关系解释温度对化学平衡的影响【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:放热反应,T↑,K↓;吸热反应,T↑,K↑

实验QKQ与K相对大小平衡移动方向升高温度降低温度不变减小Q>K逆向不变增大Q<K正向温度对化学平衡的影响2.温度对化学平衡的影响温度降低,化学平衡向放热反应的方向移动大量实验表明,在其他条件不变的情况下温度升高,化学平衡向吸热反应的方向移动②任何化学反应都伴随着能量的变化(放热或吸热),所以任意可逆反应的化学平衡状态都受温度的影响,即:温度变化,平衡一定移动①温度升高,化学反应速率加快,达到平衡的时间越短温度对化学平衡的影响3.利用v-t图像解释温度对化学平衡的影响

①升高温度②降低温度vtv正v逆t1v′逆v′正v(正)、v(逆)均增大,v(逆)增大程度更大v(逆)>

v(正),反应逆向移动新图像在原图像上方vtv正v逆t1v′正v′逆v(正)、v(逆)均减小,v(逆)减小程度更大v(正)>

v(逆),反应正向移动新图像在原图像下方温度对化学平衡的影响3.利用v-t图像解释温度对化学平衡的影响

①升高温度②降低温度vtv正v逆t1v′正v′逆vtv正v逆t1v′逆v′正改变温度,v-t图象是不连续的课堂练习【课本】42

D课堂练习【课本】42

<>温度越高,反应速率越快,达到平衡所需时间越短则:t2>t1温度升高,SO3体积分数减小平衡逆向移动,则逆方向为吸热反应正方向△H<0对于放热反应,温度升高K减小故:K1>K2课堂练习【课本】42

c(CH3OH)·c(H2O)c(CO2)·c3(H2)b<温度升高,甲醇产率降低,平衡逆向移动催化剂对化学平衡的影响但改变反应达到平衡所需的时间。催化剂降低反应活化能加快化学反应速率同等程度地改变v正和v逆化学平衡不移动活化能E活化能E’即催化剂不能改变达到平衡状态的反应混合物的组成1.催化剂对化学平衡的影响催化剂对化学平衡的影响2.催化剂对化学平衡影响相关图像vtv正v逆t1v′正=v′逆加入催化剂,正逆反应速率同等程度增大化学平衡不移动

生成物含量tt1t2先拐先平,使用催化剂催化剂对化学平衡的影响3.催化剂对化学平衡的影响规律其他条件不变,使用正催化剂,降低反应所需的活化能,正、逆反应速率同时增大,且增大的倍数相同,化学平衡不移动不能改变反应热不改变反应物的平衡转化率,不改变平衡时各物质的百分含量但能改变反应达到化学平衡所需的时间,能使单位时间内反应物的转化率增大【注意】一般说的催化剂都是指的正催化剂,即可以加快反应速率。

特殊情况下,也可使用负催化剂,减慢反应速率。

BA.①②④

B.①④⑥

C.②③⑥

D.③⑤⑥课堂练习【导学】44【归纳总结】

影响化学平衡的因素改变的外界条件(其他条件不变)化学平衡移动的方向浓度增大反应物浓度或减小生成物浓度减小反应物浓度或增大生成物浓度压强(有气体参加的反应)Δn(g)≠0增大压强(减小容器的容积)减小压强(增大容器的容积)Δn(g)=0改变压强温度升高温度降低温度催化剂向正反应方向移动向逆反应方向移动向气体分子体积减小的方向移动向气体分子体积增大的方向移动平衡不移动向吸热反应方向移动向放热反应方向移动同等程度地改变v正、v逆,平衡不移动勒夏特列原理1.内容法国化学家勒夏特列曾总结一条经验规律——勒夏特列原理如果改变影响平衡的一个因素(如参加反应物质的浓度、温度、或压强等),平衡就能够向减弱这种改变的方向移动2.适用范围任何动态平衡体系(如:溶解平衡、电离平衡等),未平衡状态及非可逆反应不能用此来分析3.平衡移动的结果平衡移动结果是“减弱”这种改变,而不能“消除”这种改变,更不能“扭转”这种改变只适用于判断“改变一个条件”时平衡移动的方向勒夏特列原理【思考】如何理解外界因素改变,平衡朝着“减弱这种改变”的方向移动?改变反应条件化学平衡移动方向移动规律增大反应物浓度减小反应物浓度增大压强减小压强

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