江西省临川区第二中学2014-2015学年高中化学 第二章 第三节 化学平衡与影响化学平衡的因素（一）课件 新人教版选修4.ppt
第三节第三节 化学平衡化学平衡第一课时第一课时影响反应速率的因素：影响反应速率的因素：主要因素是内因主要因素是内因反应本身的性质反应本身的性质 外界条件对反应速率的影响外界条件对反应速率的影响:浓度浓度：提高反应物的浓度反应速率加快。：提高反应物的浓度反应速率加快。温度温度：升高体系的温度，反应速率加快。：升高体系的温度，反应速率加快。加入正加入正催化剂催化剂可以提高反应速率。可以提高反应速率。除此以外，还有光、超声波、激光、放射线、除此以外，还有光、超声波、激光、放射线、电磁波，颗粒的大小等。电磁波，颗粒的大小等。压强压强：压强增大若引起体积缩小，即可以增大物质：压强增大若引起体积缩小，即可以增大物质的浓度时，则反应速率增大。的浓度时，则反应速率增大。压强对速率的改变本质是引起了浓度的变化！压强对速率的改变本质是引起了浓度的变化！复习复习影响化学反应速率的外因影响化学反应速率的外因 影响影响外因外因 单位体积内单位体积内有效碰有效碰撞次数撞次数化学化学反应反应速率速率分子总数分子总数活化分子活化分子数数活化分子活化分子百分数百分数增大反应增大反应物浓度物浓度增大压强增大压强升高温度升高温度使用催化使用催化剂剂增加增加增加增加不变不变增加增加加快加快增加增加增加增加不变不变增加增加加快加快不变不变增加增加增加增加增加增加加快加快不变不变增加增加增加增加增加增加加快加快科学史话科学史话 炼铁高炉尾气之谜炼铁高炉尾气之谜高炉炼铁的主要反应是高炉炼铁的主要反应是:2C(2C(焦炭焦炭)+O)+O2 2(空气空气)COCO（放出热量）（放出热量）FeFe2 2OO3 3+3CO=2Fe+3CO+3CO=2Fe+3CO2 2炼制炼制吨生铁所需焦炭的实际用量远高于按照吨生铁所需焦炭的实际用量远高于按照化学方程式计算所需的量，且从高炉中出来的化学方程式计算所需的量，且从高炉中出来的气体中含有没有利用的气体中含有没有利用的COCO气体气体，开始，炼铁工，开始，炼铁工程师们认为是程师们认为是COCO与铁矿石接触不充分之故，于与铁矿石接触不充分之故，于是设法增加高炉的高度，然而高炉增高后，高是设法增加高炉的高度，然而高炉增高后，高炉尾气中的炉尾气中的COCO比例竟没有改变，这是什么原因比例竟没有改变，这是什么原因呢？呢？增加高炉高度增加高炉高度,可增加反应物可增加反应物的接触时间的接触时间,但并没有改变影但并没有改变影响化学平衡的条件响化学平衡的条件,化学反应化学反应的限度也没有改变。的限度也没有改变。新制氯水中含有哪些微粒新制氯水中含有哪些微粒?写出氯写出氯气与水反应的离子反应方程式气与水反应的离子反应方程式三分三分:Cl2,H2O,HClO；四离：四离：H+,Cl-,ClO-,OH-,想一想想一想ClCl2 2+H+H2 2O O H H+Cl+Cl-+HClO+HClO 有不少反应具有可逆性，有不少反应具有可逆性，反应进行得不反应进行得不彻底，反应物不能全部转化为生成物彻底，反应物不能全部转化为生成物总结总结 什么是可逆反应？可逆反应有哪些特点什么是可逆反应？可逆反应有哪些特点？在学过的反应中有哪些是可逆反应？在学过的反应中有哪些是可逆反应？想一想想一想1 1、可逆反应、可逆反应v(1)(1)可逆反应的特点：可逆反应的特点：正反应：左正反应：左右；逆反应：右右；逆反应：右左；左；同时存在同时存在 正反应与逆反应发生的正反应与逆反应发生的条件相同条件相同 不能向一个方向完全进行到底，反应物与生成物不能向一个方向完全进行到底，反应物与生成物同时共存。同时共存。若若正反应正反应是是放热放热过程，过程，逆反应逆反应为为吸热吸热反应（反应（能量能量变化变化）（）（2SO2SO2 2+1818O O2 2 2SO 2SO3 3的能量变化）的能量变化）一、化学平衡的研究对象一、化学平衡的研究对象可逆反应可逆反应NH3H2ONH3H2ONH4OH 在在同一条件同一条件下下,既能既能向正反应方向进行向正反应方向进行,同时同时又能又能向逆反应方向进行的反应，以向逆反应方向进行的反应，以“”连接连接.不可逆反应不可逆反应可逆是绝对的，不可逆是相对的可逆是绝对的，不可逆是相对的 有些反应的逆反应进行程度太小因而忽略，这种有些反应的逆反应进行程度太小因而忽略，这种反应称为不可逆反应，用反应称为不可逆反应，用“=”表示表示.v(2)V(2)V正正、V V逆逆含义：含义：（以（以N N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g)2NH(g)2NH3 3(g)(g)为例）为例）对于特定的一个可逆反应，对于特定的一个可逆反应，V V正正表示左表示左右的反应速右的反应速率；率；V V逆逆表示右表示右左的反应速率左的反应速率,同时同时存在。存在。对于反应中的某些物质：对于反应中的某些物质：a.a.V V(N(N2 2)正正表示消耗表示消耗N N2 2的速率，的速率，V V(N(N2 2)逆逆表示生成表示生成N N2 2的速率的速率b.b.V V(H(H2 2)正正表示消耗表示消耗H H2 2的速率，的速率，V V(H(H2 2)逆逆表示生成表示生成H H2 2的速率的速率c.c.V V(NH(NH3 3)正正表示生成表示生成NHNH3 3的速率，的速率，V V(NH(NH3 3)逆逆表示消耗表示消耗NHNH3 3的速率的速率v(3)中学常见的可逆反应中学常见的可逆反应 N2+3H2 2SO2+O2 H2+I2 Cl2(Br2、I2)+H2O 2CrO42-+2H+Fe3+KSCN食盐在水中的分散食盐在水中的分散+-食盐在水中的分散食盐在水中的分散蔗糖在水中的分散蔗糖在水中的分散蔗糖在水中的分散蔗糖在水中的分散饱和溶液？饱和溶液？在一定温度下，在一定量的溶剂里，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，叫做这种溶不能再溶解某种溶质的溶液，叫做这种溶质的饱和溶液。质的饱和溶液。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，一种达到了溶解的平衡状态，一种动态动态平衡。平衡。那么，可逆反应达到限度时就那么，可逆反应达到限度时就停止停止了吗了吗?是是否有相似的情形？否有相似的情形？N2 +3H2 2 NH3 (工工业业合成氨合成氨)高温、高压高温、高压催化剂催化剂minminmin1 1、定义：、定义：在一定条件下的在一定条件下的可逆反应可逆反应里，正反应速率里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度度 （或百分含量）保持不变的状态。（或百分含量）保持不变的状态。（1 1）对象：可逆反应）对象：可逆反应（2 2）实质：正反应速率）实质：正反应速率=逆反应速率逆反应速率0 0二二 化学平衡化学平衡:2 2、化学平衡状态特点：、化学平衡状态特点：逆：逆：可逆反应，也可从逆向建立可逆反应，也可从逆向建立等：等：V正正=V逆逆0，同时同时存在存在a.对同种物质：对同种物质：V(N2)正正=V(N2)逆逆b.对不同种物质：对不同种物质：3V(N2)正正=V(NH3)逆逆定：定：平衡时，各组分平衡时，各组分含量含量保持恒定保持恒定动：动：平衡时正逆反应平衡时正逆反应均未均未停止，只停止，只是速率相等，达到是速率相等，达到动态动态平衡平衡变：变：条件改变，条件改变，V正正V逆逆，平衡移，平衡移动动V V正正V V逆逆V V正正 =V=V逆逆0 0时间时间速速率率t3 3、化学平衡状态的判断、化学平衡状态的判断（1）本质：）本质：V正正=V逆逆0或或各各组分浓度（物质组分浓度（物质的量）不变的量）不变同一物质：同一物质：VA正正=VA逆逆不同种物质：不同种物质：VA正正：VB逆逆=a:b注意注意：V正正与与V逆逆同时同时出现出现（2 2）由某些）由某些可变可变物理量：物理量：如：含量、压强、温度、平均摩尔质量、密度、如：含量、压强、温度、平均摩尔质量、密度、颜色等颜色等变变不变不变判断判断依据依据判断判断V V正正与与V V逆逆关系关系单位时间内消耗了单位时间内消耗了m molA,同时又生同时又生成成m molA,单位时间内消耗了单位时间内消耗了n molB,同时消耗同时消耗了了p molC,VA:VB:VC:VD=m:n:p:q单位时间内生成了单位时间内生成了p molC,同时消耗同时消耗m molA,平衡平衡平衡平衡不一定不一定不一定不一定3 3、化学平衡状态的判断、化学平衡状态的判断（1 1）本质）本质即即V正正=V逆逆即即V正正=V逆逆V正正不一定等于不一定等于V逆逆均指均指V正正判断判断依据依据判断判断混合物混合物中中各各混混合物体合物体系中各系中各成分的成分的量量各各物质的物质的量或物质的物质的量或各各物质的物质的物质的物质的量的百分含量一定量的百分含量一定各各物质的质量或物质的质量或各各物质的质量物质的质量百分含量一定百分含量一定各各气体的体积或体积的百分含气体的体积或体积的百分含量一定量一定总体积、总压力、总物质的量总体积、总压力、总物质的量一定一定平衡平衡平衡平衡平衡平衡不一定不一定3 3、化学平衡状态的判断：、化学平衡状态的判断：（1 1）本质）本质3 3、化学平衡状态的判断：、化学平衡状态的判断：（2 2）某些物理量）某些物理量判断判断依据依据判断判断压强压强（恒容）（恒容）混合气混合气体的平体的平均式量均式量若若m+nm+np+q,p+q,总压力一定总压力一定(其他其他条件一定条件一定)当当m+nm+np+qp+q，一定一定若若m+nm+n=p+q,p+q,总压力一定总压力一定(其他其他条件一定条件一定)当当m+nm+n=p+qp+q，一定一定平衡平衡平衡平衡不一定不一定不一定不一定3 3、化学平衡状态的判断：、化学平衡状态的判断：（2 2）某些物理量）某些物理量判断判断依据依据判断判断温度温度体系密体系密度度颜色颜色平衡平衡不一定不一定任何化学反应都伴随着能量变化，任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定（其他条件不变）当体系温度一定（其他条件不变）密度一定密度一定变变不变不变H2(g)+I2(g)2HI(g)平衡平衡课堂练习课堂练习1 1、在一定温度下、在一定温度下,可逆反应可逆反应A(g)+3B(g)2C(g)A(g)+3B(g)2C(g)达到平衡的标志是（达到平衡的标志是（）A.C A.C的生成速率与的生成速率与C C分解的速率相等分解的速率相等 B.B.单位时间内生成单位时间内生成n molA,n molA,同时生成同时生成3n molB3n molB C.A C.A、B B、C C的浓度不再变化的浓度不再变化 D.A D.A、B B、C C的分子数比为的分子数比为1:3:21:3:2AC2 2、在一定温度下的恒容容器中、在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再当下列物理量不再发生变化时发生变化时,表明反应表明反应:A(:A(s s)+3B(g)+3B(g)2C(g)+D(g)2C(g)+D(g)已达平衡状态的是（已达平衡状态的是（）A.A.混合气体的压强混合气体的压强 B.B.混合气体的密度混合气体的密度 C.B C.B的物质的量浓度的物质的量浓度 D.D.气体的总物质的量气体的总物质的量BC4 4、在一定体积的密闭容器中放入、在一定体积的密闭容器中放入3L3L气体气体R R和和5L5L气体气体Q Q，在一定条件下发生，在一定条件下发生2R(g)+5Q(g)4X(g)+nY(g);2R(g)+5Q(g)4X(g)+nY(g);反应达到平衡后，容器温度不变，混合气体的压强是反应达到平衡后，容器温度不变，混合气体的压强是原来的原来的87.5%87.5%，则化学方程式中，则化学方程式中n n值是（值是（）A.2 B.3 C.4 D.5 A.2 B.3 C.4 D.53 3、下列说法可以证明反应、下列说法可以证明反应N N2 2+3H+3H2 2 2NH 2NH3 3，已达平，已达平衡状态的是（衡状态的是（）A.1 A.1个个NNNN键断裂的同时键断裂的同时,有有3 3个个H HH H键形成键形成 B.1 B.1个个NNNN键断裂的同时键断裂的同时,有有3 3个个H HH H键断裂键断裂 C.1 C.1个个NNNN键断裂的同时键断裂的同时,有有6 6个个N NH H键断裂键断裂 D.1 D.1个个NNNN键断裂的同时键断裂的同时,有有6 6个个N NH H键形成键形成AAC4 4、在一定温度下、在一定温度下,下列叙述是可逆反应下列叙述是可逆反应A(g)+3B(g)A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g)2C(g)+2D(g)达到平衡的标志的是（达到平衡的标志的是（）C C的生成速率与的生成速率与C C的分解速率相等的分解速率相等 单位时间内生成单位时间内生成amolA,amolA,同时生成同时生成3amolB 3amolB A A、B B、C C的浓度不再变化的浓度不再变化 A A、B B、C C的分压强不再变化的分压强不再变化 混合气体的总压强不再变化混合气体的总压强不再变化 混合气体的总物质的量不再变化混合气体的总物质的量不再变化 单位时间内消耗单位时间内消耗amolA,amolA,同时生成同时生成 3amolB3amolB A A、B B、C C、D D的分子数之比为的分子数之比为1:3:2:21:3:2:2 A.B.C.D.A.B.C.D.C 变式变式 若将若将A A改为固体，改为固体，哪些可作为该可逆反哪些可作为该可逆反应的平衡标志？应的平衡标志？化学平衡的计算化学平衡的计算“三段法三段法”mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)始始转转终终a ab b0 00 0mxmxnxnxpxpxqxqxa-mxa-mxb-nxb-nxpxpxqxqx(3)(3)体积分数体积分数(1)(1)转化率转化率(4)(4)平均摩尔质量平均摩尔质量假定反应物假定反应物A A、B B的起始量分别为的起始量分别为a mola mol和和b molb mol；达；达到平衡时，到平衡时，A A物质转化的物质的量为物质转化的物质的量为mx molmx mol(2)(2)产率产率(5)(5)平衡常数平衡常数阿伏伽德罗定律的应用阿伏伽德罗定律的应用也可用物质的量浓度，也可用物质的量浓度，但但一定得一致一定得一致计算技巧：计算技巧：（1 1）极值法）极值法（2 2）元素（原子）守恒）元素（原子）守恒（3 3）不等式法）不等式法（4 4）差量法）差量法例例1 1：在在某某合合成成氨氨厂厂合合成成氨氨的的反反应应中中，测测得得合合成成塔塔入入口口处处气气体体N N2 2、N N2 2、NHNH3 3的的体体积积比比为为6:8:16:8:1，出出口口处处N N2 2、H H2 2、NHNH3 3的的体体积积比比为为9:27:89:27:8，则氮气的转化率为（，则氮气的转化率为（）A A、75%B75%B、50%C50%C、25%D25%D、20%20%入口处：入口处：N N2 2:H:H2 2:NH:NH3 3 6:8:1 6:8:1；出口处：出口处：N N2 2:H:H2 2:NH:NH3 3=9:27:8=9:27:8。设出口处设出口处N N2 2为为9mol9mol，则，则n nN N=9=92+8=26mol2+8=26mol，设入口处，设入口处N N2 2为为6mol6mol，则则n nN N=6=62+1=13mol2+1=13mol。据。据N N守恒，则入口处守恒，则入口处N N2 2必为必为12mol12mol，N N2 2变化变化3mol3mol。转化率转化率元素（原子）守恒元素（原子）守恒多步化学平衡例题38分钟练习方法：极限法 元素（原子）守恒法例例3 3、在一个固定容积的密闭容器中放入、在一个固定容积的密闭容器中放入3molX3molX气体和气体和2molY2molY气体，气体，在一定条件下发生下列反应在一定条件下发生下列反应4X(4X(气气)+4Y()+4Y(气气)3Q()3Q(气气)+nR()+nR(气气)达到平衡后，容器内温度与起始时相同，混合气的压强比原来达到平衡后，容器内温度与起始时相同，混合气的压强比原来的增大的增大10%10%，X X的浓度减小的浓度减小1/31/3，则，则n n值为（）值为（）A 3 B 4 C 5 D 7A 3 B 4 C 5 D 7（1 1）、）、常规方法常规方法 4X(4X(气气)+4Y()+4Y(气气)3Q()3Q(气气)+nR()+nR(气气)始始 3 2 0 03 2 0 0 转转 3 31/3=1 1 1/3=1 1 n/4 n/4 终终 2 1 0.75 n/4 2 1 0.75 n/4 n n平平=3.75+n/4=3.75+n/4，得得3.75+n/4 =5.53.75+n/4 =5.5解得解得n=7n=7D D（3 3）不等式法）不等式法 由于由于X X的浓度减少，所以平衡向正向移动。此时压强增大则意的浓度减少，所以平衡向正向移动。此时压强增大则意味着正反应方向为气体体积增加方向，所以味着正反应方向为气体体积增加方向，所以4+43+n4+45n5。（2 2）差量法）差量法根题意，一个反应在一个恒温定容的容器内进行，但平衡时混根题意，一个反应在一个恒温定容的容器内进行，但平衡时混合气体的压强比反应前增大，这就表明混合气体的物质的量较合气体的压强比反应前增大，这就表明混合气体的物质的量较反应前增加了。反应前增加了。4X(g)+4Y(g)3Q(g)+nR(g)4X(g)+4Y(g)3Q(g)+nR(g)nn 4 n+3-(4+4)4 n+3-(4+4)3 31/3 (3+2)1/3 (3+2)10%10%因此，因此，4(3+2)4(3+2)10%=310%=31/31/3(n-5)(n-5)；得得n=7n=7
