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影响化学平衡的因素
第二章
化学反应速率与化学平衡
第二节 化学平衡
第2课时
第2课时
FACTORS THAT AFFECT CHEMICAL EQUILIBRIUM
化学平衡状态 化学平衡常数
学习目标
从变化的角度认识化学平衡的移动,即反应达到平衡后,条件改变使平衡发生移动而建立新的平衡,发展变化观念与平衡思想的学科核心素养。
通过实验探究,理解浓度、压强、温度等对化学平衡状态的影响,进一步建构“化学变化是有
条件的”这一学科观念。
3. 理解勒夏特列原理,能依据原理分析平衡移动的方向,体会理论对实践的指导作用。
温故知新
影响化学反应速率的外界条件主要有哪些?
化学反
应速率
浓度
压强
温度
催化剂
温故知新
化学平衡状态有哪些特征?
条件改变,平衡如何变化?是否像影响速率因素一样变化?
逆
等
动
定
变
一、化学平衡的移动
2. 移动的原因:外界条件发生变化。
V正=V逆≠0
条件改变
V正=V逆≠0
′
′
一定时间
V正 ≠ V逆
′
′
平衡1 不平衡 平衡2
概念:改变外界条件,破坏原有的平衡状态,建立起新的平衡状态的过程。
破坏旧平衡
建立新平衡
一、化学平衡的移动
(2)平衡移动与反应速率的关系
外界条件对化学平衡移动的影响是通过改变反应速率来实现的。条件
改变时:
(1) 若v(正) v(逆),平衡 移动;
(2) 若v(正)>v(逆),平衡向 反应方向移动;
(3) 若v(正)=
不
正
逆
二、浓度对化学平衡的影响
将上述溶液平均分装在a、b、c三支试管中, 向b试管中加入少量铁粉, 溶液红色 ; 向c试管中滴加4滴1 mol·L-1KSCN溶液, 溶液红色 。这些现象说明当向平衡混合物中加入铁粉或硫氰化钾溶液后, 平衡混合物的 发生了变化。
变浅
加深
硫氰化铁
实验2-1
实验操作 向盛有5 mL 0.05 mol·L-1FeCl3溶液的试管中加入5 mL 0.15
mol·L-1KSCN溶液
实验原理 Fe3+ + 3SCN- Fe(SCN)3
(浅黄色) (无色) (红色)
实验现象 溶液呈 色
红
二、浓度对化学平衡的影响
浓度的改变导致 的改变,但K , 使Q K,从而导致平衡
移动。
浓度商
不变
≠
在可逆反应达到平衡时,在其他条件不变的情况下:
(1)c (反应物)增大或c (生成物)减小,平衡向 方向移动。
(2)c (反应物)减小或c (生成物)增大,平衡向 方向移动。
结论
正反应
逆反应
理论解释
0
v
t
二、浓度对化学平衡的影响
图象解释
t1
v(正)≠ v(逆)
V(正)
V(逆)
V(正)= V(逆)
V ’(正)增大反应物浓度
V’(逆)
平衡状态1
平衡改变
二、浓度对化学平衡的影响
0
v
t
V(正)
V(逆)
V(正)= V(逆)
V (正)= V (逆)
V’(正)
V’(逆)
平衡状态2
平衡状态1
溶液红色加深
0
v
t
V(正)
V(逆)
V(正)= V(逆)
V (正)= V (逆)
V’(逆)
V’(正)
平衡状态1
平衡状态2
溶液红色变浅
增大反应物浓度
减小反应物浓度
二、浓度对化学平衡的影响
0
v
t
V(正)
V(逆)
V(正)= V(逆)
V (正)= V (逆)
V’(逆)
V’(正)
0
v
t
V正
V逆
V正= V逆
V 正= V 逆
V’正
V’逆
增大C生,平衡逆移
减小C生,平衡正移
三、压强对化学平衡的影响
实验操作: 用50 mL注射器吸入20 mL NO2与N2O4的混合气体,并 将细管端用
橡皮塞封闭。然后将活塞向外拉,观察管内混合气体颜色的变化。当反复推拉
活塞时,观察管内混合气体颜色的变化。
(2) 实验现象与结论:
实验 实验现象 实验结论
活塞往外拉 气体颜色 , 减小压强, 化学平衡向
生成 的方向移动
活塞往里推 气体颜色 , 增大压强, 化学平衡向
生成 的方向移动
先变浅又逐渐变深
NO2
先变深又逐渐变浅
N2O4
实验2-2
三、压强对化学平衡的影响
(1)若为反应前后气体体积不等的反应,如N2+3H2 2NH3:
增大压强后,平衡向 的方向移动;
减小压强后,平衡向 的方向移动。
结论
气体体积减小
气体体积增大
(2)若为等体积反应,如H2+I2 2HI: 改变压强后, 平衡 。
不移动
三、压强对化学平衡的影响
0
v
V正
V逆
V正= V逆
V 正= V 逆
V’正
V’逆
增大压强
aA(g)+bB(g) cC(g) (a+b>c)
图象解释
0
v
V正
V逆
V正= V逆
V 正= V 逆
V’逆
V’正
减小压强
三、压强对化学平衡的影响
0
v
V正
V逆
V正= V逆
V 正= V 逆
V’逆
V’正
增大压强
aA(g)+bB(g) cC(g) (a+b图象解释
0
v
V正
V逆
V正= V逆
V 正= V 逆
V’正
V’逆
减小压强
三、压强对化学平衡的影响
0
v
V正
V逆
V正= V逆
增大压强
aA(g)+bB(g) cC(g) (a+b=c)
图象解释
0
v
V正
V逆
V正= V逆
减小压强
V'逆
V'正
v 正= v 逆
V'逆
V'正
v 正= v 逆
平衡不移动
三、压强对化学平衡的影响
特别提醒
“惰性气体”对化学平衡的影响
(1)恒温恒容条件
原平衡体系
体系总压强增大
体系中各组分的浓度不变
平衡不移动。
充入惰性气体
(2)恒温恒压条件
原平衡体系
容器容积增大,各反应气体的分压减小
各组分的浓度同倍数减小
充入惰性气体
体系中
平衡向气体体积增大的方向移动。
四、温度对化学平衡的影响
把NO2和N2O4混合气体通入两只连通的烧瓶,然后用弹簧夹夹住乳胶管;把一只烧瓶浸泡在热水中,另一只浸泡在冰水中。观察颜色变化。
实验2-3
2NO2(g)
(红棕色)
N2O4(g) ΔH=-56.9 kJ·mol-1
(无色)
将NO2球浸泡在冰水和热水中
其他条件不变时,升高温度平衡向着 的方向移动,降低温度平衡向着 的方向移动。
四、温度对化学平衡的影响
冰水中 热水中
现象
解释 升温→颜色变深→平衡向吸热方向移动。
降温→颜色变浅→平衡向放热方向移动;
红棕色变浅
红棕色加深
结论
吸热
放热
四、温度对化学平衡的影响
0
v
V正
V逆
V正= V逆
升高温度
aA(g)+bB(g) cC(g)
图象解释
0
v
V正
V逆
V正= V逆
降低温度
ΔH>0
V 正= V 逆
V’正
V’逆
V 正= V 逆
V’逆
V’正
四、温度对化学平衡的影响
0
v
V正
V逆
V正= V逆
升高温度
aA(g)+bB(g) cC(g)
图象解释
0
v
V正
V逆
V正= V逆
降低温度
ΔH<0
V 正= V 逆
V’逆
V’正
V 正= V 逆
V’正
V’逆
五、催化剂对化学平衡的影响
催化剂可 地改变正反应速率和逆反应速率,因此催化剂对化学平衡的移动 。但催化剂可 反应达到平衡所需的时间。
同等程度
没有影响
改变
0
v
V正
V逆
V正= V逆
V'正
V'逆
v 正= v 逆
六、勒夏特列原理
如果改变影响平衡的一个因素,平衡就向着能够 这种改变的方向移动,这就是 ,又称为化学平衡移动原理。
减弱
勒夏特列原理
①影响平衡的因素只有浓度、压强、温度三种;
②原理的适用范围是只有一项条件变化的情况(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
比较复杂;
③平衡移动的结果只能减弱(不可能抵消)外界条件的变化。
提示:
若其他条件不变,改变下列条件对化学平衡的影响如下:
改变的条件(其他条件不变) 化学平衡移动的方向
浓度 增大反应物浓度或减小生成物浓度 向正反应方向移动
减小反应物浓度或增大生成物浓度 向逆反应方向移动
总结
六、勒夏特列原理
六、勒夏特列原理
改变的条件(其他条件不变) 化学平衡移动的方向
压强(对有气体参加的反应) 反应前后气体体 积改变的反应 增大压强 向气体分子总数
减小的方向移动
减小压强 向气体分子总数
增大的方向移动
反应前后气体体 积不变的反应 改变压强 平衡不移动
温度 升高温度 向吸热反应方向移动
降低温度 向放热反应方向移动
催化剂 同等程度地改变v(正)、v(逆),平衡不移动 六、勒夏特列原理
模型建构
化学平衡移动分析的思维模型
改变条件
若反应速率不变(如容积不变时充入不参加反应的气体)
改变条件
改变程度相同
(v正=v逆)
改变程度不同
(v正≠v逆)
使用催化剂
气体体积不变的反应,改变压强
浓度变化
压强变化
温度变化
平衡移动
平衡不移动
课堂练习
解析: 该反应的正反应是气体体积增大的吸热反应,增大反应容器的容积,体系的压强减小,化学平衡正向移动,能提高乙烷的平衡转化率;该反应的正反应是气体体积增大的吸热反应,升高反应温度,化学平衡正向移动,能提高乙烷的平衡转化率;分离出部分氢气,减少了生成物浓度,平衡正向移动,能提高乙烷的平衡转化率;等容下通入稀有气体,体系的总压强增大,物质的浓度不变,因此化学平衡不移动,对乙烷的平衡转化率无影响,D项符合题意。
答案: D
C2H4(g)+H2(g) ΔH>0, 在一定条件下于密闭容器中达到平衡。下列各项措施中,不能提高乙烷平衡转化率的是 ( )
A. 增大容器容积 B. 升高反应温度
C. 分离出部分氢气 D. 等容下通入稀有气体
1. 反应C2H6(g)
课堂练习
解析: A项,C为固体,改变其量,对反应速率无影响,错误;B项,增大容积,v正减小,c(D)也减小,错误;C项,缩小容积,浓度增大,速率也增大,平衡正向移动,c(D)也增大,正确;D项,容积不变,充入稀有气体,反应物浓度不变,速率不变,平衡不移动,错误。
答案:C
2. 在一密闭容器中发生反应:2A(g)+2B(g) C(s)+3D(g) ΔH<0,达到平衡
时采取下列措施, 可以使正反应速率(v正)增大、c(D)增大的是( )
A. 移走少量C B. 增大容积,减小压强
C. 缩小容积,增大压强 D. 容积不变,充入稀有气体
课堂练习
解析: 在温度不变的条件下, 将容器的容积增大到原来的两倍, 若平衡不移动, 则A的浓度为0.25 mol/L; 容积增大到原来的两倍再次达到平衡后A的浓度为0.3 mol/L, 说明容积增大(减小压强), 平衡向逆反应方向移动, x+y>z, C的体积分数降低, B的浓度减小。
答案:C
3. 在密闭容器中的一定量混合气体发生反应:xA(g)+yB(g)
zC(g),达到平衡后,测得A的浓度为0.5 mol/L, 在温度不变的条件下, 将容器的容积增大到原来的两倍, 再达到平衡后, 测得A的浓度降低为0.3 mol/L。下列有关判断中正确的是( )
A.x+yC.C的体积分数降低 D.B的浓度增大
课堂练习
4. 在恒温恒容的条件下,2A(g)+B(g)
2C(g)的反应速率随反应时间的变化示意图如图,下列叙述中与示意图不相符的是 ( )
反应达到平衡时,正反应速率和逆反
应速率相等
B. 平衡状态Ⅰ后,可能是增大A的浓度,
平衡发生移动,达到平衡状态Ⅱ
C. 平衡状态Ⅰ后,可能是减小C的浓度,平衡发生移动,达到平衡状态Ⅱ
D. B在平衡状态Ⅰ和平衡状态Ⅱ时浓度不相等
课堂练习
解析: 反应达到平衡时, 正反应速率和逆反应速率相等, A项正确; 由题给图像可以看出, 平衡状态Ⅰ改变的瞬间, 逆反应速率未改变, 正反应速率突然增大, 可知改变条件为增大反应物的浓度, B项正确, C项不正确; 由于平衡发生移动, 可知两平衡状态时同一种反应物的浓度不相等, D项正确。
答案: C
课堂小结
CLASS SUMMARY
向奋斗在一线的老师致敬
感谢您的观看
第二章
化学反应速率与化学平衡
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第二节 化学平衡