第三节-化学平衡课件.ppt
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1、1.1.可逆反应概念?特点?可逆反应概念?特点?2.2.化学平衡状态概念?特征?化学平衡状态概念?特征?4.4.化学平衡状态的标志化学平衡状态的标志?6.6.影响化学平衡的外界条件?勒夏特列原理内容?影响化学平衡的外界条件?勒夏特列原理内容?7.7.等效平衡问题等效平衡问题建模?建模?3.3.化学平衡的有关计算化学平衡的有关计算(三段式三段式)?)?问题:问题:5.5.化学平衡常数?化学平衡常数?1.1.影响化学反应速率因素影响化学反应速率因素内因:内因:反应物本身的性质反应物本身的性质(主要因素)(主要因素)外因:外因:浓度、压强、温度、催化剂浓度、压强、温度、催化剂固体表面积、光、反应物状
2、态、溶剂的性质、固体表面积、光、反应物状态、溶剂的性质、超声波、紫外线、高速研磨等超声波、紫外线、高速研磨等C、P(气气)、T、使用使用v注意:注意:1、实验探究时,要、实验探究时,要“控制变量控制变量”2、描述结论:、描述结论:“在其他条件不变时,在其他条件不变时,。(条件改变?条件改变?)()(反应速率改变?反应速率改变?)溶液酸碱性、又有原电池反应发生溶液酸碱性、又有原电池反应发生知识链接:知识链接:知识链接:知识链接:化学平衡状态的概念?化学平衡状态的概念?在在一定条件一定条件下的可逆反应里,正、逆下的可逆反应里,正、逆两个方向的反应速率相等,反应体系中各两个方向的反应速率相等,反应体
3、系中各组分的质量或浓度保持不变的状态。组分的质量或浓度保持不变的状态。特征特征:逆、等、动、定、逆、等、动、定、变变。K=Cp(C)Cq(D)Cm(A)Cn(B)一定温度下,反应:一定温度下,反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)达平衡时:达平衡时:借助化学平衡常数分析,改变哪些条件可以改变平衡?借助化学平衡常数分析,改变哪些条件可以改变平衡?温度温度T T浓度浓度C C压强压强P P 化学平衡移动:化学平衡移动:一定条件一定条件v正=v逆条件改变条件改变(C(C、T T、P)P)v正v逆一定时间一定时间新的条件新的条件v正=v逆v v正正 v v逆逆 移动v v正正=v v逆逆
4、移动移动v v正正v v逆逆 移动移动平衡平衡新平衡新平衡化学平衡移动化学平衡移动正向正向不不逆向逆向知识链接:知识链接:K=Cp(C)Cq(D)Cm(A)Cn(B)一定温度下,反应:一定温度下,反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)达平衡时:达平衡时:借助化学平衡常数分析,改变哪些条件可以改变平衡?借助化学平衡常数分析,改变哪些条件可以改变平衡?温度温度T T浓度浓度C C压强压强P P实验探究实验探究浓度浓度对化学平衡的影响对化学平衡的影响5.0mL0.1mol/LK2Cr2O7溶液溶液5滴滴6mol/LNaOH溶液溶液5滴滴浓硫酸浓硫酸室室温温下下Cr2O72-(橙色)(橙色
5、)+H2O2CrO42-(黄色)(黄色)+2H+溶液溶液橙色加深橙色加深。溶液溶液由橙色变为黄色由橙色变为黄色。(1)(2)(1)加入浓硫酸)加入浓硫酸,增大增大c(H+),平衡逆向移动平衡逆向移动,使使c(Cr2O72-)增大,溶液橙色加深。增大,溶液橙色加深。(2)加入)加入NaOH,OH-与与H+反应,反应,c(H+)减小减小,平衡正向移动平衡正向移动,使使c(Cr2O72-)减小减小,c(CrO42-)增大,溶液橙色变为黄色。增大,溶液橙色变为黄色。Fe3+3SCN-Fe(SCN)3实验探究实验探究浓度浓度对化学平衡的影响对化学平衡的影响(1)步骤)步骤1中,增大了中,增大了c(Fe3
6、+)(或(或c(SCN-)),平衡正向平衡正向移动,使移动,使c(Fe(SCN)3)增大,溶液红色加深。增大,溶液红色加深。(2)继续滴加)继续滴加NaOH溶液,与溶液,与Fe3+反应产生反应产生Fe(OH)3沉淀,沉淀,c(Fe3+)减小减小,平衡逆向移动,使平衡逆向移动,使c(Fe(SCN)3)减小,溶液红色变浅。减小,溶液红色变浅。思考题答案:思考题答案:因因K+、Cl-实际上没有参加反应,所以加入实际上没有参加反应,所以加入KCl,不影响反应速率,也不影响平衡,溶液颜色不变。不影响反应速率,也不影响平衡,溶液颜色不变。在溶液中的离子反应,在分析速率和平衡问题时要在溶液中的离子反应,在分
7、析速率和平衡问题时要 用用 分析,抓住反应的实质。分析,抓住反应的实质。例例.3KSCN+FeCl.3KSCN+FeCl3 3 Fe(SCN)Fe(SCN)3 3+3KCl+3KCl 3SCN 3SCN-+Fe+Fe3+3+Fe(SCN)Fe(SCN)3 3 加入少量加入少量KClKCl晶体,速率晶体,速率 ,平衡,平衡 。离子方程式离子方程式不变不变不移动不移动结论结论:在其他条件不变的情况下,在其他条件不变的情况下,增大增大反应物的浓度,平衡向反应物的浓度,平衡向 方向移动;方向移动;增大增大生成物的浓度,平衡向生成物的浓度,平衡向 方向移动;方向移动;减小减小反应物的浓度,平衡向反应物的
8、浓度,平衡向 方向移动;方向移动;减小减小生成物的浓度,平衡向生成物的浓度,平衡向 方向移动。方向移动。正反应正反应正反应正反应逆反应逆反应逆反应逆反应 浓度对化学平衡的影响浓度对化学平衡的影响Fe3+3SCN-Fe(SCN)3向红色溶液中加入饱和向红色溶液中加入饱和FeCl3溶液:溶液:Vtt10v正正v逆逆C(mol/L)t10C(Fe3+)CFe(SCN)3tC(Fe3+)CFe(SCN)3t2t2V/正正V/逆逆实验探究实验探究浓度浓度对化学平衡的影响对化学平衡的影响 一个反应有两种反应物,只增大一种反应物的浓一个反应有两种反应物,只增大一种反应物的浓 度,平衡度,平衡 ,使另一种反应
9、物的转化率,使另一种反应物的转化率 ,而其自身转化率反而而其自身转化率反而 ;使生成物的产量;使生成物的产量 ,而生成物的百分含量可能会而生成物的百分含量可能会 。正向移动正向移动增大增大减小减小增大增大减小减小在容积固定的在容积固定的2L密闭容器中,密闭容器中,800,反应:,反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K=1.0起始浓度起始浓度mol/L 平衡时平衡时CO H2OCO转化率转化率 H2O转化率转化率CO2浓度浓度mol/L(1)0.5 0.5(2)1.0 0.550%50%0.2533.3%66.7%0.33应用应用:1、2SO2+O2 2SO3适当通入过量空气,
10、提高适当通入过量空气,提高SOSO2 2转化率转化率.2、已知:、已知:Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+;现现以以Na2CrO4为为原料制取原料制取K2Cr2O7的的过过程如程如图图所示:所示:加加KCl过滤过滤Na2CrO4溶液溶液加醋酸,加醋酸,调调pH5Na2Cr2O7溶液溶液K2Cr2O7晶体晶体加入醋酸,增大加入醋酸,增大c(H+),平衡逆向移动平衡逆向移动,使使c(Cr2O72-)增大,增大,使使CrO42-转转化化为为Cr2O72-。试用化学平衡移动原理解释:试用化学平衡移动原理解释:3、用排饱和食盐水法收集氯气、用排饱和食盐水法收集氯气用饱和食盐水除去氯气中的用饱和
11、食盐水除去氯气中的HCl气体?气体?使用饱和食盐水,增大使用饱和食盐水,增大c(Cl-),使平衡,使平衡Cl2+H2OH+Cl-+HClO逆向移动,逆向移动,Cl2溶解度减溶解度减小而逸出。小而逸出。(1)HCl极易溶解于水,能被饱和食盐水吸收。极易溶解于水,能被饱和食盐水吸收。(2)使用饱和食盐水,增大)使用饱和食盐水,增大c(Cl-),使平衡使平衡Cl2+H2OH+Cl-+HClO逆向移动,逆向移动,Cl2溶解度减小而逸出。溶解度减小而逸出。知识链接:知识链接:在其他条件不变的情况下,在其他条件不变的情况下,增大反应物的浓度,平衡向增大反应物的浓度,平衡向 方向移动;方向移动;增大生成物的
12、浓度,平衡向增大生成物的浓度,平衡向 方向移动;方向移动;减小反应物的浓度,平衡向减小反应物的浓度,平衡向 方向移动;方向移动;减小生成物的浓度,平衡向减小生成物的浓度,平衡向 方向移动。方向移动。正反应正反应正反应正反应逆反应逆反应逆反应逆反应浓浓度度对号入座对号入座平衡平衡:N N2 2+3H+3H2 2 2NH 2NH3 3 C(N2)C(NH3)C(N2)C(NH3)t1Vt0v正正v逆逆v正正v逆逆t2v正正v逆逆注意的问题:注意的问题:(1)(1)改变体系中固体的用量,反应速率改变体系中固体的用量,反应速率 ,平衡平衡 。(2)(2)在溶液中的离子反应,在分析速率和平衡问题时要在溶
13、液中的离子反应,在分析速率和平衡问题时要 用用 分析,抓住反应的实质。分析,抓住反应的实质。例例.3KSCN+FeCl.3KSCN+FeCl3 3 Fe(SCN)Fe(SCN)3 3+3KCl+3KCl 3SCN 3SCN-+Fe+Fe3+3+Fe(SCN)Fe(SCN)3 3 加入少量加入少量KClKCl晶体,速率晶体,速率 ,平衡,平衡 。(3)(3)一个反应有两种反应物,只增大一种反应物的浓一个反应有两种反应物,只增大一种反应物的浓 度,平衡度,平衡 ,使另一种反应物的转化率,使另一种反应物的转化率 ,而其自身转化率反而而其自身转化率反而 ;使生成物的产量;使生成物的产量 ,而生成物的百
14、分含量可能会而生成物的百分含量可能会 。正向移动正向移动增大增大减小减小增大增大减小减小不变不变不移动不移动离子方程式离子方程式不变不变不移动不移动试用化学平衡移动原理解释:试用化学平衡移动原理解释:4、向、向NaOH固体中加入浓氨水制取氨气固体中加入浓氨水制取氨气NaOH固体固体5、N2+3H2 2NH3通过液化及时分离出通过液化及时分离出NHNH3 3,有利于合成氨。,有利于合成氨。(1)NaOH溶于水放热,使溶液温度溶于水放热,使溶液温度升高,升高,NH3溶解度减小,利于溶解度减小,利于NH3逸出。逸出。(2)NH3+H2ONH3H2ONH4+OH-加入加入NaOH,增大,增大c(OH-
15、),平衡逆向移平衡逆向移动,动,NH3溶解度减小,利于溶解度减小,利于NH3逸出。逸出。及时分离出及时分离出NH3,减小,减小c(NH3),平衡正移,提高,平衡正移,提高NH3产量和产量和N2、H2的转化率。的转化率。(2010北京高考)北京高考)某氮肥厂氨氮废水中的氮元素多以某氮肥厂氨氮废水中的氮元素多以NH4+和和NH3H2O的形式存在,该废水的处理流程如下:的形式存在,该废水的处理流程如下:过程过程:加:加NaOH溶液,调节溶液,调节pH至至9后,升温至后,升温至30,通,通空气将氨赶出并回收。空气将氨赶出并回收。用离子方程式表示加用离子方程式表示加NaOH溶液的作用:溶液的作用:。用化
16、学平衡原理解释通空气的目的:用化学平衡原理解释通空气的目的:。NH4+OH-NH3H2O废水中的废水中的NH3被空气带走,使被空气带走,使NH3H2O NH3+H2O的平衡向正反应方向移动,利于除氨。的平衡向正反应方向移动,利于除氨。思考:在思考:在5ml0.1mol/LKI溶液中滴加溶液中滴加0.1mol/LFeCl3溶液溶液5-6滴后。继续进行实验,证明滴后。继续进行实验,证明FeC13溶液溶液和和KI溶液的反应是可逆反应,实验方法是?溶液的反应是可逆反应,实验方法是?(1)反应发生了!)反应发生了!检验生成物检验生成物(Fe2+或或I2)(2)反应物还有剩余!)反应物还有剩余!检验少量者
17、还存在检验少量者还存在(Fe3+)(3)平衡移动)平衡移动加入加入KI溶液棕色加深溶液棕色加深(I2浓度增加浓度增加1、在、在5ml0.1mol/LKI溶液中滴加溶液中滴加0.1mol/LFeCl3溶液溶液5-6滴后,再进行下列实验,其中可证明滴后,再进行下列实验,其中可证明FeC13溶液和溶液和KI溶液的反应是可逆反应的实验是()溶液的反应是可逆反应的实验是()A.再滴加再滴加AgNO3溶液,观察是否有溶液,观察是否有AgI沉淀产生沉淀产生B.加入加入CC14振荡后,观察下层液体颜色振荡后,观察下层液体颜色C.加入加入CC14振荡后,取上层清液,滴加振荡后,取上层清液,滴加AgNO3溶液,溶
18、液,观察是否有观察是否有AgCl沉淀产生沉淀产生D.加入加入CC14振荡后,取上层清液,滴加振荡后,取上层清液,滴加KSCN溶液,溶液,观察是否有血红色观察是否有血红色D2016北京、北京、K2Cr2O7溶液中存在平衡:溶液中存在平衡:Cr2O72(橙色橙色)H2O2CrO42(黄色黄色)2H+。用用K2Cr2O7溶液进行下列实验:溶液进行下列实验:结合实验,下列说法不正确的是()结合实验,下列说法不正确的是()A、中溶液橙色加深,中溶液橙色加深,中溶液变黄中溶液变黄B、中中Cr2O72被被C2H5OH还原还原C、对比、对比和和可知可知K2Cr2O7酸性溶液氧化性强酸性溶液氧化性强D、若向、若
19、向中加入中加入70%H2SO4溶液至过量,溶液变为橙色溶液至过量,溶液变为橙色D某同学通过改变浓度研究某同学通过改变浓度研究“”反反应中应中FeFe3+3+和和FeFe2+2+的相互转化。实验如下:的相互转化。实验如下:(1)待待实实验验溶溶液液颜颜色色不不再再改改变变时时,再再进进行行实实验验,目目的的是使实验是使实验的反应达到的反应达到。化学平衡状态化学平衡状态某同学通过改变浓度研究某同学通过改变浓度研究“”反反应中应中FeFe3+3+和和FeFe2+2+的相互转化。实验如下:的相互转化。实验如下:(2)是是的对比实验,目的是排除的对比实验,目的是排除中中造成的影响。造成的影响。溶液稀释对
20、溶液颜色变化溶液稀释对溶液颜色变化20152015北京北京.某同学通过改变浓度研究某同学通过改变浓度研究“”反应中反应中FeFe3+3+和和FeFe2+2+的相互转化。实验如下:的相互转化。实验如下:(3)和和的的颜颜色色变变化化表表明明平平衡衡逆逆向向移移动动,Fe2+向向Fe3+转转化。用化学平衡移动原理解释原因:化。用化学平衡移动原理解释原因:。加入加入Ag+,发生反应:发生反应:Ag+I-=AgI,c(I-)降低;降低;或增大或增大c(Fe2+),平衡均逆,平衡均逆向移动向移动,使使c(I2)增大。增大。放在冷水中,降低温度,平衡放在冷水中,降低温度,平衡移动,移动,c(NO2),气体
21、颜色变浅;,气体颜色变浅;现象现象:2、温度对化学平衡的影响、温度对化学平衡的影响热水中气体颜色热水中气体颜色 ;冷水中气体颜色;冷水中气体颜色 。加深加深变浅变浅逆向逆向正向正向NONO2 2(红棕色)(红棕色)N N2 2O O4 4(无色)(无色)在在NO2中存在平衡:中存在平衡:2NO2(g)N2O4(g)H0放在热水中,升高温度,平衡放在热水中,升高温度,平衡移动,移动,c(NO2),气体颜色加深;,气体颜色加深;原因:原因:实验实验:增大增大减小减小结论结论:在其他条件不变的情况下,在其他条件不变的情况下,升高温度,平衡向着升高温度,平衡向着 反应的方向移动;反应的方向移动;降低温
22、度,平衡向着降低温度,平衡向着 反应的方向移动。反应的方向移动。吸热吸热放热放热 温度对化学平衡的影响温度对化学平衡的影响结论结论:解释解释:在其他条件不变的情况下,在其他条件不变的情况下,升高温度,平衡向着升高温度,平衡向着 反应的方向移动;反应的方向移动;降低温度,平衡向着降低温度,平衡向着 反应的方向移动。反应的方向移动。吸热吸热放热放热v-tv-t图像图像:Vtt10v正正v逆逆TVtt10v正正v逆逆T 温度对化学平衡的影响温度对化学平衡的影响 2NO2NO2 2(g)N(g)N2 2O O4 4(g)(g)H0H0c-tc-t图像图像:C(mol/L)t0NO2N2O4TNO2N2
23、O4C(mol/L)t0TNO2N2O4NO2N2O4请绘请绘n-tn-t图像图像:v/逆逆v/正正v/正正v/逆逆500105Pa,不同温度下,不同温度下N2和和H2反应生成反应生成NH3达到化达到化学平衡状态时学平衡状态时NH3的物质的量分数实验数据如下表:的物质的量分数实验数据如下表:温度温度/400450500600NH3的物质的量分数的物质的量分数0.6060.4880.3780.208随着温度升高,随着温度升高,NH3的物的物质的分数逐渐减小。质的分数逐渐减小。N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92.4KJ/mol原因:该反应为放热反应,原因:该反应为放热反应,其他条件不
24、变时,升高温度,其他条件不变时,升高温度,平衡逆向移动,平衡逆向移动,NH3的物质的物质的分数逐渐减小。的分数逐渐减小。合成氨反合成氨反应应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92.4KJ/mol,温温度度()360440520K值值0.0360.0100.0038随着温度升高,该反应的平衡常数随着温度升高,该反应的平衡常数k逐渐减小。逐渐减小。原因:该反应为放热反应,其他条件不变时,升高原因:该反应为放热反应,其他条件不变时,升高温度,平衡逆向移动,平衡常数温度,平衡逆向移动,平衡常数k减小。减小。选择选择450的原因的原因:如果温度过低,反应速率较慢;且如果温度过低,反应速率较慢;
25、且450450下催化下催化剂剂活性最大。活性最大。该反应为放热反应,温度升高,不利于反应正向该反应为放热反应,温度升高,不利于反应正向进行,合成氨反应限度会减小。进行,合成氨反应限度会减小。请你帮忙:请你帮忙:一定条件下平衡一定条件下平衡:分析某同学绘制的图像合理吗?分析某同学绘制的图像合理吗?已知温度:已知温度:T T1 1=400=400,T T2 2=500=500N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92.4KJ/mol从哪些方面分析从哪些方面分析?(1)(1)速率:速率:(2)(2)平衡平衡:温度温度高高,应该反应,应该反应快快,斜率斜率大大,达平衡时间,达平衡时间短短。升升高
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- 三节 化学平衡 课件
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