第六章揭示化学反应速率和平衡之谜PPT讲稿.ppt

第六章揭示化学反应速率和平衡之谜第1页，共64页，编辑于2022年，星期三第2页，共64页，编辑于2022年，星期三6.1 化学反化学反应为什么有应为什么有快有慢快有慢第3页，共64页，编辑于2022年，星期三 举出几例你在生活中所遇到举出几例你在生活中所遇到与化学反应快慢有关的事例与化学反应快慢有关的事例演示实验演示实验钠、镁分别与水的反应钠、镁分别与水的反应分析观察到的实验现象分析观察到的实验现象一、化学反应有快有慢一、化学反应有快有慢第4页，共64页，编辑于2022年，星期三 决定化学反应速率的因素，既有反应物本身决定化学反应速率的因素，既有反应物本身的性质，又有外界条件。的性质，又有外界条件。决定决定化学化学反应反应快慢快慢的因的因素素内因内因外因外因反应物本身反应物本身的性质的性质外界条件外界条件（如温度、压强、（如温度、压强、（如温度、压强、（如温度、压强、浓度、催化剂）浓度、催化剂）浓度、催化剂）浓度、催化剂）第5页，共64页，编辑于2022年，星期三二、化学反应速率二、化学反应速率1、化学反应速率的含义、化学反应速率的含义 化学反应速率是用来衡量化学反应进行化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢的尺度。快慢的尺度。它与两个因素有关：它与两个因素有关：一个是反应的一个是反应的时间时间；另一个是反应物或生成物的另一个是反应物或生成物的浓度浓度。反应物浓度随着反应的进行而不断减小，反应物浓度随着反应的进行而不断减小，生成物浓度随着反应的不断进行而增大。生成物浓度随着反应的不断进行而增大。第6页，共64页，编辑于2022年，星期三2、化学反应速率的表示、化学反应速率的表示 化学反应速率用化学反应速率用单位时间单位时间（如每秒，每分，（如每秒，每分，每小时）内反应物每小时）内反应物浓度的减小浓度的减小或生成物或生成物浓度的增大浓度的增大来表示。来表示。某一物质的化学反应速率的计算式为：某一物质的化学反应速率的计算式为：v=c t试根据以上计算式推出试根据以上计算式推出v 的单位是什么？的单位是什么？mol/(Ls);mol/(Lmin);mol/(Lh)第7页，共64页，编辑于2022年，星期三 在容积为在容积为2L的一密闭容器中充入一定量的的一密闭容器中充入一定量的A2气气体和体和B2气体，在一定条件下发生如下反应：气体，在一定条件下发生如下反应：A2(g)+B2(g)2C(g)，反应前，容器中，反应前，容器中A2为为0.1mol，经，经2s后测得后测得A2为为0.06mol，求，求A2在这在这2s内的平均内的平均反应速率。反应速率。V(A2)=2=0.01mol/(Ls)0.120.062 那么，那么，B2和和C在这在这2s内的平均反应速内的平均反应速率如何计算？率如何计算？V(B2)=V(A2)=0.01mol/(Ls)V(C)=2V(A2)=0.02mol/(Ls)第8页，共64页，编辑于2022年，星期三 从上例可以看出，用不同物质表示从上例可以看出，用不同物质表示同一反应时，反应速率同一反应时，反应速率不一定相等不一定相等。化学方程式中某些物质的系数化学方程式中某些物质的系数不不同，表示它们的浓度变化值同，表示它们的浓度变化值不不同，同，则分别用这些物质表示其化学反应则分别用这些物质表示其化学反应速率就速率就不不同；同；化学方程式中某些物质的系数化学方程式中某些物质的系数相相同，表示它们的浓度变化值同，表示它们的浓度变化值相相同，则分别用这些物质表示其化学同，则分别用这些物质表示其化学反应速率就反应速率就相相同。同。第9页，共64页，编辑于2022年，星期三 结论：结论：对同一反应，各物质的反对同一反应，各物质的反应速率之比等于化学方程式中各物应速率之比等于化学方程式中各物质前面的系数比。质前面的系数比。mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)V(A)mV(B)nV(C)pV(D)q=需指出：用不同物质表示同一反应时，尽管其化学需指出：用不同物质表示同一反应时，尽管其化学反应速率的数值不一定相同，但这个化学反应的快反应速率的数值不一定相同，但这个化学反应的快慢是一定的。慢是一定的。第10页，共64页，编辑于2022年，星期三例题：反应例题：反应4NH3+5O2 4NO+6H2O 在在5升的密闭容器中进行，升的密闭容器中进行，30秒后，秒后，NO 的物的物质的量增加了质的量增加了0.3mol，此反应的平均反应，此反应的平均反应速率用速率用NO来表示为多少？若用来表示为多少？若用O2的浓度的浓度变化来表示此反应速率是多少？变化来表示此反应速率是多少？v(NO)=0.002mol/(Ls)v(O2)=0.0025mol/(Ls)第11页，共64页，编辑于2022年，星期三注意：注意：1、在同一反应体系中用不同的物质来表示反应速在同一反应体系中用不同的物质来表示反应速率时，其数值是可以不同的，但是这些数值都表示率时，其数值是可以不同的，但是这些数值都表示同一个反应速率。因此化学反应速率的表示必须说同一个反应速率。因此化学反应速率的表示必须说明用哪种物质来做标准。明用哪种物质来做标准。2、用同一反应体系中不同物质表示同一速率用同一反应体系中不同物质表示同一速率时，其数值比一定等于化学方程式中相应的化时，其数值比一定等于化学方程式中相应的化学计量数之比。学计量数之比。3、一般来说，化学反应的速率随着反应的进行可一般来说，化学反应的速率随着反应的进行可不断变化。因此某一时间段内的反应速率实际是指不断变化。因此某一时间段内的反应速率实际是指这一时间段内的平均速率，而不是指瞬时速率。这一时间段内的平均速率，而不是指瞬时速率。第12页，共64页，编辑于2022年，星期三 练习一：反应练习一：反应 A+3B=2C+2D 在四种不在四种不同条件下的反应速率为：同条件下的反应速率为：(1)v(A)=0.3mol/(Ls)(2)v(B)=0.6mol/(Ls)(3)v(C)=0.4mol/(Ls)(4)v(D)=0.45mol/(Ls)则该反应速率的快慢顺序为则该反应速率的快慢顺序为。(1)(4)(2)=(3)所以比较反应速率大小时，不仅要看反应所以比较反应速率大小时，不仅要看反应速率数值本身的大小，还要结合化学方程式中速率数值本身的大小，还要结合化学方程式中物质的化学计量数的大小来说明。物质的化学计量数的大小来说明。第13页，共64页，编辑于2022年，星期三 练习二：在练习二：在25时，向时，向100mL含含HCl 14.6g的的盐酸中，放入盐酸中，放入5.6g铁粉，反应进行到铁粉，反应进行到2s时收集到氢时收集到氢气气1.12L(标况标况)，之后反应又进行了，之后反应又进行了4s，铁粉全溶，铁粉全溶解。若不考虑体积变化，则：解。若不考虑体积变化，则：(1)前前2s内用内用FeCl2表示的平均反应速率为表示的平均反应速率为 ；(2)后后4s内用内用HCl表示的平均反应速率为表示的平均反应速率为 ；(3)前前2s与后与后4s比较，反应速率比较，反应速率 较快，其较快，其原因可能原因可能 。0.25mol/(Ls)0.25mol/(Ls)前前2s前前2s时段盐酸浓度比后时段盐酸浓度比后4s时段大时段大第14页，共64页，编辑于2022年，星期三练习三：练习三：1、在、在2L的密闭容器中，发生下列反应：的密闭容器中，发生下列反应：3A(g)+B(g)=2C(g)+D(g)。若最初加入的。若最初加入的A 和和B 都都是是4mol，在前，在前10sA 的平均反应速率为的平均反应速率为0.12mol/(Ls)，则，则10s时，容器中时，容器中B的物质的量为的物质的量为 。2、一定温度下，向一容积为、一定温度下，向一容积为2L的真空容器的真空容器中加入中加入1mol氮气，氮气，3mol氢气，氢气，3min后测得容器内后测得容器内的压强是起始时压强的的压强是起始时压强的0.9倍，在此时间内用氢气倍，在此时间内用氢气的变化来表示反应速率为的变化来表示反应速率为 。3.2mol0.1mol/(Lmin)第15页，共64页，编辑于2022年，星期三三、影响化学反应速率的因素三、影响化学反应速率的因素反反应应物物浓浓度度温温度度催催化化剂剂气气体体压压强强其其他他因因素素固固体体颗颗粒粒大大小小固体颗粒越细固体颗粒越细,反应速率越快反应速率越快浓度越大浓度越大,反应速率越快反应速率越快气体的压强越大气体的压强越大,反应速率越快反应速率越快加入催化剂能加快加入催化剂能加快反应速率反应速率温度升高温度升高,反应速率加快反应速率加快光、超声波、激光、放射线、电磁波、溶剂、扩散速度等 在分别盛有块状大理石和粉在分别盛有块状大理石和粉状大理石的试管中，同时加入相状大理石的试管中，同时加入相同浓度的稀盐酸，粉状大理石产同浓度的稀盐酸，粉状大理石产生气泡的速率快得多。生气泡的速率快得多。第16页，共64页，编辑于2022年，星期三 外界条件对化学反应速率的影响外界条件对化学反应速率的影响什么是有效碰撞？什么是活化分子？什么是有效碰撞？什么是活化分子？化学反应能发生的先决条件是：反应物分子化学反应能发生的先决条件是：反应物分子(离子离子)之间发生碰撞。但是并不是每次碰撞都能发之间发生碰撞。但是并不是每次碰撞都能发生化学反应，只有具备一定能量的分子生化学反应，只有具备一定能量的分子(离子离子)相互相互碰撞才可能发生反应。碰撞才可能发生反应。有效碰撞：能够发生化学反应的碰撞。有效碰撞：能够发生化学反应的碰撞。活化分子：能够发生有效碰撞的分子。活化分子：能够发生有效碰撞的分子。活化分子百分数：活化分子百分数：（活化分子数（活化分子数/反应物分子数）反应物分子数）100%100%第17页，共64页，编辑于2022年，星期三1、浓度对化学反应速率的影响、浓度对化学反应速率的影响 原因：原因：在其他条件不变时，对某一反应来在其他条件不变时，对某一反应来说，活化分子百分数是一定的，即单位体积内说，活化分子百分数是一定的，即单位体积内的活化分子数与反应物的浓度成正比。所以当的活化分子数与反应物的浓度成正比。所以当反应物的浓度增大时，单位体积内的分子数增反应物的浓度增大时，单位体积内的分子数增多，活化分子数也相应的增多，反应速率也必多，活化分子数也相应的增多，反应速率也必然增大。然增大。规律：其他条件不变时，增大反应物的浓度，规律：其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大反应速率；减小反应物的浓度，可以减可以增大反应速率；减小反应物的浓度，可以减小化学反应的速率。小化学反应的速率。第18页，共64页，编辑于2022年，星期三注意：注意：a、此规律只适用于气体或溶液的反应，对、此规律只适用于气体或溶液的反应，对于纯固体或液体的反应物，一般情况下其浓度是常于纯固体或液体的反应物，一般情况下其浓度是常数，因此改变它们的量不会改变化学反应速率。数，因此改变它们的量不会改变化学反应速率。b、化学反应若是可逆反应，反应物或生成、化学反应若是可逆反应，反应物或生成物的浓度改变，其正反应速率和逆反应速率的改物的浓度改变，其正反应速率和逆反应速率的改变也符合上述规律。变也符合上述规律。c、气体或溶液浓度的改变与反应速率的、气体或溶液浓度的改变与反应速率的关系并不是一概如此，若随着浓度的改变，关系并不是一概如此，若随着浓度的改变，物质的本质发生了变化，那么反应速率的含物质的本质发生了变化，那么反应速率的含义也不同了。义也不同了。第19页，共64页，编辑于2022年，星期三2、压强对反应速率的影响、压强对反应速率的影响原因：原因：对气体来说，若其他条件不变，对气体来说，若其他条件不变，增大压强，就是增加单位体积的反应物的物增大压强，就是增加单位体积的反应物的物质的量，即增加反应物的浓度，因而可以增质的量，即增加反应物的浓度，因而可以增大化学反应的速率。大化学反应的速率。规律：对于有气体参加的反应，若其他规律：对于有气体参加的反应，若其他条件不变，增大压强，反应速率加快；减小条件不变，增大压强，反应速率加快；减小压强，反应速率减慢。压强，反应速率减慢。第20页，共64页，编辑于2022年，星期三注意：注意：a、压强影响，只适用于讨论有气体参加的反应，、压强影响，只适用于讨论有气体参加的反应，当然并不一定全部是气体参加的反应。当然并不一定全部是气体参加的反应。b、压强影响反应速率，必须伴随有压强改变、压强影响反应速率，必须伴随有压强改变时体积的改变现象。否则，压强的变化并没有时体积的改变现象。否则，压强的变化并没有作用到反应的体系上。即压强变则体积变，实作用到反应的体系上。即压强变则体积变，实际是浓度的变化。若容器的体积不变，因为各际是浓度的变化。若容器的体积不变，因为各气体的浓度没有变，则速率不变。如在密闭容气体的浓度没有变，则速率不变。如在密闭容器中通入惰性气体。器中通入惰性气体。第21页，共64页，编辑于2022年，星期三 3、温度对化学反应速率的影响、温度对化学反应速率的影响原因原因：(1)(1)浓度一定时，升高温度，分子的能量浓度一定时，升高温度，分子的能量增加，从而增加了活化分子的数量，反应速率增增加，从而增加了活化分子的数量，反应速率增大。大。(2)(2)温度升高，使分子运动的速度加快，温度升高，使分子运动的速度加快，单位时间内反应物分子间的碰撞次数增加，反应单位时间内反应物分子间的碰撞次数增加，反应速率也会相应的加快。前者是主要原因。速率也会相应的加快。前者是主要原因。规律：其他条件不变时，升高温度，可以增大反规律：其他条件不变时，升高温度，可以增大反应速率，降低温度，可以减慢反应速率。应速率，降低温度，可以减慢反应速率。第22页，共64页，编辑于2022年，星期三注意：注意：a a、温度对化学反应速率的影响对放热反应和、温度对化学反应速率的影响对放热反应和吸热反应都适用。吸热反应都适用。b b、反应若是可逆反应，升高温度时，正反应速率、反应若是可逆反应，升高温度时，正反应速率、逆反应速率都加快，但吸热反应比放热反应增加的逆反应速率都加快，但吸热反应比放热反应增加的程度要大；降低温度时，正反应速率、逆反应速率程度要大；降低温度时，正反应速率、逆反应速率都减小，但吸热反应速率减小的程度比放热反应减都减小，但吸热反应速率减小的程度比放热反应减小的程度要大。小的程度要大。第23页，共64页，编辑于2022年，星期三4、催化剂对化学反应速率的影响、催化剂对化学反应速率的影响 原因：原因：在其他条件不变时，使用催化剂可以在其他条件不变时，使用催化剂可以大大降低反应所需要的能量，会使更多的反应物大大降低反应所需要的能量，会使更多的反应物分子成为活化分子，大大增加活化分子百分数，分子成为活化分子，大大增加活化分子百分数，因而使反应速率加快。因而使反应速率加快。规律：催化剂可以改变化学反应的速率。正催规律：催化剂可以改变化学反应的速率。正催化剂：能够加快反应速率的催化剂。化剂：能够加快反应速率的催化剂。负催化剂：负催化剂：能够减慢反应速率的催化剂。能够减慢反应速率的催化剂。如不特意说明，则指正催化剂。如不特意说明，则指正催化剂。第24页，共64页，编辑于2022年，星期三注意：注意：a、凡是能改变反应速率而自身在化学变化前、凡是能改变反应速率而自身在化学变化前后化学性质和质量没有发生变化的物质叫催化后化学性质和质量没有发生变化的物质叫催化剂。剂。b、同一催化剂能同等程度的改变化学反应的、同一催化剂能同等程度的改变化学反应的速率。速率。c、催化剂中毒：催化剂的活性因接触少量的杂质、催化剂中毒：催化剂的活性因接触少量的杂质而明显下降甚至遭到破坏，这种现象叫催化剂中而明显下降甚至遭到破坏，这种现象叫催化剂中毒。毒。第25页，共64页，编辑于2022年，星期三5、其他如光照、反应物固体的颗粒大小、其他如光照、反应物固体的颗粒大小、电磁波、超声波、溶剂的性质等，也会对电磁波、超声波、溶剂的性质等，也会对化学反应的速率产生影响化学反应的速率产生影响第26页，共64页，编辑于2022年，星期三练习练习1：对于在溶液间进行的反应，对反应速率对于在溶液间进行的反应，对反应速率影响最小的因素是（影响最小的因素是（）A、温度、温度 B、浓度、浓度 C、压强、压强 D、催化剂、催化剂练习练习2：下列条件的变化，是因为降低反应所需的下列条件的变化，是因为降低反应所需的能量而增加单位体积内的反应物活化分子百分数致能量而增加单位体积内的反应物活化分子百分数致使反应速率加快的是（使反应速率加快的是（）A、增大浓度、增大浓度 B、增大压强、增大压强 C、升高温度、升高温度 D、使用催化剂、使用催化剂CD第27页，共64页，编辑于2022年，星期三练习练习3：设设NO+CO2 2CO(正反应吸热正反应吸热)反应速率反应速率为为v1；N2+3H2 2NH3(正反应放热正反应放热)反应速率反应速率为为v2。对于上述反应，当温度升高时，对于上述反应，当温度升高时，v1和和v2变化情况变化情况为（为（）A、同时增大、同时增大 B、同时减小同时减小 C、v1减少减少,v2增大增大 D、v1增大增大,v2减小减小A第28页，共64页，编辑于2022年，星期三练习练习4：KClO3和和NaHSO3间的反应生成间的反应生成Cl-和和SO42-离子的速度与时间关系如图所示，已知反应速率随离子的速度与时间关系如图所示，已知反应速率随c(H+)的增加而加快，试说明的增加而加快，试说明(1)为什么反应开始时，反应速率增大？为什么反应开始时，反应速率增大？(2)反应后期速率降低的主要原因是什么？反应后期速率降低的主要原因是什么？反反应应速速率率时间时间第29页，共64页，编辑于2022年，星期三6.2 反应物如反应物如何尽可能转何尽可能转变成生成物变成生成物第30页，共64页，编辑于2022年，星期三 我们知道,在一定条件下,有的化学反应能够发生,有的化学反应不能发生;有的反应进行得很快,有的反应却进行得很慢.那么,能够发生的化学反应是否能趋于完成,也就是说反应物是否能全部转变成生成物呢?一、可逆反应中的化学平衡一、可逆反应中的化学平衡第31页，共64页，编辑于2022年，星期三1 1、什么是可逆反应？、什么是可逆反应？在同一条件下在同一条件下,既能向正反应既能向正反应方向进行方向进行,同时又能向逆反应方向同时又能向逆反应方向进行的反应进行的反应,叫做可逆反应。叫做可逆反应。注意：可逆反应总是不能进行到底，得注意：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。到的总是反应物与生成物的混合物。NH3H2ONH3H2ONH4OH 我们知道,在一定条件下,有的化学反应能够发生,有的化学反应不能发生;有的反应进行得很快,有的反应却进行得很慢.那么,能够发生的化学反应是否能趋于完成,也就是说反应物是否能全部转变成生成物呢?一、可逆反应中的化学平衡一、可逆反应中的化学平衡第32页，共64页，编辑于2022年，星期三u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，里，不能再溶解某种溶质的溶液，叫做这种溶质的饱和溶液。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？饱和溶液中溶质的溶解过程完全停止了吗？没有！以蔗糖溶解于水为例，蔗糖分子离没有！以蔗糖溶解于水为例，蔗糖分子离开蔗糖表面扩散到水中的速率与溶解在水中开蔗糖表面扩散到水中的速率与溶解在水中的蔗糖分子在蔗糖表面聚集成为晶体的速率的蔗糖分子在蔗糖表面聚集成为晶体的速率相等。相等。第33页，共64页，编辑于2022年，星期三平衡的特征：实验一实验一：探索溶解平衡饱和食盐水饱和食盐水有缺口的大有缺口的大NaCl晶体晶体思考：思考：大大NaCl晶体会溶解吗晶体会溶解吗？大大NaCl晶体的质量有何晶体的质量有何变变 化？化？大大NaCl晶体的形状呢？晶体的形状呢？会溶解会溶解质量不变质量不变形状会改变形状会改变是动态平衡是动态平衡（动）（动）V溶解溶解=V结晶结晶，即，即V正正=V逆逆（等）（等）各组分的含量保持不变各组分的含量保持不变（定）（定）发生在一定条件（温度一定）发生在一定条件（温度一定）下的可逆反应里，随温度的改下的可逆反应里，随温度的改变而发生变化变而发生变化（变）（变）第34页，共64页，编辑于2022年，星期三中学阶段平衡的分类：溶解平衡溶解平衡化学平衡化学平衡电离平衡电离平衡水解平衡水解平衡第35页，共64页，编辑于2022年，星期三即：溶解速率即：溶解速率=结晶速率结晶速率 达到了溶解的平衡状态，达到了溶解的平衡状态，溶解达到最大限度！溶解达到最大限度！一种动态平衡！一种动态平衡！那么，可逆反应的情况又怎样呢？那么，可逆反应的情况又怎样呢？第36页，共64页，编辑于2022年，星期三 V=1L的密闭容器，的密闭容器，800，101.3kPa CO +H2O CO2 +H2 始始 0.1 0.1 0 0 (mol/L)0.5min 0.08 0.08 0.02 0.02 1min 0.06 0.06 0.04 0.04 2min 0.05 0.05 0.05 0.05 4min 0.05 0.05 0.05 0.05催化剂催化剂高温高温第37页，共64页，编辑于2022年，星期三 开始时开始时c(CO)、c(H2O)最大，最大，c(CO2)、c(H2)=0随着反应的进行，随着反应的进行，c(CO)、c(H2O)逐渐减小逐渐减小c(CO2)、c(H2)逐渐增大逐渐增大所以，正反应速率逐渐减小，逆反应速率所以，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，逐渐增大，进行到一定程度，总有那么一刻，进行到一定程度，总有那么一刻，正反应速率正反应速率=逆反应速率逆反应速率，且正反应速率和且正反应速率和逆反应速率的大小不再变化逆反应速率的大小不再变化。COH2O CO2H2第38页，共64页，编辑于2022年，星期三正反应速率正反应速率=逆反应速率逆反应速率正反应正反应速率速率逆反应逆反应速率速率相等相等时间时间速速率率 这时，同一瞬间正反应生成这时，同一瞬间正反应生成CO2和和H2 的分子数等于逆反应消耗的的分子数等于逆反应消耗的CO2和和H2的分子数。的分子数。反应仍在进行，但是四种物质的浓度均保持不变，反应仍在进行，但是四种物质的浓度均保持不变，达到动态平衡，这就是我们要重点掌握的重要概念达到动态平衡，这就是我们要重点掌握的重要概念化学平衡状态。化学平衡状态。第39页，共64页，编辑于2022年，星期三定义：定义：化学平衡状态，就是指化学平衡状态，就是指在一定条件在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应下的可逆反应里，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速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变不变的状态。的状态。强强调调三三点点前提条件：前提条件：可逆反应可逆反应实质：实质：正反应速率正反应速率=逆反应速率逆反应速率标志：标志：反应混合物中各组分的反应混合物中各组分的 浓度保持不变的状态浓度保持不变的状态第40页，共64页，编辑于2022年，星期三有关化学平衡的历史 翻开翻开20世纪的史书，你会发现一个响亮的名世纪的史书，你会发现一个响亮的名字字-弗里茨弗里茨哈伯，德国天才化学家，因对哈伯，德国天才化学家，因对化化学平衡的突出贡献获得学平衡的突出贡献获得1918年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖哈伯在哈伯在1906年使用锇作催化剂在年使用锇作催化剂在200.3个个大气压，大气压，600的高温下，使的高温下，使N2和和H2反应获得反应获得了了8%的的NH3，震动了整个欧洲化学界，震动了整个欧洲化学界；和世；和世界上几乎所有的新发明一样，最先应用的是军界上几乎所有的新发明一样，最先应用的是军事、是战争事、是战争，1914年年1918年的第一次年的第一次世界大战世界大战。正如战后有些著名的军事家。正如战后有些著名的军事家指出那样，如果德国没有哈伯、指出那样，如果德国没有哈伯、没有发现化没有发现化学平衡学平衡，战争恐怕早就结束了，战争恐怕早就结束了-因为哈伯因为哈伯一方面给德国提供了粮食（合成氨发明以前，农作一方面给德国提供了粮食（合成氨发明以前，农作物所需的氨肥主要来自粪便、花生饼、豆饼等），物所需的氨肥主要来自粪便、花生饼、豆饼等），另一方面给德国提供了军火另一方面给德国提供了军火(生产硝铵和黄色炸药生产硝铵和黄色炸药)弗里茨弗里茨 哈伯哈伯化学反应进行的程度问题化学反应进行的程度问题（即化学平衡）（即化学平衡）第41页，共64页，编辑于2022年，星期三化学平衡的研究对象工程师的设想 19世纪后期，人们发现高炉炼世纪后期，人们发现高炉炼铁所排出的高炉气中含有相当量的铁所排出的高炉气中含有相当量的CO，作为工业革命发源地的英国，作为工业革命发源地的英国有些工程师认为有些工程师认为-这是由于这是由于CO和铁矿石的接触时间不长所造成和铁矿石的接触时间不长所造成的，于是在英国耗费了大量资金的，于是在英国耗费了大量资金建造了一个高大的炼铁高炉（如建造了一个高大的炼铁高炉（如图），以增加图），以增加CO和铁矿石的接和铁矿石的接触时间。可是后来发现用这个高触时间。可是后来发现用这个高炉炼铁，所排出的高炉气中炉炼铁，所排出的高炉气中CO的含量并没有减少，你知道为什么的含量并没有减少，你知道为什么吗吗？可逆反应可逆反应第42页，共64页，编辑于2022年，星期三化学平衡状态的理解：用用Ct图象描述化学平衡：图象描述化学平衡：C-tC-t图象：图象：如图：求该反应的化如图：求该反应的化学方程式是：学方程式是：C(mol/L)t(s)0.50.40.30.20.10t1XYZt1时刻达到时刻达到平衡状态平衡状态2Z+X 2Y第43页，共64页，编辑于2022年，星期三V-t图象：图象：如图已知如图已知X和和Y反应生成反应生成Z，反，反应式如下：应式如下：用用Y物质的物质的V正正、V逆逆和时间和时间t 画出反应开始至平衡的大致图画出反应开始至平衡的大致图象？象？化学平衡状态的理解：用用 v vt t 图象描述化学平衡：图象描述化学平衡：VY mol/(L.S)t(s)0V正V逆V正=V逆达平衡状态达平衡状态X(g)+2 Y(g)2Z(g)第44页，共64页，编辑于2022年，星期三2、化学平衡状态的特征、化学平衡状态的特征(1)动动：动态平衡（正逆反应仍在进行）动态平衡（正逆反应仍在进行）(2)等等：正反应速率正反应速率=逆反应速率逆反应速率(3)定定：反应混合物中各组分的浓度保反应混合物中各组分的浓度保 持不变，各组分的含量一定。持不变，各组分的含量一定。(4)变变：条件改变，原平衡被破坏，在条件改变，原平衡被破坏，在 新新的条件下建立新的平衡。的条件下建立新的平衡。第45页，共64页，编辑于2022年，星期三容器内容器内N2、H2、NH3三者共存三者共存 容器内容器内N2、H2、NH3三者浓度相等三者浓度相等容器内容器内N2、H2、NH3的浓度比恰为的浓度比恰为1:3:2t min内生成内生成1molNH3同时消耗同时消耗0.5molN2t min内，生成内，生成1molN2同时消耗同时消耗3molH2能够说明能够说明 N2+3H2 2NH3反应在密闭反应在密闭容器中已达到平衡状态的是容器中已达到平衡状态的是：判断可逆反应是否达到平衡状态？判断可逆反应是否达到平衡状态？某时内断裂某时内断裂3molHH键的同时，断裂键的同时，断裂6molNH键键容器内质量不随时间的变化而变化容器内质量不随时间的变化而变化容器内质量不随时间的变化而变化容器内质量不随时间的变化而变化容器内压强不随时间的变化而变化容器内压强不随时间的变化而变化容器内压强不随时间的变化而变化容器内压强不随时间的变化而变化容器内密度不再发生变化容器内密度不再发生变化容器内密度不再发生变化容器内密度不再发生变化容器内的平均摩尔质量不再发生变化容器内的平均摩尔质量不再发生变化容器内的平均摩尔质量不再发生变化容器内的平均摩尔质量不再发生变化第46页，共64页，编辑于2022年，星期三二、影响化学平衡移动的因素二、影响化学平衡移动的因素第47页，共64页，编辑于2022年，星期三练习练习将将2mol SO2 和和1mol O2充入体积为充入体积为1L的密闭容器中，的密闭容器中，保持一定温度，一段时间后，反应达平衡，测得平保持一定温度，一段时间后，反应达平衡，测得平衡时衡时SO3=1mol/L。画出整个过程的。画出整个过程的v-t图和图和c-t图图vtctV正正V逆逆2.01.00.5第48页，共64页，编辑于2022年，星期三一、化学平衡的移动一、化学平衡的移动一定条件下的化学平衡一定条件下的化学平衡（v v正正 =v=v逆逆）条件改变条件改变原化学平衡被破坏原化学平衡被破坏（v v正正 v v逆逆）一定时间后一定时间后建立新条件下的新化学平衡建立新条件下的新化学平衡(v(v正正=v=v逆逆)第49页，共64页，编辑于2022年，星期三二、影响化学平衡的条件二、影响化学平衡的条件1、浓度对化学平衡的影响、浓度对化学平衡的影响结论：结论：增大反应物浓度平衡向正反应方向移动增大反应物浓度平衡向正反应方向移动图示图示：（达平衡后增大某反应物的浓度）（达平衡后增大某反应物的浓度）vtV正正V逆逆V正正V逆逆原因：当增大反应物浓度，正反应速率增大（此时逆反应速率不变），使得v正v逆，所以平衡向正反应方向移动（新平衡速率大于原平衡速率）。第50页，共64页，编辑于2022年，星期三 增加反应物浓度或减少生成物浓度，化学平衡向正反应方向移动！增加生成物浓度或减少反应物浓度，化学平衡向逆反应方向移动！FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+3KClFeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl第51页，共64页，编辑于2022年，星期三结论：其它条件不变的情况下结论：其它条件不变的情况下增大反应物浓度，增大反应物浓度，V V（正）（正）V V（逆），（逆），平衡正方向移动。平衡正方向移动。减小生成物浓度，减小生成物浓度，V V（正）（正）V V（逆），（逆），平衡正方向移动。平衡正方向移动。增大生成物浓度，增大生成物浓度，V V（正）（正）V V（逆），（逆），平衡逆方向移动。平衡逆方向移动。减小反应物浓度，减小反应物浓度，V V（正）（正）V V（逆），（逆），平衡逆方向移动。平衡逆方向移动。原因：反应物或生成物浓度的变化导致正、逆反原因：反应物或生成物浓度的变化导致正、逆反应速率变化不一致，从而使平衡发生移动。应速率变化不一致，从而使平衡发生移动。平衡向平衡向浓度度变化相反的方向移化相反的方向移动第52页，共64页，编辑于2022年，星期三【讨论讨论】下列各图表示某可逆反应在下列各图表示某可逆反应在t1时刻达平衡后，于时刻达平衡后，于t2时刻改时刻改变某种物质的浓度，再于变某种物质的浓度，再于t3时刻达到新平衡。试判断时刻达到新平衡。试判断t2时刻是如何改时刻是如何改变物质的浓度的及平衡移动的方向？变物质的浓度的及平衡移动的方向？vtV正正V逆逆V逆逆V正正t1t2t3图一图一tV正正V逆逆V逆逆V正正t1t2t3图二图二v增大生成物浓度增大生成物浓度平衡向逆反应方向移动平衡向逆反应方向移动减小反应物浓度减小反应物浓度平衡向逆反应方向移动平衡向逆反应方向移动第53页，共64页，编辑于2022年，星期三【讨论讨论】现有反应现有反应 已知已知1mol CO和和2molH2O在一定条件下反应，在一定条件下反应，达平衡时，生成达平衡时，生成0.7molCO2。若其它条件不变，。若其它条件不变，将将2molH2O改为改为4molH2O，达到新平衡时，生，达到新平衡时，生成的成的CO2的量可能是的量可能是()A.0.65mol B.0.83mol C.1.0mol D.1.4molBCO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)第54页，共64页，编辑于2022年，星期三2、压强对化学平衡的影响、压强对化学平衡的影响结论：结论：增大压强平衡向气体体积缩小的方向移动增大压强平衡向气体体积缩小的方向移动推论：推论：其它条件不变时，减小压强平衡向气体体积增大其它条件不变时，减小压强平衡向气体体积增大的方向移动；若反应前后气体体积不变，则改变压强时的方向移动；若反应前后气体体积不变，则改变压强时平衡不移动。平衡不移动。vtV正正V逆逆V逆逆V正正450时，N2与H2反应生成NH3的实验数据压强（MPa）15103060100NH3（%）2.09.216.435.553.669.4原因：增大压强，体积缩小，反应物和生成物的浓度均增大，故正逆反应速率均增大；但逆反应参加反应的气体分子数多，其速率增加得更多。图示图示：（反应反应 达平衡后增大压强）达平衡后增大压强）第55页，共64页，编辑于2022年，星期三先决条件：反应物或生成物中有气体。先决条件：反应物或生成物中有气体。增大压强，增大压强，V V V V（正）（正）（正）（正）V V V V（逆），（逆），（逆），（逆），平衡正方向移动。平衡正方向移动。减小压强，减小压强，V V V V（正）（正）（正）（正）V V V V（逆），（逆），（逆），（逆），平衡逆方向移动。增大压强，增大压强，V V V V（正）（正）（正）（正）V V V V（逆），（逆），（逆），（逆），平衡逆方向移动。平衡逆方向移动。减小压强，减小压强，V V V V（正）（正）（正）（正）V V V V（逆），（逆），（逆），（逆），平衡正方向移动。平衡正方向移动。当当 m+n p+q时：时：当当 m+n p+q时：时：结论：对于反应结论：对于反应 m A(g)+n B(g)p C(g)+q D(g)平衡向平衡向压强变化相反的方向移化相反的方向移动。第56页，共64页，编辑于2022年，星期三讨论压强对平衡的影响时应注意：讨论压强对平衡的影响时应注意：1、对没有气体参加或生成的可逆反应，因压强对其速率无、对没有气体参加或生成的可逆反应，因压强对其速率无影响，故此类反应达平衡后改变压强，平衡不移动。影响，故此类反应达平衡后改变压强，平衡不移动。2、对于非纯气相反应，达平衡后改变压强，平衡移动方、对于非纯气相反应，达平衡后改变压强，平衡移动方向只与反应前后气体分子数的相对大小有关。如可逆反向只与反应前后气体分子数的相对大小有关。如可逆反应应 ，达平衡后增大压强，达平衡后增大压强，平衡应向右移动。平衡应向右移动。3、反应前后气体分子数没有发生改变的可逆反应，如、反应前后气体分子数没有发生改变的可逆反应，如改变压强，平衡不发生移动。改变压强，平衡不发生移动。2A(g)B(g)3C(g)2A(g)+B(g)3C(s)+D(g)第57页，共64页，编辑于2022年，星期三思考思考1、现有平衡体系、现有平衡体系下列情况下，平衡如何移动？下列情况下，平衡如何移动？保持温度、体积不变加入氩气；保持温度、体积不变加入氩气；保持温度、压强不变加入氩气。保持温度、压强不变加入氩气。2、向、向FeCl3溶液中加入溶液中加入KSCN溶液溶液，发生反应，发生反应后达如下衡：后达如下衡：若向该平衡体系中加水稀释，平衡是否移动？若向该平衡体系中加水稀释，平衡是否移动？为什么？为什么？Fe3+SCN-Fe(SCN)2+2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)第58页，共64页，编辑于2022年，星期三3、温度对化学平衡的影响、温度对化学平衡的影响结论：结论：升高温度平衡向吸热反应方向移动升高温度平衡向吸热反应方向移动 降低温度平衡向放热反应方向移动。降低温度平衡向放热反应方向移动。vt原因：升向温度，正逆反应速率均增大；但吸热反应比放热反应的速率增加得更多。图示图示：（反应反应 ，正反应为吸热反应，达，正反应为吸热反应，达平衡后升高温度）平衡后升高温度）V正正V逆逆V正正V逆逆N2O4 2NO2第59页，共64页，编辑于2022年，星期三温度温度对化学平衡的影响化学平衡的影响1.先决条件：可逆反应有反应热，若正反