化学选修4第二章第三节化学平衡.ppt

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1、第二章第三节化学平衡第二章第三节化学平衡一、一、化学平衡状态化学平衡状态1.可可逆逆反反应应：在在相相同同条条件件下下，既既能能向向正正反反应应方方向向进进行行又能向又能向逆反应逆反应方向进行的反应。采用方向进行的反应。采用“”连接。连接。硫酸铜晶体硫酸铜晶体饱和硫酸铜溶液饱和硫酸铜溶液例例如如：在在一一定定条条件件下下，把把1 mol N2和和3 mol H2充充入入某某密密闭容器中闭容器中2化学平衡的建立化学平衡的建立即：溶解速率即：溶解速率 =结晶速率结晶速率达到了溶解的平达到了溶解的平衡状态，一种动衡状态，一种动态平衡态平衡3化学平衡状态化学平衡状态一一定定条条件件下下的的可可逆逆反反

2、应应里里，正正反反应应和和逆逆反反应应的的速速率率相相等等，体体系系中中各各物物质质的的物物质质的的量量或或浓浓度度保保持持恒恒定定的的状状态态叫化学平衡状态，简称为化学平衡。叫化学平衡状态，简称为化学平衡。tVV正V逆V正=V逆4化学平衡的特征化学平衡的特征(1)“逆逆”：研究的对象是：研究的对象是可逆可逆反应。反应。(2)“等等”:化学平衡的条件是化学平衡的条件是v(正正)和和v(逆逆)相等相等。(3)“动动”:是一种是一种动态动态平衡，此时反应并未停止。平衡，此时反应并未停止。(4)“定定”当当可可逆逆反反应应达达到到平平衡衡时时，各各组组分分的的质质量量(或或浓度浓度)为一为一定值定值

3、。(5)“变变”若若外外界界条条件件改改变变，平平衡衡可可能能发发生生改改变变，并并在在新条件下建立新的平衡。新条件下建立新的平衡。专题一专题一可逆反应达到化学平衡状态的标志可逆反应达到化学平衡状态的标志1判断依据判断依据(1)v(正正)v(逆逆)(2)反应混合物中各组分的百分含量保持不变。反应混合物中各组分的百分含量保持不变。(3)间接标志间接标志以反应以反应mA(g)+nB(g)=pC(g)为例为例：混合气体的总压强、总体积、总物质的量不随时间混合气体的总压强、总体积、总物质的量不随时间改变而改变而改变改变，(适用于适用于m+np 的反应的反应)混合气体的平均相对分子质量、密度不随时间改变

4、混合气体的平均相对分子质量、密度不随时间改变而而改变改变，(适用于适用于m+np 的反应的反应)各气体体积、分压、各物质的物质的量不随时间改变各气体体积、分压、各物质的物质的量不随时间改变(4)特殊标志：特殊标志：对于有色物质参加反应，如果体系颜对于有色物质参加反应，如果体系颜色不变，反应达到平衡色不变，反应达到平衡对于吸热或放热反应，如果对于吸热或放热反应，如果体系温度不变，反应达到平衡体系温度不变，反应达到平衡(5)在等系数的气体反应中不能作为平衡判据的是：在等系数的气体反应中不能作为平衡判据的是：气体的总压、气体的总的物质的量、混合气体的平均气体的总压、气体的总的物质的量、混合气体的平均

5、相对分子质量、混合气体的密度、反应混合物平衡时相对分子质量、混合气体的密度、反应混合物平衡时物质的量之比物质的量之比反应反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)混合物体混合物体系中各成系中各成分的含量分的含量各物质的物质的量、质量或物质各物质的物质的量、质量或物质的量分数、质量分数一定的量分数、质量分数一定平衡平衡各气体的体积或体积分数一定各气体的体积或体积分数一定平衡平衡总体积、总压强、总物质的量一定总体积、总压强、总物质的量一定不一不一定定正、正、逆逆反反应应速速率率的的关关系系在单位时间内消耗了在单位时间内消耗了m mol A的同时也的同时也生成了生成了m mol A，即，即v(正正

6、)v(逆逆)平衡平衡在单位时间内消耗了在单位时间内消耗了n mol B的同时也的同时也消耗了消耗了p mol C，即，即v(正正)v(逆逆)平衡平衡v(A)v(B)v(C)v(D)m n p q，v(正正)不不一定等于一定等于v(逆逆)(平衡与否该式都成立平衡与否该式都成立)不一定不一定在单位时间内生成了在单位时间内生成了n mol B的同时消的同时消耗了耗了q mol D，均指，均指v(逆逆)不一定不一定压压强强mnpq时，总压强一定时，总压强一定(其他条件一定其他条件一定)平衡平衡mnpq时，总压强一定时，总压强一定(其他条件一定其他条件一定)不一定不一定混合气混合气体的平体的平均相对均相

7、对分子质分子质量量(Mr)Mr一定，当一定，当mnpq时时(Mrm/n)平衡平衡Mr一定，当一定，当mnpq时时不一定不一定平衡平衡温度温度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，当体系温度一定时当体系温度一定时(其他不变其他不变)平衡平衡气体的气体的密度密度()密度一密度一定定m/V不一定不一定平衡平衡颜色颜色反应体系内有有色物质时，颜色稳反应体系内有有色物质时，颜色稳定不变定不变平衡平衡混合气体的物质的量不再变化混合气体的物质的量不再变化单位时间内消耗单位时间内消耗amolA,同时、生成同时、生成 3amolBA、B、C、D的分子数之比为的分子数之比为1:3:2:2A.

8、B.C.D.【例例1】在一定温度下在一定温度下,下列叙述不是可逆反应下列叙述不是可逆反应A(气气)+3B(气气)2C(气气)+2D(固固)达到平衡的标志的是达到平衡的标志的是C的生成的生成 速率与速率与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,同时生成同时生成3amolB A、B、C的浓度不再变化的浓度不再变化A、B、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反应速率反应速率v(H2)=v(I2)=1/2v(HI)一个一个H-H键断裂的键断裂的同时有两个同时有两个H-I键断裂键断裂温度和体积一定时温度和体积一定时,容器内压容

9、器内压强不再变化强不再变化 温度和体积一定时温度和体积一定时,混合气体的颜色不再混合气体的颜色不再变化变化 温度和压强一定时温度和压强一定时,混合气体的密度不再变化混合气体的密度不再变化 条件一定条件一定,混合气体的平均相对分子质量不再变化混合气体的平均相对分子质量不再变化【例例2】H2(g)I2(g)2HI(g)达到平衡状态达到平衡状态标标志是志是c(H2)c(I2)c(HI)时时 c(H2)c(I2)c(HI)1 1 2时时 c(H2)、c(I2)、c(HI)不不再再随随时时间间而而改改变变 单单位位时时间间内内生生成成n mol H2的的同同时时生生成成2n mol HI 单单位位时间内

10、生成时间内生成n mol H2的同时生成的同时生成n mol I2(2)平衡移动方向的判断平衡移动方向的判断:若条件变化引起若条件变化引起v正正v逆逆:平衡向正反应方向移动平衡向正反应方向移动若条件变化引起若条件变化引起v正正 v逆逆:平衡向逆反应方向移动平衡向逆反应方向移动若外界条件变化引起若外界条件变化引起v正正=v逆逆:旧平衡未被破坏，平旧平衡未被破坏，平衡不移动衡不移动二、影响化学平衡移动的因素二、影响化学平衡移动的因素1.化学平衡状态的移动化学平衡状态的移动(1)定定义义:通通过过改改变变反反应应条条件件，而而使使平平衡衡状状态态发发生生变变化化的的现象，叫现象，叫平衡移动平衡移动。

11、2影响化学平衡移动的因素影响化学平衡移动的因素(1)浓度的影响浓度的影响 实验实验2-5 Cr2O72-（橙色橙色）+H2O CrO42-（黄色黄色）+2H+实验实验26FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl 现现象象:溶溶液液变变成成红色红色A.加少量加少量FeCl3红色加深；红色加深；B.加加少量少量KSCN红红色也加深；色也加深；思考思考加少量加少量NaOH溶液溶液颜色有何变化？颜色有何变化？结结论论 增增大大反反应应物物浓浓度度或或减减小小生生成成物物浓浓度度，平平衡衡向向正正反反应应方方向向移移动动；减减小小反反应应物物浓浓度度或或增增大大生生成成物物浓浓度度，平衡向逆反

12、应方向移动。平衡向逆反应方向移动。分析分析 增加反应物的浓度增加反应物的浓度,V,V正正 VV逆逆,平衡向右方向移动平衡向右方向移动V”V”正正=V”=V”逆逆V V 逆逆V V,正正平衡状态平衡状态速率速率-时间关系图：时间关系图：减减小小反反应应物物浓浓度度V V(逆）逆）逆）逆）V(V(正正)平衡状态平衡状态(2)温度对化学平衡的影响温度对化学平衡的影响实验实验2-72NO2(红棕色）红棕色）N2O4(无色）无色）H=57kJ/mol热水热水冰水冰水(1)结论：其他条件不变时结论：其他条件不变时,升高温度升高温度,平衡向着平衡向着吸热吸热反反应方向移动应方向移动;降低温度降低温度,平衡向

13、着平衡向着放热放热反应方向移动。反应方向移动。(2)原因分析原因分析:在其它条件不变的情况下，升高温度，不在其它条件不变的情况下，升高温度，不管是吸热反应还是放热反应，反应速率都增大，但吸管是吸热反应还是放热反应，反应速率都增大，但吸热反应增大的倍数大于放热反应增大的倍数，故平衡热反应增大的倍数大于放热反应增大的倍数，故平衡向吸热反应的方向移动。向吸热反应的方向移动。(3)速率速率-时时间关系图：间关系图：2NO2 N2O4 H0(3)压强的影响压强的影响2.总结：总结：其他条件不变时其他条件不变时,增大压强增大压强,会使平衡向着会使平衡向着气体气体分子数减小分子数减小的方向移动的方向移动;减

14、小压强减小压强,会使平衡向着会使平衡向着气体气体分子数增大分子数增大的方向移动。的方向移动。1.前提条件：前提条件：反应体系中有气体参加且反应反应体系中有气体参加且反应 前后总体前后总体积发生改变。积发生改变。aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)a+bc+dV正正V逆逆t1 t V0t2V正正=V逆逆V逆逆V正正增增大大压压强强3.速率速率-时间关系图时间关系图:aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)a+b c+dV正正V逆逆t1 t V0t2V正正=V逆逆V逆逆V正正减减小小压压强强aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)a+bc+daA(g)+bB(g)cC(g)+dD(

15、g)a+b=c+d4.特殊情况：特殊情况：(1)恒温、恒容恒温、恒容充入与反应无关气体平衡不充入与反应无关气体平衡不移动移动(2)恒温、恒压充入与恒温、恒压充入与反应无关气体，平衡向气体反应无关气体，平衡向气体分子数增多的方向移动分子数增多的方向移动(4)催催化化剂剂：由由于于催催化化剂剂能能够够同同等等倍倍数数地地改改变变正正、逆逆反反应应速速率率，因因此此它它对对化化学学平平衡衡的的移移动动不不影影响响，但但是是使使用用催化剂，能改变反应到达平衡所需的时间。催化剂，能改变反应到达平衡所需的时间。改变一个条件改变一个条件化学平衡移动方向化学平衡移动方向平衡移动结果平衡移动结果浓浓度度增大反应

16、物浓度增大反应物浓度向正反应方向移动向正反应方向移动反应物浓度减小反应物浓度减小减小反应物浓度减小反应物浓度向逆反应方向移动向逆反应方向移动反应物浓度增大反应物浓度增大增大生成物浓度增大生成物浓度向逆反应方向移动向逆反应方向移动生成物浓度减小生成物浓度减小减小生成物浓度减小生成物浓度向正反应方向移动向正反应方向移动生成物浓度增大生成物浓度增大压压强强增大体系压强增大体系压强向气体体积减小的反应方向移动向气体体积减小的反应方向移动体系压强减小体系压强减小减小体系压强减小体系压强向气体体积增大的反应方向移动向气体体积增大的反应方向移动体系压强增大体系压强增大温温度度升高温度升高温度向吸热反应方向移

17、动向吸热反应方向移动体系温度降低体系温度降低降低温度降低温度向放热反应方向移动向放热反应方向移动体系温度升高体系温度升高催催化化剂剂由于使用催化剂对正反应速率与逆反应速率影响的幅度是等同由于使用催化剂对正反应速率与逆反应速率影响的幅度是等同的所以平衡不移动。但应注意，虽然催化剂不使化学平衡移动，的所以平衡不移动。但应注意，虽然催化剂不使化学平衡移动，但使用催化剂可影响可逆反应达平衡的时间。但使用催化剂可影响可逆反应达平衡的时间。总结总结影响化学平衡的条件小结影响化学平衡的条件小结【例例5】对对于于任任何何一一个个化化学学平平衡衡体体系系，采采取取以以下下措措施施，一定会使平衡发生移动的是一定会

18、使平衡发生移动的是()。A.加入一种反应物加入一种反应物B.增大体系的压强增大体系的压强C.升高温度升高温度D.使用催化剂使用催化剂3.勒夏特列原理勒夏特列原理如果改变影响平衡的条件之一如果改变影响平衡的条件之一(如：如：温度温度、压强压强以及以及参参加反应的化学物质的浓度加反应的化学物质的浓度)，平衡就会向着，平衡就会向着能够减弱这能够减弱这种改变种改变的方向移动。的方向移动。【说明说明】(1)此原理只适用于已达平衡的体系此原理只适用于已达平衡的体系(2)平衡移动方向与条件改变方向相反平衡移动方向与条件改变方向相反,如：增大浓度，如：增大浓度，平衡移向减小这种浓度的方向；增大压强，向减小压平

19、衡移向减小这种浓度的方向；增大压强，向减小压强方向移动。强方向移动。(3)“减弱减弱”的含义的含义:平衡移动后结果变化的方向不变平衡移动后结果变化的方向不变,但但程度减小程度减小.例如增加反应物浓度平衡移动后该反应物浓例如增加反应物浓度平衡移动后该反应物浓度仍增加，只是增加的程度比没有平衡移动时要小。度仍增加，只是增加的程度比没有平衡移动时要小。二、浓度二、浓度-时间图：时间图：由右图由右图(1)写出化学反应方写出化学反应方程式程式?(2)求反应物的转化率求反应物的转化率?【专题专题2】图像专题图像专题一、解答要点一、解答要点(1)不管是速率图像还是平衡图像，都要搞清纵、横坐不管是速率图像还是

20、平衡图像，都要搞清纵、横坐标的含义，都要与化学原理相联系，特别是与平衡移标的含义，都要与化学原理相联系，特别是与平衡移动原理相联系。动原理相联系。(2)三步分析法：一看反应速率是增大还是减小；二看三步分析法：一看反应速率是增大还是减小；二看v(正正)、v(逆逆)的相对大小；三看化学平衡移动的方向。的相对大小；三看化学平衡移动的方向。(3)四要素分析法：看曲线的起点；看曲线的变化趋势；四要素分析法：看曲线的起点；看曲线的变化趋势；看曲线的转折点；看曲线的终点。看曲线的转折点；看曲线的终点。例例1由右图可知由右图可知(1)写出化学反应方程式：写出化学反应方程式：(2)求反应物的转化率：求反应物的转

21、化率：规律规律1看起点和终点：分清反应物和生成物，看起点和终点：分清反应物和生成物，浓度浓度(或或物质的量物质的量)减小的是反应物，增大的是生成物，生成物减小的是反应物，增大的是生成物，生成物多数是以原点为起点多数是以原点为起点。规律规律2看变化趋势看变化趋势分分清清正正反反应应和和逆逆反反应应；分分清清浓浓度度、压压强强、温温度度、加加催催化剂等变化；分清化剂等变化；分清“突变突变”和和“渐变渐变”。看看图图:说说出出反反应应起起始始时时是是从从正正反反应应、还还是是从从逆逆反反应应开开始始:然后是改变什么条件然后是改变什么条件?化学平衡向什么方向移动化学平衡向什么方向移动?二、速度二、速度

22、-时间图：时间图：(1)已知引起平衡移动的因素已知引起平衡移动的因素,判断反应是吸热或放热判断反应是吸热或放热,反应前后气体体积的变化。反应前后气体体积的变化。(2)(已知反应已知反应)判断引起平衡移动的因素。判断引起平衡移动的因素。增大浓度增大浓度减小浓度减小浓度正催化剂或加压正催化剂或加压降温或减压降温或减压负催化剂或减压负催化剂或减压升温或加压升温或加压三、某物质的转化率三、某物质的转化率(或百分含量或百分含量)-时间时间-温度温度(或压强或压强)图：图：对于反应对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)规律规律3“先拐先平，数值大先拐先平，数值大”例例2 对于反应对于反应mA

23、(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)在化学平衡图象中，先出在化学平衡图象中，先出现拐点的反应则先达到平现拐点的反应则先达到平衡，先出现拐点的曲线表衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高或表示的压示的温度较高或表示的压强较大。强较大。四、某物质的转化率四、某物质的转化率(或百分含量或百分含量)-温度温度(或压强或压强)图：图：对于反应对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)规律规律4“定一议二定一议二”在化学平衡图象中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表在化学平衡图象中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个量，确定横坐标所示的量后，讨论纵坐标与示的三个量，确定横坐标所示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系；确定纵坐标所示的量后，讨论横坐标与曲线的关系；确定纵坐标所示的量后，讨论横坐标与曲线的关系。曲线的关系。例例3对于反应对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)五、其它：对于反应五、其它：对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)