选修四化学平衡课件.ppt

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1、第二章化学反应速率和化学平衡第二章化学反应速率和化学平衡第三节第三节 化学平衡化学平衡1一、可逆反应一、可逆反应正反应：正反应：从从左左向向右右进行的反应。进行的反应。逆反应：逆反应：从从右右向向左左进行的反应。进行的反应。在同一条件下向正反应方向进行的在同一条件下向正反应方向进行的同时又向逆反应方向进行的反应同时又向逆反应方向进行的反应.用用 表示。表示。例：例：H2+I2 2HI可逆反应的特点可逆反应的特点:同一条件下正、逆反应同时进行同一条件下正、逆反应同时进行可逆反应通常不能进行到底可逆反应通常不能进行到底,反应物的反应物的转化率不能达到转化率不能达到100%,反应体系中得到的总是反应

2、体系中得到的总是反应物与生成物的反应物与生成物的混合物混合物。2tVV正V逆V正=V逆31、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，里，正反应速率和正反应速率和逆反应速率相等逆反应速率相等，反应混合物中各组分的，反应混合物中各组分的浓浓度保持不变度保持不变的状态的状态就是化学平衡状态就是化学平衡状态。注注意意三三点点前提（适用范围）前提（适用范围）：可逆反应可逆反应内在本质内在本质：v(正正)=v(逆逆)0外在标志：反应混合物中各组分外在标志：反应混合物中各组分 的浓度保持不变的浓度保持不变二、化学平衡状态二、化学平衡状态4如何判断可逆反应是否达到平衡状态？如何判断可逆反应是

3、否达到平衡状态？可逆反应可逆反应2、化学平衡状态的特征、化学平衡状态的特征（3）动：）动：动态平衡，动态平衡，v(正正)=v(逆逆)0（2）等：）等：（4）定：）定：（1）逆：）逆：（5）变：）变：v(正正)=v(逆逆)反应混合物中各组分的浓度保持不变反应混合物中各组分的浓度保持不变条件改变，原平衡被破坏，在新的条条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡件下建立新的平衡5a、同一物质、同一物质 V消耗消耗V生成生成 b、不同物质、不同物质 一正一逆一正一逆 速率之比等于计量数之比速率之比等于计量数之比（1 1）v v正正=v v逆逆3、判断反应是否达到平衡的依据、判断反应是否达到平衡的

4、依据(3)(3)还可以延伸至还可以延伸至混合气体的总压强、总体积、混合气体混合气体的总压强、总体积、混合气体的颜色、密度、平均摩尔质量的颜色、密度、平均摩尔质量等不随时间的延长而改变等不随时间的延长而改变(2)(2)反应混合物中各组分的浓度（百分含量反应混合物中各组分的浓度（百分含量)保持不变。保持不变。注注意意：某某一一可可变变物物理理量量不不再再随随时时间间改改变变而而改改变变即表明达到平衡状态。即表明达到平衡状态。（变量不变达平衡）（变量不变达平衡）61、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)达到平衡的标志是（）达到平衡的标志是（）A.C的生成速率与的生

5、成速率与C的分解速率相等的分解速率相等 B.单位时间生成单位时间生成nmolA,同时生成同时生成3nmolBC.单位时间生成单位时间生成B的速率的速率,与生成与生成C的速率相等的速率相等D.单位时间生成单位时间生成nmolA,同时生成同时生成2nmolCAD练习：练习：7 2、下列说法可以证明反应下列说法可以证明反应 N2+3H2 2NH3 已达平衡状态的是已达平衡状态的是()A.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有3个个HH键形成键形成B.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有3个个HH键断裂键断裂C.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有6个个NH键断裂键断裂D.1个个NN键断裂的

6、同时键断裂的同时,有有6个个NH键形成键形成AC83、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(g)+Q(g)R(g)+S(g),在在恒温恒容恒温恒容下下已达平衡状态的是（）已达平衡状态的是（）(A)P、Q、R、S的浓度不再变化的浓度不再变化 (B)P、Q、R、S的分子数比为的分子数比为1:1:1:1 (C)反应容器内气体总物质的量不再变化反应容器内气体总物质的量不再变化 (D)混合气体的压强不再变化混合气体的压强不再变化 （E）气体的平均分子量不再变化）气体的平均分子量不再变化 （F）各组分的质量分数不再改变）各组分的质量分数不再改变 （G）混合气体的密度不再变化）混合气体的

7、密度不再变化AF9 4、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:在在恒温恒容恒温恒容下下已达平衡状态的是（已达平衡状态的是（）(A)P、Q、R、S的浓度不再变化的浓度不再变化 (B)P、Q、R、S的分子数比为的分子数比为2:1:1:1 (C)反应容器内气体总物质的量不再变化反应容器内气体总物质的量不再变化 (D)混合气体的压强不再变化混合气体的压强不再变化 （E）气体的平均分子量不再变化）气体的平均分子量不再变化 （F）各组分的质量分数不再改变）各组分的质量分数不再改变 （G）混合气体的密度不再变化）混合气体的密度不再变化2P(g)+Q(g)R(g)+S(g)ACDEF10 5、

8、在一定温度下的在一定温度下的恒容恒容容器中容器中,当下列物当下列物理量不再发生变化时理量不再发生变化时,表明反应表明反应:A(s)+3B(g)2C(g)+D(g)已达平衡状已达平衡状态的是（其中只有态的是（其中只有B气体有颜色）气体有颜色）()A.混合气体的压强混合气体的压强 B.混合气体的密度混合气体的密度C.气体的平均分子量气体的平均分子量 D.气体的颜色气体的颜色BCDA(g)+3B(g)2C(g)+D(g)?A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g)?ACDD116、在一个不传热的固定容积的密闭容器中有可逆反应：、在一个不传热的固定容积的密闭容器中有可逆反应：mA(g)+nB(g)pC

9、(g)+qQ(g)，当，当m、n、p、q为为任意整数时，任意整数时，一定可以一定可以作为达到平衡的标志是：作为达到平衡的标志是：体系的压强不再改变体系的压强不再改变 体系的温度不再改变体系的温度不再改变各组分的浓度不再改变各组分的浓度不再改变 各组分的质量分数不再改变各组分的质量分数不再改变反应速率反应速率Va:Vb:Vc:Vd=m:n:p:q单位时间内单位时间内m mol A断键反应，同时断键反应，同时p mol C也也断键反应断键反应（A）（B）（C）（D）B12【复习复习】化学平衡状态的定义：化学平衡状态的定义：在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速在一定条件下的可逆反应里，正反

10、应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态就是化学平衡状态。就是化学平衡状态。v化学平衡的特征：化学平衡的特征：逆逆等等动动定定变变可逆反应（可逆过程）可逆反应（可逆过程）可逆反应（可逆过程）可逆反应（可逆过程）VVVV正正正正 =V=V=V=V逆逆逆逆（不同的平衡对应不同的速率）（不同的平衡对应不同的速率）（不同的平衡对应不同的速率）（不同的平衡对应不同的速率）动态平衡动态平衡动态平衡动态平衡。(V(V(V(V正正正正=V=V=V=V逆逆逆逆0000）平衡时，各组分浓度、含量保持不变（恒定）平衡时，各组分浓度、含量保持不变（恒

11、定）平衡时，各组分浓度、含量保持不变（恒定）平衡时，各组分浓度、含量保持不变（恒定）条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡新的平衡13可逆反应中，旧平衡的破坏、新平衡的建立过程叫做可逆反应中，旧平衡的破坏、新平衡的建立过程叫做化学化学平衡的移动平衡的移动旧化学平衡旧化学平衡V V（正）（正）=V V（逆）（逆）组分含量组分含量保持恒定保持恒定平衡破坏平衡破坏条件改变条件改变V V（正）（正）V V（逆）（逆）组分含量组分含量发生变化发生变化新化学平衡新化学平衡一定时间后一定时间后组分含量保组分含量保持新恒定持新恒定 v(正正)v(逆逆),平衡向

12、右移动平衡向右移动 v(正正)V逆逆 V逆逆V正正18增大反应物浓度增大反应物浓度vtt1t20V(正正)V(逆逆)t3增大生成物浓度增大生成物浓度vtt1t20V(正正)V(逆逆)V(逆逆)V(正正)t3减小生成物浓度减小生成物浓度vt1t20V(正正)V(逆逆)V(正正)V(逆逆)tt3减小反应物浓度减小反应物浓度vt1t20V(正正)V(逆逆)V(逆逆)V(正正)t3t其他条件不变时，改变反应物和生成物的浓度的速率其他条件不变时，改变反应物和生成物的浓度的速率-时时间图像间图像 V(正正)V(逆逆)192 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272NO2(气气)N2O4

13、(气气)H=-56.9kJ/mol(红棕色红棕色)(无色无色)20 在其它条件不变的情况下，在其它条件不变的情况下，升高温度升高温度,平衡向吸热反应方向移动平衡向吸热反应方向移动 降低温度降低温度,平衡向放热反应方向移动平衡向放热反应方向移动结论结论:注意：注意：在其它条件不变的情况下在其它条件不变的情况下,升高温度升高温度,不管是吸不管是吸热反应还是放热反应热反应还是放热反应,反应速率都增大反应速率都增大,反之反之,降降低温度低温度,不管是吸热反应还是放热反应不管是吸热反应还是放热反应,反应速率反应速率都减慢。都减慢。温度对反应速率的影响是双向影响温度对反应速率的影响是双向影响,但是但是吸热

14、吸热反应对温度的变化更敏感！反应对温度的变化更敏感！21（1）当正反应为）当正反应为放热反应放热反应时时(a)升高温度升高温度(b)降低温度降低温度22（2）当正反应为）当正反应为吸热反应吸热反应时时(a)升高温度升高温度(b)降低温度降低温度233 3、催化剂对化学平衡的影响：、催化剂对化学平衡的影响：同等程度改变化学反同等程度改变化学反应速率，应速率，V正正=V逆逆，只改变反应到达平衡所需，只改变反应到达平衡所需要的时间，而不影响化学平衡的移动。要的时间，而不影响化学平衡的移动。V（molL-1S-1）V正正=V逆逆t1T(s)0V正正=V逆逆催化剂对可逆反应的影响：催化剂对可逆反应的影响

15、：24改变反应条件改变反应条件平平 衡衡 移移 动动增大反应物浓度减小反应物浓度升 高 温 度降 低 温 度增大生成物浓度减小生成物浓度向减少反应物的浓度方向移动向减少生成物的浓度方向移动向吸热反应方向移动向增大反应物的浓度方向移动向增大生成物的浓度方向移动向放热反应方向移动浓度、温度对化学平衡的影响浓度、温度对化学平衡的影响25平衡移动原理（勒夏特列原理）平衡移动原理（勒夏特列原理）如果如果改变改变影响平衡的一个条件（如浓度或温度影响平衡的一个条件（如浓度或温度等等），平衡就向能够），平衡就向能够减弱减弱这种改变的这种改变的方向移动方向移动。此原理只适用于此原理只适用于已达平衡已达平衡的体系

16、的体系移动的结果移动的结果只能是减弱外界条件的改变量，只能是减弱外界条件的改变量，但不能抵消。但不能抵消。注意：注意：26压强对化学平衡的影响压强对化学平衡的影响 例如：例如：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）450。C时时N2与与H2反应生成反应生成NH3的实验数据的实验数据压强压强/MPa15103060100NH3/%2.09.216.435.553.669.4由勒夏特列原理推知压强对化学平衡的影响为：由勒夏特列原理推知压强对化学平衡的影响为：压强增大，平衡向气体体积减小的方向移动压强增大，平衡向气体体积减小的方向移动 压强减小，平衡向气体体积增大的方向移动压强减小，平衡向气体体积增

17、大的方向移动27 2NO2（g）N2O4（g）（红棕色）（红棕色）（无色）（无色）加压前后颜色有什么变化？为什么加压前后颜色有什么变化？为什么？28压强引起平衡移动的相关图象压强引起平衡移动的相关图象当当 a+b c+d时：时：V Vt t0 0V V(正正)V V(逆逆)V V V V(正正正正)V V V V(逆逆逆逆)V Vt t0 0V V(正正)V V(逆逆)V V V V(逆逆逆逆)V V V V(正正正正)增大压强增大压强增大压强增大压强减小压强减小压强减小压强减小压强对于反应 aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)29当 a+b c+d时：V Vt t0 0V V(正正)

18、V V(逆逆)V V(逆逆)V V(正正)增大压强增大压强增大压强增大压强减小压强减小压强减小压强减小压强V Vt t0 0V V(正正)V V(逆逆)V V(正正)V V(逆逆)30思考：思考：对于反应对于反应 H2O+CO H2+CO2如果增大压强如果增大压强,反应速率是否改变反应速率是否改变,平衡是否移动？平衡是否移动？高温高温催化剂催化剂速率速率-时间关系图：时间关系图：V(molL-1S-1)t(s)0V正正=V逆逆V正正=V逆逆增大压强增大压强增大压强增大压强,正逆反应正逆反应正逆反应正逆反应速率均增大相同的倍速率均增大相同的倍速率均增大相同的倍速率均增大相同的倍数，数，数，数，V

19、 V 正正正正=V=V 逆逆逆逆，平，平，平，平衡不移动。衡不移动。衡不移动。衡不移动。t231下列反应达到化学平衡时，增大压强，平衡是否下列反应达到化学平衡时，增大压强，平衡是否移动？向哪个方向移动？移动的根本原因是什么移动？向哪个方向移动？移动的根本原因是什么?2NO(g)+O2(g)2NO2(g)CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)H2O(g)+C(s)CO(g)+H2(g)H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)H2S(g)H2(g)+S(s)不移动不移动不移动不移动321、对任何一个平衡体系，采取下列措施一、对任何一个平衡体系，采取下列措施一定引起平衡移动的是定引起平衡

20、移动的是 A.加入一种反应物加入一种反应物 B.增加体系的压强增加体系的压强C.升高温度升高温度 D.使用催化剂使用催化剂C 练习练习33 2 2、当人体吸入较多量的一氧化碳时，就会引起当人体吸入较多量的一氧化碳时，就会引起一氧化碳中毒，这是由于一氧化碳跟血液里的血一氧化碳中毒，这是由于一氧化碳跟血液里的血红蛋白结合。使血红蛋白不能很好的跟氧气结合，红蛋白结合。使血红蛋白不能很好的跟氧气结合，人因缺少氧气而窒息，甚至死亡。这个反应可表人因缺少氧气而窒息，甚至死亡。这个反应可表示为：示为：血红蛋白血红蛋白O O2 2+CO +CO 血红蛋白血红蛋白CO+OCO+O2 2 运用化学平衡移动的理论，

21、简述抢救一氧化碳运用化学平衡移动的理论，简述抢救一氧化碳中毒患者时可以采取什么措施？中毒患者时可以采取什么措施？343 3、可逆反应、可逆反应H H2 2O(g)O(g)C(s)CO(g)C(s)CO(g)H H2 2(g)(g)在一定条件下在一定条件下达平衡状态达平衡状态，改变下列条件，能否，改变下列条件，能否引起平衡移动的是？引起平衡移动的是？COCO产率有何变化产率有何变化?增大增大H H2 2O(g)O(g)浓度浓度 加入更多的加入更多的C C(S)(S)增加增加H H2 2浓度浓度354 4、在高温下，反应、在高温下，反应(正反应为吸热反应）要使混合气体颜色加深，正反应为吸热反应）要

22、使混合气体颜色加深，可采取的方法是可采取的方法是A A、保持容积不变、保持容积不变,加入加入HBr(g)B B、降低温度、降低温度C C、升高温度、升高温度D D、保持容积不变、保持容积不变,加入加入H2(g)A C 2HBr(g)H2(g)+Br2(g)365 5、恒温下、恒温下,反应反应aXaX(g)(g)bY bY(g)(g)+cZ+cZ(g)(g)达到达到平衡后平衡后,把容器把容器体积压缩到原来的一半体积压缩到原来的一半且达到新且达到新平衡时平衡时,X,X的物质的量浓度由的物质的量浓度由0.1mol/L0.1mol/L增大到增大到0.19mol/L,0.19mol/L,下列判断正确的是

23、下列判断正确的是:A.a A.ab+c B.ab+c B.ab+c b+c C.a C.ab+c D.ab+c D.ab=cb=c A3738序号序号起始时浓度起始时浓度mol/L平衡时浓度平衡时浓度mol/L平衡时平衡时 c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)K10.0106 0.011900.00183 0.003120.0176754.4980.0113 0.0090400.00356 0.001250.0155954.618000.0106 0.00114 0.001140.0084154.329K20.0113 0.0090400.00456 0.001950.

24、008598.298000.0165 0.00339 0.003390.009778.306000.0125 0.00258 0.002580.007428.272在在K1（698.6），），K2（798.6）时的可逆反应时的可逆反应 I2(g)+H2(g)2HI(g)根据表中根据表中平衡时平衡时 的值，分析其中规律。的值，分析其中规律。39其它平衡体系的数据进行分析，都有类似的关系。其它平衡体系的数据进行分析，都有类似的关系。(1)K与与反应的反应的起始浓度大小起始浓度大小无关；无关；(2)K与起始物质无关，与起始物质无关，与与正向建立正向建立平衡平衡还是逆向建立平衡无还是逆向建立平衡无关，

25、即与平衡建立的关，即与平衡建立的过程无关。过程无关。(3)温度不变温度不变时，时，K是常数是常数,温度改变，温度改变，K值改变值改变分析上表，你得出什么结论？分析上表，你得出什么结论？(4)K不受不受压强的影响压强的影响40四、化学平衡常数四、化学平衡常数 1 1、定义、定义 在一定在一定温度温度下，当一个可逆反应达到下，当一个可逆反应达到化学化学平衡平衡时，时，生成物浓度幂之积生成物浓度幂之积与与反应物浓度反应物浓度幂之积幂之积的比值是一个常数，这个常数叫做的比值是一个常数，这个常数叫做该反应的化学平衡常数（简称平衡常数）。该反应的化学平衡常数（简称平衡常数）。用用K K表示平衡常数。表示平

26、衡常数。412 2、表达式及单位、表达式及单位 cp(C)c q(D)cm(A)c n(B)K=mA+nB pC+qD C:各组分的平衡浓度各组分的平衡浓度K的单位为的单位为(molL-1)n（n=p+q-m-nn=p+q-m-n）42 1/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)2NH3(g)N2(g)+3H2(g)K1 =K22=1/K3 结论：结论：平衡常数的表达式与方程式的书写方式有关。平衡常数的表达式与方程式的书写方式有关。43FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)Cr2O72-(aq)+H2O(l)2CrO42-(aq)+2H+(a

27、q)44注意：注意：(3)固体、固体、纯纯液体浓度，一般不出现在表达式中，液体浓度，一般不出现在表达式中，表达式中表达式中只包括只包括气态物质和溶液中各溶质的浓气态物质和溶液中各溶质的浓度。度。水蒸气要写水蒸气要写 (2)同一反应，系数不同，同一反应，系数不同，K值不同值不同(1)必须指明温度，浓度为平衡状态时的浓度。必须指明温度，浓度为平衡状态时的浓度。45（1 1）K K值越大，表示反应进行的程度越大，反应物转值越大，表示反应进行的程度越大，反应物转化率也越大。化率也越大。3、化学平衡常数的应用、化学平衡常数的应用衡量化学反应进行的程度衡量化学反应进行的程度衡量化学反应进行的程度衡量化学反

28、应进行的程度（2 2）一般当）一般当K K10105 5时，该反应进行得基本完全。时，该反应进行得基本完全。K K 1010-5-5 认为认为 正反应很难进行（逆反应较完全）正反应很难进行（逆反应较完全）【应用一】【应用一】平衡常数表示反应进行的程度，不表示反平衡常数表示反应进行的程度，不表示反应的快慢，即应的快慢，即速率大，速率大，K值不一定大值不一定大46对于反应对于反应m A(g)+n B(g)p C(g)+q D(g)m A(g)+n B(g)p C(g)+q D(g)随温度的升高其反应的平衡常数有以下变化，请随温度的升高其反应的平衡常数有以下变化，请判断判断和和 两种情况哪种是吸热，

29、哪种是放热？两种情况哪种是吸热，哪种是放热？温度平衡常数若升高温度，值增大，则正反应为吸热反应若升高温度，值增大，则正反应为吸热反应若升高温度，值减小，则正反应为放热反应若升高温度，值减小，则正反应为放热反应【应用【应用二二】利用利用利用利用KK值可判断反应的热效应值可判断反应的热效应值可判断反应的热效应值可判断反应的热效应47 对于可逆反应对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)Qc k，未达平衡，逆反应方向进行。未达平衡，逆反应方向进行。Q c=k,达平衡达平衡Qc k,未达平衡，正反应方向进未达平衡，正反应方向进行。行。在一定温度的在一定温度的任意时刻任意时刻，叫该反应

30、的浓度商叫该反应的浓度商【应用【应用三三】判断可逆反应是否平衡及不平衡向判断可逆反应是否平衡及不平衡向判断可逆反应是否平衡及不平衡向判断可逆反应是否平衡及不平衡向何方向进行何方向进行何方向进行何方向进行48【应用【应用四四】49化学平衡的相关计算化学平衡的相关计算【应用【应用四四】用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观，常用用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观，常用平衡平衡转化率转化率来表示反应限度。来表示反应限度。反应物反应物A的平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：的平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：A的转化率的转化率=100%A的起始浓度的起始浓度-A的平衡浓度的平衡浓度 反应前反应前A的浓度的浓度 转化转化的的A的浓度的浓度 反应前反应前A的浓度的浓度=100%50