年高考化学 第6单元第21讲 化学平衡的移动(1)课件 苏教.ppt

第21讲 化学平衡的移动(1)2021/8/8 星期日1一、化学反应的方向与限度1化学反应方向的判断(1)自发过程：在一定条件下，不需要提供能量就能自动进行的过程。(2)从能量变化角度讲，H0的反应有利于反应的自发进行。因此，H0的反应一定能自发进行；H0，S0，S0的反应在高温条件下能自发进行；H0，S0的反应在低温条件下能自发进行。2021/8/8 星期日22化学平衡状态(1)定定义义：是指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。例如：在一定条件下，将0.02 mol CO和0.02 mol H2O(g)通入2 L密闭容器中，进行反应：COH2O(g)CO2H2。反应刚开始时，反应物浓度最大，正反应速率最大；生成物浓度为0，逆反应速率为0。2021/8/8 星期日3反应进行中，反应物浓度逐渐减小，正反应速率逐渐减小，生成物浓度逐渐增大，逆反应速率逐渐增大。达到平衡时，正反应速率与逆反应速率相等，此时反应物浓度不变，生成物浓度也不变。2021/8/8 星期日4若达平衡时，水蒸气的体积分数与H2的体积分数相等，则平衡时一氧化碳的转化率为50%，用可逆反应中正反应速率和逆反应速率的变化表示上述过程，如图所示：2021/8/8 星期日5(2)化学平衡的特征：化学平衡的特征：化学平衡研究的对象是可逆反应；(逆)达到平衡时正反应速率等于逆反应速率；(等)达到平衡时反应混合物中各组分的浓度保持不变；(定)由于化学平衡状态时反应仍在进行，故其是一种动态平衡；(动)条件改变平衡会发生移动。(变)2021/8/8 星期日6有关反应进行方向的判断结果与实际反应的自发性的几点说明：过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。如涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件，其发生腐蚀过程的自发性是相同的，但只有后者可以实现。2021/8/8 星期日7在讨论过程的方向时，我们指的是没有外界干扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。如常温下石灰石分解生成生石灰和二氧化碳是非自发的，但在1273 K时，这一反应就是自发的反应；高温高压可以使石墨转化为金刚石。这些反应实现的先决条件是要向体系中输入能量，该过程在常温下仍然是非自发性的。根据G可知：通过改变温度可以改变G的大小，即只要使Gv(逆)，此时正反应占优势，则称化学平衡向正(或向右)反应方向移动；(2)若外界条件改变，引起v(正)v(逆)，此时逆反应占优势，则称化学平衡向逆(或向左)反应方向移动。2021/8/8 星期日12(3)若外界条件改变，虽能引起原v(正)和v(逆)的变化，但变化后新的v(正)和v(逆)仍保持相等，则称化学平衡没有发生移动。在实际中更多的是借助平衡移动后的效果，如体系压强、密度和气体平均相对分子质量等改变情况来判断平衡移动方向。但它们并不是在任何情况都可作为平衡移动方向的判据。2021/8/8 星期日132外界条件对平衡移动的影响(1)温度的影响温度的影响升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动。降低温度，化学平衡向放热反应方向移动。深化理解：对正逆反应的反应速率影响趋势相同，但对于吸热或放热反应影响的程度不同，对吸热反应影响的效果显著(升时增得多，降时减得多)。2021/8/8 星期日14例如：对于反应 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0，在一密闭容器中达到平衡状态。注意点：对任何一个平衡体系，温度改变都会使平衡发生移动。2021/8/8 星期日15(2)浓度的影响浓度的影响增大反应物浓度或减小生成物浓度，化学平衡向正方向移动。减小反应物浓度或增大生成物浓度，化学平衡向逆方向移动。例如：对于反应 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0，在一密闭容器中达到平衡状态。2021/8/8 星期日16特别说明：固体物质浓度为常数，增加或减少固体物质的用量不会影响平衡的移动。(3)压强的影响压强的影响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扩大的方向移动。2021/8/8 星期日17注意点：因压强的影响实质是浓度的影响，所以只有当这些“改变”能造成浓度改变时，平衡才有可能移动。若平衡体系中无气体物质，则压强的改变不影响正逆反应速率，自然不会影响平衡的移动；若有气体参与反应，但反应前后气体的体积相同，则改变压强会同等程度地加快(增大压强)或减慢(减小压强)正逆反应速率，但平衡不会发生移动。恒温恒容下，向容器中充入惰性气体，平衡不发生移动。因压强虽增加，但各反应物和生成物的浓度都不改变。恒温恒压下，向容器中充入惰性气体，平衡会向气体体积增大的反应方向移动。因容器体积要增加，各反应物和生成物的浓度都降低引起平衡移动。2021/8/8 星期日18例如：对于反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H02021/8/8 星期日19对于反应：H2(g)I2(g)2HI(g)H0 2021/8/8 星期日20四、反应速率与限度理论在化工生产上的应用1合成氨的反应原理：N2(g)3H2(g)2NH3(g)；298K时，H92.2kJmol1特点：合成氨是一个气体体积缩小的放热的可逆反应。2合成氨适宜条件的选择(1)选选择择依依据据：从提高反应速率的角度分析，升高反应温度、使用催化剂、适当提高氮氢比；从平衡移动的角度分析，降低温度、增大压强和适时分离反应产物氨；从实际生产的角度分析，温度和压强要与生产实际相适应。2021/8/8 星期日21(2)选选择择原原则则：能加快反应速率；提高原料的利用率；提高单位时间内的产量；对设备条件要求不能太高。(3)合合成成氨氨的的适适宜宜条条件件：使用催化剂；适宜的压强：21075107Pa；适宜的温度：500左右；及时分离出氨和及时补充氮气和氢气。(4)合成氨的简要流程：合成氨的简要流程：2021/8/8 星期日222021/8/8 星期日23