《化学平衡》课件3.ppt

1、第二章第三节,化学平衡,什么是饱和溶液？,什么是饱和溶液？,在一定温度下，在一定量的溶剂里， 不能再溶解某种溶质的溶液，叫做这种 溶质的饱和溶液。,什么是饱和溶液？,在一定温度下，在一定量的溶剂里， 不能再溶解某种溶质的溶液，叫做这种 溶质的饱和溶液。,饱和溶液中溶质的溶解 过程完全停止了吗？,?,什么是饱和溶液？,在一定温度下，在一定量的溶剂里， 不能再溶解某种溶质的溶液，叫做这种 溶质的饱和溶液。,饱和溶液中溶质的溶解 过程完全停止了吗？,?,溶解平衡的建立,溶解平衡的建立,固体溶质,溶解,结晶,溶液中溶质,溶解平衡的建立,固体溶质,溶解,结晶,溶液中溶质,开始：溶解速率 结晶速率,溶解平

2、衡的建立,固体溶质,溶解,结晶,溶液中溶质,开始：溶解速率 结晶速率,溶解速率 = 结晶速率,溶解平衡的建立,固体溶质,溶解,结晶,溶液中溶质,开始：溶解速率 结晶速率,溶解速率 = 结晶速率,达到溶解平衡，形成硫酸铜饱和溶液,溶解平衡的建立,固体溶质,溶解,结晶,溶液中溶质,开始：溶解速率 结晶速率,溶解速率 = 结晶速率,达到溶解平衡，形成硫酸铜饱和溶液,达到溶解平衡后，溶解与结晶没有停止，只是速率 相等。溶解平衡是一种动态平衡。,溶解平衡的建立,固体溶质,溶解,结晶,溶液中溶质,可逆反应与不可逆反应,可逆反应与不可逆反应,1. 什么是可逆反应？,可逆反应与不可逆反应,1. 什么是可逆反应

3、？,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，叫做可逆反应。,可逆反应与不可逆反应,什么是可逆反应？,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，叫做可逆反应。,可逆反应与不可逆反应,什么是可逆反应？,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，叫做可逆反应。,注意：可逆反应总是不能进行到底， 得到的总是反应物与生成物的混合物。,化学平衡状态,化学平衡状态,化学平衡状态,V正,化学平衡状态,V正,化学平衡状态,V正,V逆,化学平衡状态,V正,V逆,化学平衡状态,t1,V正,V逆,化学平衡状态,t1,V逆,V正

4、,=,V正,V逆,化学平衡状态,t1,V逆,V正,=,V正,V逆,化学平衡状态,化学平衡状态,t1,V逆,V正,=,V正,V逆,化学平衡状态,反应仍在进行，但是各物质（反应物和生成物） 的浓度均保持不变，达到动态平衡，这就是 化学平衡状态。,一、化学平衡,一、化学平衡,二.化学平衡的特征,逆研究的对象是可逆反应 等即正反应速率和逆反应速率相等 动正、逆反应速率相等但不为0，化学 平衡为一动态平衡 同相同条件下，无论从正反应或从逆 反应开始，只要用量相当，都能达到相同 的平衡状态。 定条件一定时，平衡体系中各组分的 含量保持不变 变改变条件，平衡一般要发生移动， 直至建立新的平衡,二.化学平衡的

5、特征,以xA(g)+yB(g),三、可逆反应达到化学平衡状态的标志,化学反应达到平衡状态的标志：,zC(g)为例，分析,以xA(g)+yB(g),三、可逆反应达到化学平衡状态的标志,化学反应达到平衡状态的标志：,zC(g)为例，分析,速率：v正 = v逆,以xA(g)+yB(g),三、可逆反应达到化学平衡状态的标志,化学反应达到平衡状态的标志：,zC(g)为例，分析,速率：v正 = v逆 （即任何一种物质的生成速率等于 其消耗速率）,以xA(g)+yB(g),三、可逆反应达到化学平衡状态的标志,化学反应达到平衡状态的标志：,zC(g)为例，分析,速率：v正 = v逆 （即任何一种物质的生成速率

6、等于 其消耗速率） 各组分的含量保持不变,以xA(g)+yB(g),三、可逆反应达到化学平衡状态的标志,化学反应达到平衡状态的标志：,zC(g)为例，分析,间 接,混合气体的总压强、总体积、总物 质的量不随时间的延长而改变(x+yz),间 接,混合气体的总压强、总体积、总物 质的量不随时间的延长而改变(x+yz) 混合气体的颜色、密度、平均摩尔 质量不随时间的延长而改变,间 接,混合气体的总压强、总体积、总物 质的量不随时间的延长而改变(x+yz) 混合气体的颜色、密度、平均摩尔 质量不随时间的延长而改变,间 接,注意：某一可变物理量不再随时间改变而 改变即表明达到平衡状态。,化学平衡的移动,

7、思考：反应条件改变是如何影响化学平衡？,一定条件下的化学平衡v正 v逆，反应混合物中各组分的含量恒定,条件改变,反应速率改变，且变化量不同,非平衡状态平衡被破坏 v正 v逆，反应混合物中各组分的含量不断变化,一定时间后,新条件下的新化学平衡v正 v逆，反应混合物中各组分的含量恒定,平衡状态,平衡状态,化学平衡的移动,一、化学平衡的移动,1、概念：改变外界条件，破坏原有的平衡状态，建立起新的平 衡状态的过程。,3、移动的原因：外界条件发生变化。,4、移动的方向:,若V正V逆 ，,平衡向正反应方向移动。,平衡不移动。,若V正V逆 ，,平衡向逆反应方向移动。,若V正V逆 ，,2、研究对象: 已达到平

8、衡的可逆反应体系,浓 度,温 度,压 强,催化剂,【思考】 如何通过改变条件来打破旧平衡？,可通过改变影响反应速率的条件来打破原有平衡， 建立新平衡。,1、浓度变化对化学平衡的影响,活动与探究,二、影响化学平衡的因素,橙色变黄色,减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动,黄色变橙色,增大生成物浓度，平衡向逆反应方向移动,已知铬酸根和重铬酸根离子间存在如下平衡：,V正V逆 平衡正向移动,结论：在其他条件不变的情况下，增大反应物浓度或减小生成物的浓度都可使平衡向正反应方向移动。,浓度引起平衡移动的相关图象,V逆V正 平衡逆反应方向移动,结论：在其他条件不变的情况下，增大生成物浓度或减小反应物的浓度都可

9、使平衡向逆反应方向移动。,浓度引起平衡移动的相关图象,注意,1、改变固体或纯液体的用量，对化学平衡无影响。,2、判断平衡移动方向的唯一依据是V正 与 V逆 的相对大小。,V正 V逆 时 平衡向 方向移动,V正 V逆 时 平衡向 方向移动,正反应,逆反应,3、在溶液中进行的反应，如果是稀释溶液，反应物浓度减小，生成物浓度减小， V(正) 、V(逆)都减小，但减小的程度不同，总的结果是化学平衡向反应方程式中化学计量数之和大的方向移动,练习1、在密闭容器中进行下列反应,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：,不移动,不变,（2）增加碳，平衡 , C(co) .,（1）增加CO2，

10、平衡_，(co) _。,正向移动,增大,2、压强变化对化学平衡的影响,正向移动,逆向移动,逆向移动,正向移动,不移动,不移动,提醒：若没有特殊说明，压强的改变就默认为改变容器容积的方法来实现，如增大压强，就默认为压缩气体体积使压强增大。,若 m+np+q ,反应前后气体分子数不变的反应,若m+n=p+q , 反应前后气体分子数变化 的反应： 增大压强，平衡往气体分子数减少的方向移动 减小压强，平衡往气体分子数增加的方向移动,压强改变，平衡不发生移动。,结论：,压强引起平衡移动的相关图象,当 m + n p + q时：,当 m + n p + q 时：,增大压强,减小压强,当 m + n = p

11、 + q 时：,练习3、在密闭容器中进行下列反应,达平衡后，改变条件，指定物的浓度及平衡如何变化：,（1）减小密闭容器体积，保持温度不变，则平衡 ; c(CO2) 。,（2）通入N2，保持密闭容器体积和温度不变，则平衡 ; c(CO2) 。,（3）通入N2，保持密闭容器压强和温度不变，则平衡 ; c(CO2) 。,逆向移动,增大,不移动,不变,正向移动,减小,（2）若 m+np+q：,压强改变，平衡不发生移动。,结论：,2、压强变化对化学平衡的影响,对于有气体参与的反应：,密闭容器充入”稀有气体” a、恒压 即”减压” ; b、恒容 速率不变，平衡不移动.,注意：,(红棕色),(无色),气体变

12、深,气体变浅,平衡向逆反应 方向移动,平衡向正反应 方向移动,3、温度变化对化学平衡的影响,2NO2(气) N2O4(气) H=-56.9kJ/mol,溶液变蓝,溶液变粉红色,平衡向正反应 方向移动,平衡向逆反应 方向移动,温度对化学平衡的影响,在其它条件不变的情况下： 温度升高，会使化学平衡向着吸热反应的方向移动； 温度降低，会使化学平衡向着放热反应的方向移动。,规律:,1、温度升高时，正逆反应速率均（ ），但 ，故平衡向 方向移动； 2、温度降低时，正逆反应速率均（ ），但 ，故平衡向 方向移动；,增大,(吸) (放),吸热反应,减小,(吸) (放),放热反应,温度变化对化学平衡影响的相关

13、图像：,V吸 V放 平衡向吸热方向移动,V放V吸 平衡向放热方向移动,催化剂同等程度的改变正、逆反应速率 （V正V逆） 使用催化剂，对化学平衡无影响。,催化剂能缩短平衡到达的时间,4、催化剂对化学平衡的影响:,V正,V逆,例.（2004年广东18）右图曲线a表示放热反应X(g)+Y(g) Z(g)+M(g)+N(s)进行过程中X的转化率随时间变化的关系。若要改变起始条件，使反应过程按b曲线进行，可采取的措施是（ ） A升高温度 B加大X的投入量 C加催化剂 D减小体积,向正向移动,向逆向移动,向气体数目缩小移动,向气体数目增大移动,向吸热方向移动,向放热方向移动,使反应物浓度减小,使生成物浓度

14、增大,使反应物浓度增大,使生成物浓度减小,使压强减小,使压强增大,使温度降低,使温度升高,化学平衡移动小结:,改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强、温度）平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。,三、化学平衡移动原理（勒夏特列原理）,概念的理解： 影响平衡的因素只有浓度、压强、温度三种； 原理的适用范围是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； 定性角度：平衡移动的方向为减弱外界改变的方向。,定量角度：平衡移动的结果只能减弱（不可能抵消） 外界条件的变化。,1根据图219的数据，分析温度和压强改变是如何影响合成氨的平衡的?,N2(g)3H2(g

15、) 2NH3 (g),达到平衡时平衡混合物中NH3的含量V（N2）V（H2）13,四、化学平衡移动原理应用合成氨工业,问题1：写出合成氨的化学反应方程式，并说明这个反应有什么特点？,N2+3H2 2NH3 H92.4kJmol1,特点： a、可逆反应 b、正反应放热 c、正反应是气体分子数目减小的反应。,问题2：请同学们分析工业生产主要要考虑哪些问题？,主要：经济效益与社会效益,基本要求： a、反应快 b、原料利用率高 c、单位时间内产量高,问题3：分别从化学反应速率和化学平衡两个角度分析合成氨的合适条件。,高 温,高 压,使 用,高 压,低 温,无 影 响,合成氨的工艺流程如图224所示。在

16、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。,问题4：工业上合成氨的合适条件到底怎样？,使用催化剂：这样可以大大加快化学反应速率，提高生产效率，也提高了经济效益； 选择合适的温度：500左右，该温度是为合成氨催化剂的活性温度； 选择合适的压强: 2.01075.0107Pa，该压强下进行生产，对动力、材料、设备等来说正合适。 将氨气及时分离出来 循环操作过程,合成氨的适宜条件,化学平衡常数,54.57,54.62,54.21,54.42,根据表中的数据计算

17、出平衡时 的值，并分析其中规律。,通过分析实验数据得出： 1、温度不变时， 为常数, 用K表示；,2、常数K与反应的起始浓度大小无关； 3、常数K与平衡正向建立还是逆向建立无关即与平衡建立的过程无关。,aA + bB cC + dD,一、化学平衡常数定义：,在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数）。,二、平衡常数的数学表达式,化学平衡常数同阿伏加德罗常数以及物理中的万有引力常数一样都是一个常数，只要温度不变，对于一个具体的可逆反应就对应一个具体的常数值。,课堂练习： 写出下列各反应的平衡常数

18、K的表达式 (1) 2NO2（g） N2O4（g） (2) N2O4（g） 2NO2（g） (3) CaCO3（s） CaO（s）+CO2（g）,三、平衡常数使用注意事项,1、化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度变化无关；,2、反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，由于其浓度可看做常数“1”而不代入公式,例 CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(l),K=c(CO)/c(CO2) c(H2),3、化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关,例如：N2+3H2 2NH3的K1值 与1/2N2+3/2H2 NH3的K2值不一样,K1 = K22,三、平衡常数使用注意事项,化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变。若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，尽管是同一个反应，平衡常数也会改变。,2NO (g) + O2 (g) 2NO2 K1 2NO2 (g) N2O4 K2 2NO (g) +O2(g) N2O4 (g) K,思考：K与K1、K2的关系,K=k1K2,四、平