(共10张PPT)
影响化学平衡的因素
第二章 化学反应速率与化学平衡
第2节 化学平衡
一、预测平衡状态的影响因素
小组实验：将适量的常温汽水倒入小烧杯中，观察实验现象；将小烧杯放入热水中，再次观察实验现象，思考汽水中存在的平衡。
CO2(aq) CO2(g)
如何改变化学平衡状态？
根据K和Q关系分析哪些因素能使化学平衡移动？
Q=K
化学平衡状态
平衡移动
Q≠K
改变Q
改变K
改变浓度
改变压强
改变温度
一、预测平衡状态的影响因素
可通过改变K——改变温度，或改变Q——浓度、压强（即多组分浓度同时改变）实现。
QQ>K时，平衡逆向移动
Q
K
Q
从Q、K关系入手预测浓度、压强、温度对化学平衡的影响。
工业合成氨：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H<0
工业制备氢气：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) H>0
温度变化 反应焓变 H 平衡常数K 温度变化 反应焓变 H 平衡常数K
升高 >0 增大 降低 >0 减小
<0 减小 <0 增大
二、浓度对平衡状态的影响
在一定条件下，当一个可逆反应达到化学平衡状态后，如果改变反应物或生成物的浓度，化学平衡状态是否会发生变化？
当增大反应物浓度的瞬间，Q ，Q K，平衡 。
当减小反应物浓度的瞬间，Q ，Q K，平衡 。
当增大生成物浓度的瞬间，Q ，Q K，平衡 。当减小生成物浓度的瞬间，Q ，Q K，平衡 。
Cr2O72-+H2O CrO42-+2H+
Fe3++3SCN- Fe(SCN)3
[Co(H2O)6]2++4Cl- [CoCl4]2-+6H2O
（黄色）
（红色）
（粉红色）
（蓝色）
（黄色）
（橙色）
二、浓度对平衡状态的影响
Cr2O72-+H2O CrO42-+2H+
Fe3++3SCN- Fe(SCN)3
[Co(H2O)6]2++4Cl- [CoCl4]2-+6H2O
（黄色）
（红色）
（粉红色）
（蓝色）
（黄色）
（橙色）
实验目的 探究浓度对化学平衡的影响 实验方案
预期的现象
实验现象
结论 增大反应物浓度，平衡 。 减小反应物浓度，平衡 。 增大生成物浓度，平衡 。 减小生成物浓度，平衡 。 三、压强对平衡状态的影响
在一定条件下，当一个有气体参与的可逆反应达到化学平衡状态后，如果改变体系压强，化学平衡状态是否会发生改变？
当减小体积增大压强的瞬间，Q ，Q K，平衡 。
当增大体积减小压强的瞬间，Q ，Q K，平衡 。
2NO2 N2O4
（红棕色）
（无色）
实验目的 探究压强对化学平衡的影响
实验方案
预期的方案
实验现象
结论 减小体积增大压强，平衡 。
增大体积减小压强，平衡 。
三、压强对平衡状态的影响
利用压强传感器实验
加压注射器
压强减小，平衡向减小压强（气体分子数减少）的方向进行
松开注射器
拉注射器到同刻度
压强增大，平衡向增大压强（气体分子数增多）的方向进行
四、温度对平衡状态的影响
实验2 2NO2 N2O4 H<0
（红棕色）
（无色）
实验1 [Cu(H2O)4]2++4Cl- [CuCl4]2-+4H2O H>0
（蓝色）
（黄色）
实验目的 探究温度对化学平衡的影响 实验方案
预期的现象
实验现象
结论 升高温度，平衡 ； 降低温度，平衡 。 四、温度对平衡状态的影响
实验1 ： H>0，温度升高，正反应为 反应，K ，Q K，平衡 移动（即向 移动），颜色 。
实验2 ： H<0，温度升高，正反应为 反应，K ，Q K，平衡 移动（即向 移动），颜色 。
温度变化 反应焓变 H 平衡常数K 温度变化 反应焓变 H 平衡常数K
升高 >0 增大 降低 >0 减小
<0 减小 <0 增大
勒夏特列原理：如果改变影响平衡的一个因素（如温度、压强及参 加反应的物质的浓度），平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。
课堂小结
影响化学平衡的因素
QQ>K时，平衡逆向移动
Q
K
Q
Q=K
化学平衡状态
平衡移动
Q≠K
改变Q
改变K
改变浓度
改变压强
改变温度(共9张PPT)
应用化学平衡
第二章 化学反应速率与化学平衡
第2节 化学平衡
一、寻找确定反应
我国二氧化碳排放量力争在2030年前达到峰值，努力争取在2060年前实现碳中和。节能减排势在必行，能否将排放的二氧化碳进行重复利用呢？
二氧化碳及时当今最主要的温室气体，还是一种“碳源”。甲醇是重要的有机化工原料，其消费量在有机原料中位居第四位，如果能做到借助科技手段以废气中二氧化碳为碳源合成甲醇，做到“变废为宝”，不仅能缓解碳排放引发的温室效应，还将成为理想的能源补充形式。
如果你是工厂工程师，如何利用工业废气中的二氧化碳制甲醇？
二、理论分析反应条件
主反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)=-48.97kJ/mol
副反应 CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)=+41.17kJ/mol
（1）符合质量守恒，选取的物质中应含氢元素
（2）氢源（与CO2反应的含有氢元素的物质）容易获得、成本低
从理论角度分析提高甲醇产率的方法，并多角度梳理利用反应原理进行化学反应调控的方法。
速率角度：
提高反应物浓度、升温、加压和使用催化剂
平衡角度：主反应：增大压强、降低温度、提高反应物浓度、减小甲醇浓度；副反应：升高温度、提高反应物浓度，副反应会进行更多
综合
考虑
三、优化反应条件
实际生产中，一方面应该从理论分析与反应条件的一致性出发；另一方面还应该根据生产的实际情况，如材料的强度、设备制造要求、工业生产效应等，结合具体实验数据，综合多因素对反应的影响，确定最优反应条件。
主反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)=-48.97kJ/mol
副反应 CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)=+41.17kJ/mol
H2/CO2 αCO2（%） SCH3OH（%） SCO（%） YCH3OH（%）
2 11.63 26.16 73.84 3.04
3 13.68 30.11 69.89 4.12
5 15.93 33.00 67.00 5.26
7 18.71 37.00 63.00 6.93
α为转化率，S为选择性，Y为产率（下同），温度240℃、总压2Mpa，催化剂为CuO-ZnO-Al2O3
三、优化反应条件
Cu/Zn αCO2（%） SCH3OH（%） SCO（%） YCH3OH（%）
1/2 13.12 25.00 75.00 3.41
2/3 13.45 28.46 71.54 3.82
1 13.68 30.11 69.89 4.12
3/2 13.52 27.45 72.55 3.71
2 11.73 27.32 72.68 3.24
温度240℃、总压2Mpa，n(H2)：n(CO2)=3:1，催化剂为CuO-ZnO-Al2O3
三、优化反应条件
温度240℃、总压2Mpa，n(H2)：n(CO2)=3:1，使用Cu/Zn比为1的CuO-ZnO-Al2O3作催化剂
氢气
二氧化碳
压缩
合成反应
换热
冷却
增压
水洗涤
气液分离
精馏
产品
PSA分离
提氢
气相
液相
注：PSA变压吸附，是对气体混合物进行提纯的 工艺过程，工业上常采用这种方法从富氢气流中回收或提纯氢。
归纳利用化学反应解决实际问题的一般思路。
二氧化碳制甲醇工艺流程示意图
（1）选择并确定反应（元素守恒、反应规律正确、原料成本）；
（2）寻找条件：先理论分析条件（综合速率、平衡等多角度分析反应条件），再优化条件（根据真实实验数据，优化反应的条件）。
三、优化反应条件
未来利用工业废气中二氧化碳合成甲醇工厂是怎样的？
开发新型催化剂
寻找氢气替代品
......
三、优化反应条件
例题：近年来科学家提出“绿色自由”构想，使CO2与H2反应生成可再生甲醇。该反应的热化学方程式如下：
CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)=-48.97kJ/mol
一定条件下，往2L恒容密闭容器中充入1molCO2和3molH2，在不同催化剂作用下发生反应I、反应II与反应III，相同时间内CO2的转化率随温度变化如右图所示：
（1）催化剂效果最佳的反应是 （填
“反应I”“反应II”或“反应III”）。
（2）b点v（正） v（逆）
（填“>”“<”或“=”）
（3）若此反应在a点时已达平衡状态，
a点的转化率比c点高的原因是 。
（4）c点时该反应的平衡常数K= 。
反应I
>
该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动。
16/3
课堂小结
应用化学平衡
选择反应
确定反应
优化条件
元素守恒、反应规律、原料成本
理论分析
实验优化
化学反应速率
化学平衡
副反应
成本
环保
......
