化学平衡(选修4)课件

1、2-3 化学平衡,【知识回顾】什么是可逆反应？可逆反应有什么特点？,一、可逆反应,1、定义： 2、表示方法：,在同一条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的反应,3、特点：,参加反应的物质不能完全转化,可逆反应中，反应物与生成物共存,4、速率关系,即：可逆反应中， v(正)之比等于系数比； v(逆)之比也等于系数比,【思考】某可逆反应的H100 kJ/mol，下列有关该反应的叙述正确的是 A正反应活化能小于100 kJ/mol B逆反应活化能一定小于100 kJ/mol C正反应活化能不小于100 kJ/mol D正反应活化能比逆反应活化能大100 kJ/mol,【乐学七中】P

2、67,二、化学平衡,1、化学平衡状态的建立,溶解平衡的建立,【实验探究】将CuSO4粉末逐渐加入到20 mL水的烧杯中到烧杯底部有适量晶体出现,起始： 中间： 最终：,v(溶)最大 v(析) 0,v(溶)逐渐减小，v(析) 逐渐增大， 但v(溶)v(析),v(溶)v(析)0，即达到溶解平衡状态,v(溶),v(析),v(溶)v(析)0,化学平衡的状态建立,【思考】当可逆反应达到限度的时候，反应体系中各物质的浓度有什么特点？,定义：,在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态，就叫做化学平衡状态，简称化学平衡,【思考】根据前面的分析，请大家思考：化

3、学平衡研究的对象是什么？,定义：,在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态，就叫做化学平衡状态，简称化学平衡,2、化学平衡的特征, 化学平衡研究的对象是可逆反应,【思考】当反应达到平衡时，有什么特点？,定义：,在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态，就叫做化学平衡状态，简称化学平衡,2、化学平衡的特征, 化学平衡研究的对象是可逆反应, 化学反应处于化学平衡状态时，正反应速率等于逆反应速率，但都不等于零，即：同一物质的v(正)v(逆)0,【思考】反应是否还在进行？为什么？,定义：,在一定条件

4、下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态，就叫做化学平衡状态，简称化学平衡,2、化学平衡的特征, 化学平衡研究的对象是可逆反应, 化学反应处于化学平衡状态时，正反应速率等于逆反应速率，但都不等于零，即：同一物质的v(正)v(逆)0,【思考】平衡状态下的反应体系中各成分的量是否发生变化？, 化学平衡是动态平衡，反应处于平衡状态时，化学反应仍在进行，反应并没有停,定义：,在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态，就叫做化学平衡状态，简称化学平衡,2、化学平衡的特征, 化学平衡研究的对象是可逆反应, 化学反

5、应处于化学平衡状态时，正反应速率等于逆反应速率，但都不等于零，即：同一物质的v(正)v(逆)0,【思考】平衡能否一直保持不变？, 化学平衡是动态平衡，反应处于平衡状态时，化学反应仍在进行，反应并没有停, 化学反应处于化学平衡状态时，反应化合物中各组分的浓度保持一定，体积分数保持一定（即不再发生改变）,定义：,在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态，就叫做化学平衡状态，简称化学平衡,2、化学平衡的特征, 化学平衡研究的对象是可逆反应, 化学反应处于化学平衡状态时，正反应速率等于逆反应速率，但都不等于零，即：同一物质的v(正)v(逆)0, 化学

6、平衡是动态平衡，反应处于平衡状态时，化学反应仍在进行，反应并没有停, 化学反应处于化学平衡状态时，反应化合物中各组分的浓度保持一定，体积分数保持一定（即不再发生改变）, 化学平衡是有条件的平衡状态，当外界条件变化，原有的化学平衡被破坏，直到建立新的化学平衡。,逆：,等：,动：,定：,变：,3、化学平衡的标志,微观标志：,v(A正)v(A逆)0,实质,宏观标志：,反应混合物中个组分的浓度和体积分数保持不变,3、化学平衡的标志,微观标志：,v(A正)v(A逆)0,实质,宏观标志：,反应混合物中个组分的浓度和体积分数保持不变,4、化学平衡状态的判断,v(A正)v(A逆)0，只要能证明此即可,反应混合

7、物中各组成成分的质量分数保持不变,【归纳】判断一个反应是否达到平衡方法：,微观方面：,同一物质： 不同物质：,v(A正)v(A逆)0,标出v方向，要方向相反且v比等于系数比,宏观方面：,【乐学七中】P68,5、有关化学平衡的计算,5、有关化学平衡的计算,【问题探究】当外界条件改变时，已经建立的化学平衡会不会发生什么变化？,v(正),v(逆),v(正)v(逆),三、化学平衡的移动,1、定义： 2、化学平衡移动的原因,可逆反应中旧化学平衡的破坏、新化学平衡的建立过程,一定条件下 的化学平衡,平衡被破坏,新条件下的 化学平衡,本质：,v(正)v(逆),v(正)v(逆),v(正)v(逆),现象：,各组

8、分浓度 保持一定,各组分浓度 保持新的一定,【学与问】如果外界条件的改变使得v(正)、v(逆)同等程度地改变，平衡是否发生移动？,反应混合物中各组分的体积分数发生了改变，才能说明化学平衡发生了移动,【思考】当外界条件发生改变时，我们如何才能判断平衡移动的方向？,3、化学平衡移动方向的判定,v(正)v(逆)：,v(正),v(逆),v(正)v(逆),化学平衡向正反应方向（右）移动,3、化学平衡移动方向的判定,v(正)v(逆)：,v(正),v(逆),v(正)v(逆),化学平衡向逆反应方向（左）移动,3、化学平衡移动方向的判定,v(正)v(逆)：,v(正),v(逆),v(正)v(逆),化学平衡不移动,

9、四、外界条件对化学平衡的影响,1、浓度,【现象】 【结论】,橙红色变深,增大产物浓度时平衡向逆反应方向移动,黄色变深,减小产物浓度时平衡向正反应方向移动,溶液变得更红,溶液变得更红,有红褐色沉淀产生 溶液红色变浅,有红褐色沉淀产生 溶液红色变浅,【结论】,增大反应物浓度时平衡向正反应方向移动,减小反应物浓度时平衡向逆反应方向移动,【思考】为什么改变反应物的浓度会引起化学平衡的移动？,增大反应物浓度,v(正),v(逆),v(正)v(逆),一定条件下 的化学平衡 v(正)v(逆),变化瞬间 v(正)增大 v(逆)不变,新条件下 v(正)v(逆),平衡向正反 应方向移动,【思考】为什么改变反应物的浓

10、度会引起化学平衡的移动？,减少生成物浓度,v(正),v(逆),v(正)v(逆),一定条件下 的化学平衡 v(正)v(逆),变化瞬间 v(正)不变 v(逆)减小,新条件下 v(正)v(逆),平衡向正反 应方向移动,【思考】为什么改变反应物的浓度会引起化学平衡的移动？,增大生成物浓度,v(正),v(逆),v(正)v(逆),一定条件下 的化学平衡 v(正)v(逆),变化瞬间 v(正)不变 v(逆)增大,新条件下 v(正)v(逆),平衡向逆反 应方向移动,【思考】为什么改变反应物的浓度会引起化学平衡的移动？,减少反应物浓度,v(正),v(逆),v(正)v(逆),一定条件下 的化学平衡 v(正)v(逆)

11、,变化瞬间 v(正)减小 v(逆)不变,新条件下 v(正)v(逆),平衡向逆反 应方向移动,【思考】是否增加反应物或减少生成物的量都能使平衡向正反应方向移动；增加生成物或减少反应物的量都能使平衡向逆反应方向移动？,否。增大固体或纯液体的量，由于浓度不变，所以平衡不移动,【应用】在化工生产上，往往采用增大容易取得或成本较低的反应物的浓度的方法，使成本较高的原料得到充分的利用,速率时间图,改变反应物浓度,v(正),v(逆),v(正)v(逆),v(正),v(逆),v(正)v(逆),v(正),v(逆),v(正)v(逆),c(反),c(反),改变生成物浓度,v(正),v(逆),v(正)v(逆),v(正)

12、,v(逆),v(正)v(逆),v(正),v(逆),v(正)v(逆),c(产),c(产),改变反应物的浓度，只能使正反应的速率瞬间增大或减小；改变生成物的浓度，只能使逆反应的速率瞬间增大或减小,只要v(正)在上面，v(逆)在下面，即v(正)v(逆)，化学平衡一定向正反应方向移动，反之亦然,速率时间图,改变反应物浓度,v(正),v(逆),v(正)v(逆),v(正),v(逆),v(正)v(逆),v(正),v(逆),v(正)v(逆),c(反),c(反),改变生成物浓度,v(正),v(逆),v(正)v(逆),v(正),v(逆),v(正)v(逆),v(正),v(逆),v(正)v(逆),c(产),c(产),

13、新旧平衡v关系：,增大浓度： 减小浓度：,原平衡 v(正)v(逆),新平衡 v(正)v(逆),原平衡 v(正)v(逆),新平衡 v(正)v(逆),【练习】试用“浓度对化学平衡的影响”来解释“用排饱和食盐水法 收集Cl2可以抑制Cl2的溶解”,2、压强,【思考】压强的变化如何改变不同反应的v(正)和v(逆)的倍数？,增大压强，NH3 的百分含量增大，平衡向正反应方向移动,【思考】请分析合成氨的反应，找出加压后平衡右移和反应方程式中系数的关系？,【结论】在其他条件不变时：,增大压强，平衡向着气体体积减小的方向移动,减小压强，平衡向着气体体积增大的方向移动,abc改变压强的速率时间图像,v(正),v

14、(逆),v(正)v(逆),P,P,一定条件下 的化学平衡 v(正)v(逆),变化瞬间 v(正)v(逆) 都增大,P增大后 v(正)v(逆),平衡向正反 应方向移动,v(正),v(逆),v(正)v(逆),P,P,abc改变压强的速率时间图像,一定条件下 的化学平衡 v(正)v(逆),变化瞬间 v(正)v(逆) 都增大,P增大后 v(正)v(逆),平衡不移动,在其它条件不变时：,增大压强，会使平衡向着气体体积缩小的方向移动 减小压强，会使平衡向着气体体积增大的方向移动,在其他条件不变时：若反应前后气体体积不变，则平衡不移动,【思考】浓度变化和压强变化的速率-时间图像有何区别？,压强改变的瞬间，正、

15、逆速率都改变，故v-t图像出现“断点” 浓度改变的瞬间，只有浓度发生改变的方向的速率发生变化，v-t图像无“断点”,对于无气体参加的化学平衡，改变压强不能使化学平衡发生移动,充入“无关气体”对平衡的影响,恒容时,充入“无 关气体”,总P增大 但V不变,反应物 浓度不变,v不变,平衡 不移动,恒压时,充入“无 关气体”,V增大,反应物 浓度减小,各气体的 分压减小,平衡向V(g)增 大的方向移动,【结论】压强的改变如果没有引起气体体积的变化，则不能引起平衡的移动。,【学与问】温度的变化对化学反应速率有何影响？v(正)和v(逆)将如何变化？,【学与问】温度的变化如何改变同一反应的v(正)和v(逆)

16、的倍数？,4.2.3.4 温度对化学平衡的影响,【实验现象】温度升高，混合气体颜色加深，NO2浓度增大 温度降低，混合气体颜色变浅，NO2浓度减小,【思考】如何解释这样的现象？,放热反应,v(正),v(逆),v(正)v(逆),T,T,在其他条件不变时：,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,【学与问】升高温度后，化学平衡发生移动，反应速率在移动后与移动前有何关系？,【学与问】分析以上图像，升温和降温对正、逆反应的速率有何影响？,在可逆反应中，温度改变对v(吸)方向的影响程度更大,【学与问】浓度、压强、温度的改变，已经建立的平衡将如何移动？,【归纳】 浓度： 压强： 温度：

17、,c(反)增大 c(生)减小 c(反)减小 c(生)增大,平衡右移,c(反)减小,平衡右移,c(生)增大,平衡左移,c(反)增大,平衡左移,c(生)减小,P增大 P减小,T升高 T降低,平衡向n（或V）减小方向移动,P减小,平衡向n（或V）增大方向移动,P增大,平衡向v(吸)方向,T降低,平衡向v(放)方向,T升高,五、勒夏特列原理,1、定义：如果改变影响平衡的一个条件（如温度、压强、浓度），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动,【学与问】对于一个正在进行的可逆反应，改变其中一个条件（如温度、压强、浓度），平衡应该怎样移动？,勒夏特列原理不适用于未达到平衡的体系,【思考】如何理解“减弱这种改变”

18、这句话？,化学平衡只能削弱外界条件的改变，而不能完全抵消这种改变,2、要点：,五、勒夏特列原理,a、增大某种物质的浓度，化学平衡就向这种物质浓度减小的方向移动,b、增大压强，化学平衡向气体体积减小的方向移动,c、升高温度，化学平衡向吸热方向移动,3、原理的适用范围：,已达平衡的可逆反应,适用条件：,一个能影响平衡移动的外界条件,六、催化剂对化学平衡移动的影响,【思考】催化剂能改变化学反应速率，那么向一个已经达到平衡的反应体系中加入催化剂，平衡将如何移动？,v(正),v(逆),v(正)v(逆),正催,负催,催化剂的使用能以同等程度改变正反应速率和逆反应速率，故对化学平衡移动没有影响，只是能改变反

19、应达平衡所需时间。,【乐学七中】P76,化学平衡的建立，与化学反应的途径无关。到达某种条件下的同一平衡状态有多种实现方式。,1 mol H21 mol I2,2 mol HI,七、等效平衡,1、定义：在相同的条件下，对同一可逆反应，只要起始时加入物质的物质的量不同，而达到平衡时，同种物质的质量分数相同，这样的平衡称为等效平衡。,相同条件：,恒温、恒容或恒温、恒压,不同途径：,正向建立：只加反应物,逆向建立：只加生成物,中间建立：反应物、生成物同时加入,分批加入：反应一段时间再投料,两平衡等效的标志：,达到平衡时，各组分的含量（物质的量分数、质量分数、体积分数等）均对应相等,2、等效平衡的分类：

20、,七、等效平衡,恒温恒容时,当mnpq时，在恒温恒容的条件下，改变起始加入情况，只要通过可逆反应的化学计量数之比换算成反应左右两边同一物质的量与原平衡相同，则两平衡等效,（温容等）,2、等效平衡的分类：,七、等效平衡,恒温恒容时,当mnpq即反应前后气体体积不变的可逆反应，在恒温恒容时，只要反应物（或生成物）的物质的量之比与原平衡相同，则两平衡等效,2、等效平衡的分类：,七、等效平衡,恒温恒压下的等效平衡,在恒温恒压条件下，改变起始加入情况，只要按化学计量数换算成反应式左右两边同一物质的量之比与原平衡相同，则达平衡后与原平衡相同即等效。,（温压比）,恒容条件下，在可逆反应中若气态反应物的浓度均

21、按比例改变，视为加压或减压,八、化学平衡图像,1、有关化学平衡图像的分析思路,看懂图像：,一看 ：面,弄清楚横坐标、纵坐标的含义,二看：线,看清曲线的走向和变化趋势,三看：点,分析原点、交点、转折点、终点等含义,四看：辅助线,等温线、等压线等,五看：量变,判断图像中相关量的关系,联想规律：,外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律,作出判断下结论：,反应物的聚集状态，反应的热效应，气体体积的增大或减小等,v(正),v(逆),v(正),v(逆),比较T1_T2 正反应是_热反应,比较P1_P2 ab_c,先拐先平 数据大,【归纳】百分含量T（或P）图,百分含量T图：,选定任一等压线，可看出随温

22、度升高，A%增大，说明平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应；作一垂直于横轴的直线（等温线），可看出压强增大，A%增大，说明平衡想逆反应方向移动，逆反应为气体体积减小的反应，即：cab,百分含量P图：,选定任一等温线，可看出随压强增大，A%减小，说明平衡向正反应翻译移动，即正反应为气体体积减小的反应，即 cab；作一等压线，可看出随温度升高，A%增大，说明平衡向逆反应翻译移动，逆反应为吸热反应。,等温线,等压线,八、化学平衡常数,【问题探究】当一个可逆反应达到化学平衡状态时，反应物和生成物的浓度之间有怎样的定量关系，请你分析教材P29的表进行归纳,八、化学平衡常数,1、定义：,一定温度下，对于

23、已达平衡的反应体系中，这时各种生成物浓度的系数次方的乘积除以各反应物浓度的系数次方的乘积所得的比值，常用K表示,2、表达式：,3、影响因素：,化学平衡常数只与温度有关，而与反应物或生成物的浓度无关,【练习】设在某温度时，在容积为1 L的密闭容器内，把氮气和氢气两种气体混合，反应后生成氨气。实验测得，当达到平衡时，氮气和氢气的浓度各为2 mol/L，生成氨气的浓度为3 mol/L，求这个反应在该温度下的平衡常数和氮气、氢气在反应开始时的浓度。,4、书写平衡常数关系式的规则,【学与问】在进行有关平衡常数的计算时，对于反应中有固体、纯液体参加的反应，应该如何处理？,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