化学平衡状态全优秀PPT.ppt
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1、化学平衡状态全第1页,本讲稿共90页反反应应速速率率v(正正)v(逆逆)v(正正)=v(逆逆)t1时间(时间(t)0(1)0t1:v(正正)v(逆逆)(2)t1:v(正正)=v(逆逆)化学平衡状态化学平衡状态第2页,本讲稿共90页 一、化学平衡状态一、化学平衡状态 在一定条件下的在一定条件下的可逆反应,可逆反应,当正反应速率与逆反应当正反应速率与逆反应速率相等,速率相等,反应物与生成物的反应物与生成物的物质的量或浓度不再改变,物质的量或浓度不再改变,这种状态称为这种状态称为“化学平衡状态化学平衡状态”简称简称化学平衡。化学平衡。第3页,本讲稿共90页 化学平衡状态化学平衡状态 在一定条件下的在
2、一定条件下的可逆反应,可逆反应,(研究对象)(研究对象)当正反应速率与逆反应当正反应速率与逆反应速率相等,速率相等,(本质)(本质)反应物与生成物的反应物与生成物的物质的量或浓度不物质的量或浓度不再改变。再改变。(结果)(结果)这种状态称为这种状态称为“化学平衡状态化学平衡状态”简称简称化学平衡。化学平衡。第4页,本讲稿共90页v正正=v逆逆化学平衡状态的特征?化学平衡状态的特征?化学平衡状态的特征?化学平衡状态的特征?逆、等、动、定、变逆、等、动、定、变思考思考第5页,本讲稿共90页(3)(3)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)(2)等:等:V V正正=V
3、=V逆逆(4)(4)定:定:反应混合物中各组分的浓度保持反应混合物中各组分的浓度保持 不变,各组分的含量一定。不变,各组分的含量一定。(5)(5)变:变:条件改变,原平衡被破坏,在新的条件改变,原平衡被破坏,在新的条件下建立新的平衡。条件下建立新的平衡。(1)(1)逆:逆:可逆反应可逆反应 化学平衡状态特征化学平衡状态特征第6页,本讲稿共90页 探究探究2 在容积为在容积为2L2L的密闭容器里,加的密闭容器里,加0.01molCO0.01molCO和和0.01molH0.01molH2 2O(g),O(g),进行如下反应进行如下反应:CO COH H2 2O COO CO2 2H H2 2该可
4、逆反应达平衡状态的特征该可逆反应达平衡状态的特征?如何判断此反应已达到化学平衡状态如何判断此反应已达到化学平衡状态?第7页,本讲稿共90页 在一定体积的容器中进行在一定体积的容器中进行N2+3H2 2NH3下列说法下列说法是否可以证明此反应达到平衡状态是否可以证明此反应达到平衡状态?1.1.单位时间内生成单位时间内生成单位时间内生成单位时间内生成2nmol NH3 3的同时生成的同时生成 3nmol H2.2.单位时间内分解单位时间内分解2nmol NH3 3的同时生成的同时生成的同时生成的同时生成 nmol N2 2.3.H2 2的生成速率与的生成速率与的生成速率与的生成速率与N2 2的生成
5、速率之比为的生成速率之比为的生成速率之比为的生成速率之比为3:1.3:1.6.混合气体中混合气体中混合气体中混合气体中n(N2 2):n(H2):n(NH3)=1:3:2)=1:3:27.7.混合气体中混合气体中混合气体中混合气体中C(N2 2)=C(H)=C(H2 2)=C(NH3)8.8.混合气体中混合气体中N2的浓度保持不变的浓度保持不变的浓度保持不变的浓度保持不变.9.9.混合气体中气体的密度保持不变混合气体中气体的密度保持不变.10.混合气体中的压强保持不变混合气体中的压强保持不变混合气体中的压强保持不变混合气体中的压强保持不变.5.1个个N N断裂的同时有断裂的同时有3个个H-H键
6、断裂键断裂.4.1个个N N断裂的同时有断裂的同时有6个个N-H键断裂键断裂.思思考考第8页,本讲稿共90页1.1.在一定温度下在一定温度下,一定容器内进行的可逆反应一定容器内进行的可逆反应A(A(气气)+3B()+3B(气气)2C()2C(气气)达到平衡的标志是达到平衡的标志是()()A.CA.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nmolA,nmolA,同时生成同时生成3nmolB3nmolBC.AC.A、B B、C C的浓度不再变化的浓度不再变化 D.AD.A、B B、C C的分子数比为的分子数比为1:3:21:3:2E.E.容
7、器内总压强不变容器内总压强不变.思考思考 A C E第9页,本讲稿共90页2.2.下列说法中可以充分说明反应下列说法中可以充分说明反应:P(P(气气)+Q()+Q(气气)R()R(气气)+S()+S(气气),),在恒温恒在恒温恒容下已达平衡状态的是()容下已达平衡状态的是()A.A.反应容器内压强不随时间变化反应容器内压强不随时间变化B.PB.P和和S S的生成速率相等的生成速率相等C.C.反应容器内反应容器内P P、Q Q、R R、S S四者共存四者共存 D.D.反应容器内总物质的量不随时间而变化反应容器内总物质的量不随时间而变化 B思考思考第10页,本讲稿共90页可可可可 能能能能 的的的
8、的 情情情情 况况况况 举举举举 例例例例是否达到平衡是否达到平衡是否达到平衡是否达到平衡1.1.混合物混合物混合物混合物 体系中体系中体系中体系中 各成分各成分各成分各成分 的含量的含量的含量的含量各物质的物质的量或物质的量分数一定各物质的物质的量或物质的量分数一定各物质的物质的量或物质的量分数一定各物质的物质的量或物质的量分数一定各物质的质量或质量分数一定各物质的质量或质量分数一定各物质的质量或质量分数一定各物质的质量或质量分数一定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总压强、总物质的量一定总压强、总物质的量一定总压强、总物
9、质的量一定总压强、总物质的量一定2.2.正逆反正逆反正逆反正逆反 应速率应速率应速率应速率 的关系的关系的关系的关系单位时间内消耗单位时间内消耗单位时间内消耗单位时间内消耗m molAm molA,同时生成,同时生成,同时生成,同时生成mmol Ammol A单位时间内消耗了单位时间内消耗了单位时间内消耗了单位时间内消耗了n molBn molB,同时消耗,同时消耗,同时消耗,同时消耗p mol Cp mol CV(A):V(B):V(C):V(D)=m:n:p:q V(A):V(B):V(C):V(D)=m:n:p:q 单位时间内生成单位时间内生成单位时间内生成单位时间内生成n mol Bn
10、 mol B,同时消耗,同时消耗,同时消耗,同时消耗q mol Dq mol D是是是是是是是是是是是是分情况分情况分情况分情况是是是是是是是是否否否否是是是是对于密闭容器中的可逆反应:对于密闭容器中的可逆反应:对于密闭容器中的可逆反应:对于密闭容器中的可逆反应:mAmA(g g)+nB+nB(g g)pC pC(g g)+q D+q D(g g)根据你对化学平衡概念的理解,判断下列各种情况下,是否根据你对化学平衡概念的理解,判断下列各种情况下,是否根据你对化学平衡概念的理解,判断下列各种情况下,是否根据你对化学平衡概念的理解,判断下列各种情况下,是否达到平衡状态。达到平衡状态。达到平衡状态。
11、达到平衡状态。第11页,本讲稿共90页可可可可 能能能能 的的的的 情情情情 况况况况 举举举举 例例例例是否达到平衡是否达到平衡是否达到平衡是否达到平衡3.3.压强压强压强压强其他条件不变,其他条件不变,其他条件不变,其他条件不变,m+n =p+qm+n =p+q时,压强不变时,压强不变时,压强不变时,压强不变其他条件不变,其他条件不变,其他条件不变,其他条件不变,m+n =p+qm+n =p+q时,压强不变时,压强不变时,压强不变时,压强不变4.4.平均平均平均平均分子量分子量分子量分子量MM m+n =p+qm+n =p+q时,时,时,时,M M 一定一定一定一定 m+n =p+qm+n
12、 =p+q时,时,时,时,M M 一定一定一定一定5.5.温度温度温度温度其他条件一定时,体系温度不变其他条件一定时,体系温度不变其他条件一定时,体系温度不变其他条件一定时,体系温度不变6.6.体系体系体系体系密度密度密度密度其它条件一定时,密度不变其它条件一定时,密度不变其它条件一定时,密度不变其它条件一定时,密度不变7.7.其他其他其他其他组成成分有颜色时,体系颜色不再变化组成成分有颜色时,体系颜色不再变化组成成分有颜色时,体系颜色不再变化组成成分有颜色时,体系颜色不再变化是是是是否否否否是是是是否否否否是是是是否否否否是是是是第12页,本讲稿共90页1.1.对于反应前后的气体物质的对于反
13、应前后的气体物质的分子总数不相等的分子总数不相等的可逆反应可逆反应(如如2SO2SO2 2+O+O2 2 2SO 2SO3 3)来说,可利用混)来说,可利用混合气体的合气体的总压强、总物质的量总压强、总物质的量是否随着时间的改是否随着时间的改变而改变来判断是否达到平衡。变而改变来判断是否达到平衡。注意注意2.2.对于反应前后对于反应前后气体物质的分子数相等气体物质的分子数相等的可逆的可逆反应:反应:如如H H2 2(g)+I(g)+I2 2(g)2HI(g)(g)2HI(g),因为在此,因为在此反应过程中,反应过程中,气体的总压、总物质的量都不随气体的总压、总物质的量都不随时间的改变而改变时间
14、的改变而改变,因此不能用此标志判断平衡因此不能用此标志判断平衡是否到达是否到达.第13页,本讲稿共90页 对于不同类型的可逆反应,某一物理量不变是否可作为平衡已到达的标志,取决于该物理量在平衡到达前(反应过程中)是否发生变化。若是则可;否则,不行。第14页,本讲稿共90页 1.1.在一定温度下的恒容容器中在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不当下列物理量不再发生变化时再发生变化时,表明反应表明反应:A(A(固固)+3B()+3B(气气)2C()2C(气气)+D()+D(气气)已达平衡状态已达平衡状态的是的是()()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.
15、BC.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思考思考 BC第15页,本讲稿共90页第16页,本讲稿共90页序号起始时浓度起始时浓度起始时浓度起始时浓度mol/Lmol/Lmol/Lmol/L平衡时浓度平衡时浓度平衡时浓度平衡时浓度mol/Lmol/Lmol/Lmol/L平衡时平衡时平衡时平衡时c(H2)c(I2)c(HI)cH2c(I2)c(HI)10.010670.0119600.0018310.0031290.0176720.011350.00904400.003560.001250.0155930.010840.0070100.00100.0045650
16、.00073780.013544000.010690.0011410.0011410.008410I2(g)+H2(g)2HI(g)54.554.554.654.4554.33c (HI)2c(H2)c(I2)在在698.6K,反应体系中各物质浓度的有关数据如下反应体系中各物质浓度的有关数据如下反应体系中各物质浓度的有关数据如下反应体系中各物质浓度的有关数据如下常数常数对比书对比书P29P29?第17页,本讲稿共90页1.1.定义:定义:在一定温度下,当一个可逆反应达到平衡时,生成物浓度幂在一定温度下,当一个可逆反应达到平衡时,生成物浓度幂在一定温度下,当一个可逆反应达到平衡时,生成物浓度幂在
17、一定温度下,当一个可逆反应达到平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数。这个常数就是该之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数。这个常数就是该之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数。这个常数就是该之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数。这个常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数)反应的化学平衡常数(简称平衡常数)反应的化学平衡常数(简称平衡常数)反应的化学平衡常数(简称平衡常数)二、化学平衡常数(符号:二、化学平衡常数(符号:K)2.2.表达式:表达式:(K K 只与温度有关,与反应物或生成物的浓度无关)只与温度有关,与反应物或生成物的浓度无关)第18页,本讲稿共90页反应
18、反应正向进行程度大的是正向进行程度大的是 ,反应物转化率大的是反应物转化率大的是 。Cl2(g)+H2(g)2HCl(g)Br2(g)+H2(g)2HBr(g)25时,该反应的化学平衡常数时,该反应的化学平衡常数K=5.3 x103325时,该反应的化学平衡常数时,该反应的化学平衡常数K=2.2 x1018对比以下两个化学反应:对比以下两个化学反应:1、2、?反应反应1 1反应反应1 1第19页,本讲稿共90页 K K值越大,表示反应进行的值越大,表示反应进行的程度程度越大,反应越大,反应 物物转化率转化率也越大。也越大。3.3.化学平衡常数的意义:化学平衡常数的意义:定量的衡量化学反应进行的
19、程度定量的衡量化学反应进行的程度一般当一般当K105时,该反应进行得基本完全。时,该反应进行得基本完全。第20页,本讲稿共90页化学反应方程式化学反应方程式化学平衡常数化学平衡常数 N2+3H2 2NH3 K1 1/2N2+3/2H2 NH3 K2 2NH3 N2+3H2 K3判断判断K1与与K2、K3的关系的关系K1=(K2)2K1=1K3?第21页,本讲稿共90页写出下列反应化学平衡常数的表达式:写出下列反应化学平衡常数的表达式:CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l)K=c(CO2)c(CO)c(CO2)c(H2)K=?第22页,本讲稿共
20、90页4.4.书写平衡常数表达式时应注意:书写平衡常数表达式时应注意:对同一反应,平衡常数表达式和数值,对同一反应,平衡常数表达式和数值,与化学方程式的书写有关与化学方程式的书写有关 凡浓度保持恒定不变的物质(凡浓度保持恒定不变的物质(如:固体、纯液体如:固体、纯液体),),不写入平衡常数的表达式不写入平衡常数的表达式 必须指明温度,反应必须达到平衡状态必须指明温度,反应必须达到平衡状态第23页,本讲稿共90页5.5.有关化学平衡常数和转化率的计算有关化学平衡常数和转化率的计算 在某温度下,将在某温度下,将I2和和和和H2各各各各0.1mol0.1mol的气态混合物充入的气态混合物充入的气态混
21、合物充入的气态混合物充入10L10L10L10L的的的的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得C C(HH2)=0.008mol/L=0.008mol/L。(1 1)求该反应的平衡常数。)求该反应的平衡常数。(2 2 2 2)在上述温度下,该容器中若通入)在上述温度下,该容器中若通入)在上述温度下,该容器中若通入)在上述温度下,该容器中若通入I I2 2和和和和H各各0.20mol0.20mol。试求达到化学平衡时各物质的浓度。试求达到化学平衡时各物质的浓度。试求达到化学平衡时各物
22、质的浓度。试求达到化学平衡时各物质的浓度。例例1 1:第24页,本讲稿共90页 思考思考在密闭容器中,将在密闭容器中,将2.0molCO与与10molH2O混合加热到混合加热到混合加热到混合加热到800800800800.达到下列平衡:达到下列平衡:求求求求CO转化为转化为CO2 2的转化率。的转化率。CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K=1.0 平衡转化率平衡转化率=平衡时已转化了的某反应物的量平衡时已转化了的某反应物的量 转化前该反应物的量转化前该反应物的量100%第25页,本讲稿共90页1.1.已知一氧化碳与水蒸气的反应为已知一氧化碳与水蒸气的反应为CO +H2O(g)CO
23、2 +H2催化剂催化剂高温高温 在在427427时时的的平平衡衡常常数数是是9.49.4。如如果果反反应应开开始始时时,一一氧氧化化碳碳和和水水蒸蒸气气的的浓浓度度都都是是0.01mol/L0.01mol/L,计计算算一一氧氧化碳在此反应条件下的转化率。化碳在此反应条件下的转化率。思考思考第26页,本讲稿共90页2.2.现有一定温度下的密闭容器中存在如下反应:现有一定温度下的密闭容器中存在如下反应:2SO2SO2 2+O+O2 2 2SO 2SO3 3 已已知知C(SOC(SO2 2)始始=0.4mol/L=0.4mol/L,C(OC(O2 2)始始=1mol/L=1mol/L经经测测定定该该
24、反反应应在在该该温温度度下下的的平平衡衡常常数数K19K19,试试判判断断,当当SOSO2 2转转化化率率为为5050时时,该该反反应应是是否否达达到到平平衡衡状状态态,若若未未达达到到,向向哪哪个个方方向向进进行行?达达平平衡衡状状态态时时,SO,SO2 2的的转转化化率应为多少?率应为多少?思考思考第27页,本讲稿共90页第28页,本讲稿共90页(5)(5)变:条件改变,原平衡被破坏,在新的条件下建变:条件改变,原平衡被破坏,在新的条件下建立新的平衡。立新的平衡。可见,化学平衡只有在一定的条件下才能保持。可见,化学平衡只有在一定的条件下才能保持。当外界条件改变,旧的化学平衡将被破坏,并建立
25、当外界条件改变,旧的化学平衡将被破坏,并建立起新的平衡状态。起新的平衡状态。探究探究1化学平衡状态特征中的化学平衡状态特征中的 “变变”?如何理解如何理解 “化学平衡移动化学平衡移动”?第29页,本讲稿共90页 可逆反应中可逆反应中旧化学平衡的破坏旧化学平衡的破坏、新化学平衡的建新化学平衡的建立立过程叫做化学平衡的移动。过程叫做化学平衡的移动。化学平衡移动的概念化学平衡移动的概念:研究对象:研究对象:已建立平衡状态的体系已建立平衡状态的体系平衡移动的标志:平衡移动的标志:2.2.反应混合物中各组分的浓度发生改变反应混合物中各组分的浓度发生改变.(各组分的物质的量的百分含量各组分的物质的量的百分
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