高中化学化学平衡.ppt
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1、高中化学化学平衡化学平衡状态,就是化学平衡状态,就是在在一定条件一定条件下下可逆反应里,当可逆反应里,当正反应正反应速率速率与与逆反应速率逆反应速率相等相等时,反应混合物中各组成成分的时,反应混合物中各组成成分的百分含量保持百分含量保持不变不变的状态。的状态。1、定义:、定义:强强调调四四点点条件:一定条件(温度、浓度与压强)条件:一定条件(温度、浓度与压强)本质:正反应速率本质:正反应速率=逆反应速率逆反应速率现象:各组分百分含量现象:各组分百分含量(或质量或质量)、浓度、浓度(或体积分数)等保持不变(或体积分数)等保持不变对象:可逆反应对象:可逆反应一、化学平衡状态的概念与特征例N2(g)
2、+3H2(g)2NH3(g)K1=1.601051/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g)K2=3.87102K1 K2,K1=K222)2)同一化学反应,可以用不同的化学反应式来表示,用同一化学反应,可以用不同的化学反应式来表示,用不同的化学反应方程式表示时,其对的平衡常数的表达不同的化学反应方程式表示时,其对的平衡常数的表达式亦不同,但它们之间相互关联。式亦不同,但它们之间相互关联。3)多重平衡规则多重平衡规则:若干方程式相加若干方程式相加(减减),则总,则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积(商商)例题例题:2NO(g)+O2(g)2NO22NO
3、2(g)N2O42NO(g)+O2(g)N2O4(g)平衡常数的单位浓度的单位为molL-1K的单位为(molL-1)n;对于反应对于反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)cp(C)cq(D)cm(A)cn(B)平衡常数的数学表达式平衡常数的数学表达式K=3.3.平衡常数的单位平衡常数的单位(1)(1)平衡常数平衡常数K K与温度有关,与浓度无关,与温度有关,与浓度无关,由由K K随温度的随温度的变化可推断正反应是吸热反应还是放热。变化可推断正反应是吸热反应还是放热。若正反应是若正反应是吸热反应吸热反应,升高温度升高温度,K,K 增大增大;若正反应是放热反应若正反应是放热反应,升升
4、高温度高温度,K,K 减少减少;例如:例如:不同温度时,反应不同温度时,反应:H2(g)+I2(g)2HI(g),的浓度的浓度平衡常数与温度平衡常数与温度的关系如下:的关系如下:温度温度623K698K763K浓度平衡常数浓度平衡常数66.954.445.9 通过改变温度,平衡常数大小的变化趋势可以判断通过改变温度,平衡常数大小的变化趋势可以判断上可逆反应的上可逆反应的正方向是放热反应正方向是放热反应.4、影响平衡常数的因素及平衡常数的意义、影响平衡常数的因素及平衡常数的意义(2)(2)平衡常数平衡常数K K值的大小,可推断反应进行的程度。值的大小,可推断反应进行的程度。K K 值越大,值越大
5、,表示反应表示反应进行的程度越大,进行的程度越大,反应物的反应物的转化率越大;转化率越大;K K 值越小,值越小,表示反应表示反应进行的程度越小,进行的程度越小,反应物的反应物的转化率越小。转化率越小。(3)(3)反应的平衡常数与反应可能进行的程度。反应的平衡常数与反应可能进行的程度。一般来说,一般来说,反应的平衡常数反应的平衡常数K10K105 5,认为,认为正反应进行得基本完全;正反应进行得基本完全;K 10K 10-5-5则认为这个反应的则认为这个反应的正反应很难进行正反应很难进行(逆反应较逆反应较完全)。完全)。达到平衡后各物质的浓度变化关系,在计算中注意。达到平衡后各物质的浓度变化关
6、系,在计算中注意。(2)生成物:平衡浓度)生成物:平衡浓度=初始浓度初始浓度+转化浓度转化浓度 生成物生成物D:c平平(D)=c0(D)+c(D)(3)各物质的)各物质的转化浓度之比转化浓度之比等于它们在化学方程式中等于它们在化学方程式中相应的化学计量数之比。相应的化学计量数之比。c(A):c(D)=a:d(1)反应物:平衡浓度)反应物:平衡浓度=初始浓度初始浓度-转化浓度;转化浓度;反应物反应物A:c平平(A)=c0(A)-c(A)5、有关化学平衡常数的计算、有关化学平衡常数的计算 对于反应对于反应:aA+bB cC+dD例:在某温度下,将例:在某温度下,将H2(g)和和I2(g)各各0.1
7、0mol混合物充混合物充入入10L的密闭容器中,充分反应达到平衡时,测得的密闭容器中,充分反应达到平衡时,测得c(H2)=0.0080mol/L,求:,求:(1)反应的平衡常数反应的平衡常数(2)其它条件不变,充入的其它条件不变,充入的H2(g)和和I2(g)各各0.20mol,求求达平衡时各物质的平衡浓度。达平衡时各物质的平衡浓度。方法:三段式方法:三段式答案:答案:(1)H2+I2 2HI K=0.25(2)0.016mol/L、0.016mol/L、0.008mol/L 用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观,常用平衡转化率来表示反应限度。对于可逆反应对于可逆反应:mA(g)+nB(g)
8、pC(g)+qD(g)6、转化率与平衡转化率(、转化率与平衡转化率()转化率转化率:反应进行的过程中已反应掉了的反应物占:反应进行的过程中已反应掉了的反应物占反应物总量的百分比反应物总量的百分比。注意:注意:1、反应物反应物A的平衡转化率是该条件最大转化率。的平衡转化率是该条件最大转化率。2、反应物的转化率可以用于表一个反应的进行程度。反应物的转化率可以用于表一个反应的进行程度。3、反应物的转化率受外界条件(温度和浓度)的影响。反应物的转化率受外界条件(温度和浓度)的影响。4、当反应物以反应方程式前的计量数的比例加入时,当反应物以反应方程式前的计量数的比例加入时,该反应的各反应物的转化率相等。
9、该反应的各反应物的转化率相等。例:一定条件下,将例:一定条件下,将X X和和Y Y两两种物种物质质按不同比例放入密按不同比例放入密闭闭容器中,反容器中,反应应达到平衡后,达到平衡后,测测得得X X、Y Y转转化率与起始化率与起始时时两两种物种物质质的量之比的量之比n(X)/n(Y)n(X)/n(Y)的关系如下的关系如下图图,则则X X和和Y Y反反应应的方程式可表示的方程式可表示为为()A AX+3Y 2ZX+3Y 2ZB B3X+Y 2Z3X+Y 2ZC C3X+2Y Z 3X+2Y Z D D2X+3Y 2Z2X+3Y 2ZB B 1 2 3 4标志:标志:(1)、比正逆。比正逆。v正正v
10、逆逆0;(2)、比前后。比前后。反应混合物中各组分的体积分数、反应混合物中各组分的体积分数、物质的量分数、质量分数物质的量分数、质量分数不再发生变化不再发生变化;(3)、)、比比K、Qc三、化学平衡的标志 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,未达平衡,逆向进行逆向进行。QC=k,达平衡,达平衡,平衡不移动平衡不移动。QC 0.6)B、lmolA+0.5molB+1.5mo1C+xmolD(x0.1)C2molA+1molB+xmolD(x0)DlmolA+0.5molB+4.5mo1C+xmolD(x0.7)D3、对于平衡体系、对于平衡体系
11、mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)H0。有有下下列列判判断断,其中正确的是其中正确的是A、若若温温度度不不变变,将将容容器器的的体体积积增增大大为为原原来来的的两两倍倍,此此时时A物质的浓度变为原来的物质的浓度变为原来的0.48倍,则倍,则m+np+qB、若若平平衡衡时时A、B的的转转化化率率相相等等,说说明明反反应应开开始始时时A、B的物的量之比为的物的量之比为n:m;C、若若温温度度不不变变而而压压强强增增大大为为原原来来的的两两倍倍,则则达达到到新新的平衡时平衡混合物的体积小于原体积的的平衡时平衡混合物的体积小于原体积的1/2D、若若平平衡衡体体系系共共有有a mol气气体体,
12、再再向向其其中中加加入入bmolB,当当达达到到新新平平衡衡时时共共有有(a+b)mol气气体体,则则m+n=p+qAD00.52a2(n-2m)(n-m)a4.在在一一个个固固定定体体积积的的密密闭闭容容器器中中,保保持持一一定定温温度度,进进行行以以下下反反应应:H2(g)+Br2(g)2HBr(g)。已已知知加加入入1molH2和和2molBr2时时,达达到到平平衡衡后后生生成成amolHBr(见见下下表表“已已知知”项项)。在在相相同同条条件件下下,且且保保持持平平衡衡时时各各组组分分的的物物质质的的量量分分数数不不变变,对下列编号(对下列编号(1)(3)的状态,填写表中的空白:)的状
13、态,填写表中的空白:编号编号起始状态(起始状态(mol)平衡时平衡时HBr物质物质的量(的量(mol)H2Br2HBr已知已知120a24010.5amn(n2m)改为恒压条件改为恒压条件?五、化学学平衡移动 当当改变改变已经达到化学平衡的可逆反应的已经达到化学平衡的可逆反应的条件条件时时,平平衡状态被破坏衡状态被破坏,随反应的进行重新达到新平衡的过程叫随反应的进行重新达到新平衡的过程叫做化学平衡移动。做化学平衡移动。勒夏持列原理勒夏持列原理:如果:如果改变改变影响平衡的一个条件(如浓度、压影响平衡的一个条件(如浓度、压强和温度等),平衡就向着能够强和温度等),平衡就向着能够减弱这种改变减弱这
14、种改变的方向移动。的方向移动。其中包含:其中包含:影响平衡的因素:影响平衡的因素:浓度浓度、压强压强、温度温度三种;三种;原理的适用范围:只适用于原理的适用范围:只适用于一项条件发生变化一项条件发生变化的情况(即温度的情况(即温度或压强或一种物质的浓度),当多项条件同时发生变化时,情况或压强或一种物质的浓度),当多项条件同时发生变化时,情况比较复杂;比较复杂;平衡移动的结果:平衡移动的结果:只能减弱(不可能抵消)外界条件的变化只能减弱(不可能抵消)外界条件的变化。、平衡移动:是一个、平衡移动:是一个“平衡状态平衡状态不平衡状态不平衡状态新的平衡状态新的平衡状态”的过程。一定条件下的平衡体系,条
15、件改变后,可能发生平衡的过程。一定条件下的平衡体系,条件改变后,可能发生平衡移动。移动。1.化学平衡移动的概念化学平衡移动的概念平衡移动原理(只改变一个条件)化学平衡状 态正=逆外界条件改变引起速率变化正逆正=逆正逆正逆向右移动不 移 动向左移动原因方向结果过过程程分分析析结果分析2从正、逆反应速度是否相等判断:从正、逆反应速度是否相等判断:3 3从浓度商和平衡常数分析:从浓度商和平衡常数分析:对对于于一一个个一一般般的的可可逆逆反反应应:mA mA+nB nB pC pC+qDqD,在平衡状态时,平衡常数在平衡状态时,平衡常数 K大于大于105时,反应基本完全。时,反应基本完全。非平衡状态时
16、有浓度商非平衡状态时有浓度商当当Q=KQ=K时,平衡;时,平衡;当当Q KQ KQ K时,逆移。时,逆移。欲破坏化学平衡状态,必须使欲破坏化学平衡状态,必须使QK,【例例】现现有有反反应应:CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g);H V逆逆,平衡向正反应方向,平衡向正反应方向移动;移动;结论结论:在其他条件不变在其他条件不变,增大反应物浓度,平衡朝正反应,增大反应物浓度,平衡朝正反应方向移动;方向移动;减小反应物浓度,平衡朝逆反应方向移动减小反应物浓度,平衡朝逆反应方向移动。在其他条件不变在其他条件不变,减小生成物浓度,平衡朝正反应,减小生成物浓度,平衡朝正反应方向移动;增大生成物浓度,
17、平衡朝逆反应方向移动。方向移动;增大生成物浓度,平衡朝逆反应方向移动。注意:影响化学平衡移动的浓度,而不是质量、物质的量或体积;影响化学平衡移动的浓度,而不是质量、物质的量或体积;对于溶液中进行的离子反应,改变不参加反应的离子浓度,对于溶液中进行的离子反应,改变不参加反应的离子浓度,化学平衡一般不移动;化学平衡一般不移动;浓度的改变不一定会引起化学平衡的移动;浓度的改变不一定会引起化学平衡的移动;如:如:FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl,增加,增加c(K+)或或c(Cl-),不会影响化学平衡。,不会影响化学平衡。如如:对气体分子数不变的反应对气体分子数不变的反应,同等程度地增
18、大或减小各物质的同等程度地增大或减小各物质的浓度浓度,化学平衡不移动。化学平衡不移动。注意注意:增加增加固体或纯液体固体或纯液体的量不能改变其浓度,也不能的量不能改变其浓度,也不能改变速率改变速率,所以,所以V V(正正)仍等于仍等于V V(逆逆),平衡不移动。,平衡不移动。例:例:CO(g)CO(g)H H2 2O(g)O(g)COCO2 2(g)(g)H H2 2(g)(g)起始时各加入起始时各加入1mol1mol的的CO(g)CO(g)和和H H2 2O(g)O(g),平衡时,四种物,平衡时,四种物质的物质的量相等,质的物质的量相等,求平衡常数求平衡常数 K K 和和CO(g)CO(g)
19、、H H2 2O(g)O(g)的转化率的转化率若再加入若再加入2mol H2mol H2 2O(g)O(g),求平衡后,求平衡后CO(g)CO(g)、H H2 2O(g)O(g)的的转化率。转化率。速速率率-时时间间关关系系图图:小小结结:正正在在上上向向向向正正移移动动,逆逆在在上上向向逆逆向向移移动动。图图象象连连续续?为为什什么么?增大反应物增大反应物减少生成物减少生成物减少反应物减少反应物增大生成物增大生成物(2)、压强)、压强其他条件不变,其他条件不变,增大增大压强,平衡向压强,平衡向气体体积减小气体体积减小的方向移动;的方向移动;减小减小压强,平衡向压强,平衡向气体体积增大气体体积
20、增大的方向移动。的方向移动。只有只有压强的变化压强的变化引起反应物质的引起反应物质的浓度变化浓度变化时,化学时,化学平衡才平衡才有可能有可能移动;移动;平衡移动过程中速率的变化情况平衡移动过程中速率的变化情况(结合平衡移动方(结合平衡移动方向分析)向分析)对于某些物质,压强的变化可能改变其对于某些物质,压强的变化可能改变其聚集状态聚集状态;压强对化学平衡的影响aA(g)+bB(g)cC(g)速速率率-时时间间关关系系图图压强对化学平衡的影响压强对化学平衡的影响注意注意 对于反应前后气体总体积相等的反应,改变压强对对于反应前后气体总体积相等的反应,改变压强对 平衡无影响;平衡无影响;例:对如下平
21、衡例:对如下平衡 A(气气)B(气气)2C(气气)D(固固)V正V逆0t1t2V正=V逆t3加压对化学平衡的影响加压对化学平衡的影响V正V逆0t1t2V正=V逆t3减压对化学平衡的影响减压对化学平衡的影响压强对化学平衡的影响压强对化学平衡的影响注意注意 对于反应前后气体总体积相等的反应,改变压强对对于反应前后气体总体积相等的反应,改变压强对 平衡无影响;平衡无影响;平衡混合物都是固体或液体的,改变压强不能使平平衡混合物都是固体或液体的,改变压强不能使平 衡移动;衡移动;压强的变化必须改变混合物浓度(即容器体积有变压强的变化必须改变混合物浓度(即容器体积有变 化)才能使平衡移动。化)才能使平衡移
22、动。(3)、温度、温度注:升高温度注:升高温度同时加快同时加快正逆反应速率,但吸热反应的正逆反应速率,但吸热反应的速率增加的更速率增加的更多多,故升温使可逆反应,故升温使可逆反应向吸热反应方向向吸热反应方向移动。即移动。即温度对吸热反应的速率影响更大温度对吸热反应的速率影响更大。2NO2(g)N2O4(g)H0升高温度,平衡向升高温度,平衡向吸热方向吸热方向移动;移动;降低温度,平衡向降低温度,平衡向放热方向放热方向移动。移动。温度对化学平衡的影响:速速率率-时时间间关关系系图图催化剂催化剂同等程度改变化学反应速率,同等程度改变化学反应速率,V正正=V逆逆,只改变反应到达平衡所需要的时间,只改
23、变反应到达平衡所需要的时间,而不影响化学平衡的移动。而不影响化学平衡的移动。例:对如下平衡例:对如下平衡 A(气气)B(气气)2C(气气)D(固固)V正V逆0t1t2V正=V逆t3正的对化学平衡的影响正的对化学平衡的影响V正V逆0t1t2V正=V逆t3负的对化学平衡的影响负的对化学平衡的影响(4)催化剂催化剂外界条件对化学反应速率与化学平衡的影响可逆反应可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)H=+QkJmol-1-1条件变化条件变化反应特征反应特征化学反应速率化学反应速率正正与与逆逆的关的关系系平衡移动方平衡移动方向向正正逆逆增大增大c(A)可逆反应可逆反应增大增大c(C)减小减
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- 高中化学 化学平衡
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