2.2.3化学平衡-影响因素 课件(共27张PPT)
文档属性
| 名称 | 2.2.3化学平衡-影响因素 课件(共27张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 16.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-09-30 20:42:36 | ||
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文档简介
(共27张PPT)
第二节 化学平衡
第二章 化学反应速率与化学平衡
三、影响化学平衡的因素
人体血液中的血红蛋白(Hb)可与O2结合生成HbO2，因此具有输氧能力。若肺中吸入CO会发生反应CO＋HbO2 O2＋HbCO，HbCO浓度达到HbO2浓度的0.02倍时，会使人智力受损。抢救CO中毒的患者，应首先要让患者迅速脱离中毒环境，转移到通风、空气流通的地方，积极纠正缺氧，可以及时用鼻导管或者面罩给予高浓度氧气。同时尽快拨打120，转移至有高压氧舱治疗的医院，高压氧舱治疗是一氧化碳中毒的首选方法，应该及时尽快给予高压氧舱治疗，改善机体组织的缺氧。
思考：
从CO中毒抢救方案中，你对化学平衡状态有什么新的认识？
改变外界条件，平衡状态会发生改变。
【情境引入】
【学习任务一】探讨影响化学平衡的因素
一定条件下的化学平衡
条件改变
反应速率改变且变化量不同
平衡被破坏 非平衡状态
一段时间后
新条件下的
新化学平衡
v正＝ v逆
反应混合物中各组分的浓度恒定
v正≠ v逆
反应混合物中各组分的浓度发生变化
v'正＝ v'逆
反应混合物中各组分的浓度恒定
破坏旧平衡
建立新平衡
1. 化学平衡的移动：由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程。
化学平衡的移动
v正＞ v逆 ：
平衡向正反应方向移动
v正＜ v逆 ：
平衡向逆反应方向移动
v正＝ v逆 ：
旧平衡未被破坏，平衡不移动
(1)速率判断：
条件改变
Q＜K，反应向正方向进行
Q = K，反应达到平衡状态
Q ＞K，反应向逆方向进行
(2)浓度商判断：
对于一般的可逆反应：
mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)
2.化学平衡移动方向的判断方法：
【回忆】影响化学反应速率的外界条件主要有哪些？
【思考交流】如何通过改变条件来打破旧平衡？
可通过改变影响反应速率的条件来打破原有平衡，建立新平衡。
【思考】影响化学平衡移动的条件主要有哪些？
Q只与浓度有关，K只与温度有关。
改变浓度，Q会发生改变
改变温度，K会发生改变
浓度、温度、压强、催化剂
【学习任务二】探讨浓度对化学平衡的影响
定性分析
变量控制：温度、压强等其他因素不变，只改变一种物质的浓度。
注意：保持溶液总体积（基本）不变，使其他粒子浓度不变。
实验
2-1：
5 mL 0.015 mol·L-1 KSCN 溶液和 5 mL 0.005 mol·L-1 FeCl3 溶液混合
对照组
a
加入少量铁粉
b
c
滴入1滴 1 mol·L-1 KSCN 溶液
平衡后均分在a、b、c三支试管中
实验 向试管b中加入少量铁粉 向试管b中加4滴1mol/LKSCN溶液
现象
结论
理论解释
溶液颜色变浅
溶液颜色加深
其他条件不变，
减小C反应物，平衡逆向移动
其他条件不变，
增大C反应物，平衡正向移动
加入铁粉，Fe3＋浓度减小，
Q ＝
Q 增大 ，Q＞K，平衡逆向移动
加入KSCN，SCN－浓度增大，
Q ＝
Q 减小 ，Q＜K，平衡正向移动
【现象与结论】
【实验原理】
Fe3＋ ＋ 3SCN－ Fe(SCN)3
增大反应物浓度或减小生成物浓度 ，Q变小，使得Q＜K，平衡向正反应方向移动。
思考：若其他条件不变，仅改变物质的浓度，化学平衡如何移动？
任意时刻的浓度商
Q ＝
cp(C) cq(D)
cm(A) cn(B)
减小反应物浓度或增大生成物浓度，Q变大，使得Q＞K，平衡向逆反应方向移动。
m A(g) + n B(g) p C(g) + q D(g)
定量分析
图像分析
从v t图像认识浓度对平衡的影响
正向移动
增大反应物浓度
v
t
t1
0
v正
v逆
对于可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)来说
v′正
v′逆
逆向移动
减小反应物浓度
v
t
t1
0
v正
v逆
v′逆
v′正
c反↑ 瞬v正↑、v逆未变 v正＞v逆 正移
c反↓ 瞬v正↓、v逆未变 v正＜v逆 逆移
v'正＝v'逆
v正＝v逆
v'正＝v'逆
v正＝v逆
v
t
t1
0
v正
v逆
增大生成物浓度
逆向移动
v′逆
v′正
v
t
t1
0
v正
v逆
减小生成物浓度
正向移动
v′正
v′逆
①改变固体或纯液体的量，对浓度没影响，故平衡不移动。
②其他条件不变时，向某平衡反应中加入其中一种反应物(或生成物)，重新达到平衡后，该物质本身转化率相比原来减小，而其它反应物(或生成物)的转化率相比原来增大。
【注意】
c生↑ 瞬v逆 ↑、v正未变 v正＜v逆 逆移
c生↓ v逆瞬↓、v正未变 v正＞v逆 正移
v'正＝v'逆
v'正＝v'逆
v正＝v逆
v正＝v逆
【学习任务三】探讨压强对化学平衡的影响
生活情境
你能解释以下生活中的现象吗？
CO2+H2O H2CO3
实验2-2：
定性分析
变量控制：温度、浓度等其他因素不变，只改变压强。
实验 体系压强增大 体系压强减小
现象
解释
颜色先变深，后又变浅
颜色先变浅，后又变深
变深: c(NO2)瞬间增大
又变浅: 压强增大，平衡右移，c(NO2)又减小
变浅: c(NO2)瞬间减小
又变深:压强减小，平衡左移，c(NO2)又增大
【现象与结论】
【实验原理】
2NO2(g) N2O4(g)
实验 （同温度下） 压强 各物质浓度 （mol·L-1） 浓度商 (Q ) 平衡移动方向
NO2 N2O4 原化学平衡容器容积为V p1 a b
增大压强缩小容积至V /2时
减小压强扩大容积至2V 时
2P1
Q1＝=K
2a
2b
Q2＝＝=
Q3＝＝= 2Q1
正反应（气体物质的量减小）方向移动
逆反应（气体物质的量增加）方向移动
定量分析
2NO2(g) N2O4(g)
从v t图像认识压强对平衡的影响
对于可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)来说
v
t
t1
0
v正
v逆
v
t
t1
0
v正
v逆
增大压强(减小体积)
正向移动
逆向移动
v′正
v′逆
v′逆
v′正
减小压强(增大体积)
图像分析
若满足：m + n > p + q
2NO2(g) N2O4(g)
若满足：m + n < p + q
逆向移动
增大压强(减小体积)
v
t
t1
0
v正
v逆
v
t
t1
0
v正
v逆
正向移动
v′逆
v′正
v′正
v′逆
减小压强(增大体积)
对于可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)来说
2NH3(g) N2(g) + 3H2 (g)
若满足：m + n = p + q
不移动
增大压强(减小体积)
v
t
t1
0
v正
v逆
v
t
t1
0
v正
v逆
不移动
v′正 = v′逆
减小压强(增大体积)
【注意】
(1)恒容下，向某平衡反应中充入“惰性气体”，各反应物和生成物的浓度均未改变，故平衡不发生移动。
(2)恒压下，向某平衡反应中充入“惰性气体”，容器体积增大，等效于减压，故平衡会向气体的量增多的方向移动。
对于可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)来说
v′正 = v′逆
H2(g)+I2(g) 2HI(g)
【学习任务四】探讨温度对化学平衡的影响
实验2-3：
定性分析
变量控制：浓度、压强等其他因素不变，只改变温度。
热水
冰水
【现象与结论】
【实验原理】
2NO2(g) N2O4(g) H=-56.9KJ/mol
实验 浸泡在热水中 浸泡在冷水中
现象
平衡移动
结论 颜色加深
颜色变浅
平衡逆移
平衡正移
其他条件不变时，
升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动；
降低温度，化学平衡向放热反应方向移动。
改变温度，Q不发生变化，K会发生变化
思考：K与温度是什么关系呢？
H>0：T与K同向变化，即T增大，K增大
H<0：T与K反向变化，即T增大，K减小
H>0：升高温度，Q不变，K增大，使得QK，平衡向逆反应（放热）方向移动
H<0：升高温度，Q不变，K减小，使得Q>K，平衡向逆反应（吸热）方向移动。降低温度，Q不变，K增大，使得Q定量分析
范特霍夫等温方程
()
从v t图像认识温度对平衡的影响
对于可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) ΔH > 0 来说
v
t
t1
0
v正
v逆
v
t
t1
0
v正
v逆
升高温度
正向移动
逆向移动
v′正
v′逆
v′逆
v′正
降低温度
图像分析
对于可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) ΔH < 0 来说
v
t
t1
0
v正
v逆
v
t
t1
0
v正
v逆
升高温度
逆向移动
正向移动
v′逆
v′正
v′正
v′逆
降低温度
【注意】
由于任何反应都伴随着能量(热能)变化，所以对于任一平衡反应，改变温度，平衡一定发生移动。
【学习任务五】探讨催化剂对化学平衡的影响
加入催化剂不改变Q与K，即始终Q=K，因此平衡不发生移动。
分析：催化剂是通过改变反应的活化能从而影响反应速率。
不移动
v
t
t1
0
v正
v逆
v′正 = v′逆
从v t图像认识催化剂对平衡的影响
【结论】催化剂能同等程度的改变正、逆反应速率，因此加入催化剂平衡不移动，但能缩短达到平衡所需的时间。
总结 外界条件的改变 化学平衡的移动 平衡移动结果
外 界 条 件 增大c(反应物) 减小c(生成物) 向正反应方向移动
减小c(反应物) 增大c(生成物) 向逆反应方向移动
升高反应体系温度 向吸热反应方向移动
降低反应体系温度 向放热反应方向移动
反应前后气体 的量改变 增大压强 (减小体积) 向气体的量减小的方向移动
减小压强 (增大体积) 向气体的量增大的方向移动
反应前后气体 的量不变 改变压强 平衡不移动 ————
使用催化剂 平衡不移动 ————
规律 c(反应物)减小
c(生成物)增大
c(反应物)增大
c(生成物)减小
体系温度降低
体系温度升高
体系压强增大
体系压强减小
改变影响平衡的条件，平衡就向着能减弱这种改变的方向移动。
归
纳
整
理
【学习任务六】列夏特勒原理——平衡移动原理
1、定义：如果改变影响平衡的一个条件（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，该结论就是勒夏特列原理。
举个例子
原平衡（100℃）
升温到200℃
减弱（降温）
吸热反应方向移动
减弱但不抵消
新平衡（温度介于100-200℃之间）
2、平衡移动的结果：
“减弱”外界条件的影响，而不能“消除”外界条件的影响。
化学平衡状态
化学平衡移动
勒夏特列原理
温度
压强浓度
改变
Q 与K比较
（定量分析）
（定性分析）
化学平衡的建立
定量研究：
化学平衡常数
小结
利用化学平衡移动原理，可以更加科学、有效地调控和利用化学反应，尽可能地让化学反应按照人们的需要进行。
在工业生产中，适当增大廉价的反应物的浓度，使化学平衡向正反应方向移动，可提高价格较高的原料的转化率，从而降低生产成本。
学以致用
合成氨工艺条件的选择
N2 + 3H2 2NH3 △H<0
2.8:1
原料 产品
尽可能快
尽可能多
如何加快化学反应速率
如何提高反应的限度
第二节 化学平衡
第二章 化学反应速率与化学平衡
三、影响化学平衡的因素
人体血液中的血红蛋白(Hb)可与O2结合生成HbO2，因此具有输氧能力。若肺中吸入CO会发生反应CO＋HbO2 O2＋HbCO，HbCO浓度达到HbO2浓度的0.02倍时，会使人智力受损。抢救CO中毒的患者，应首先要让患者迅速脱离中毒环境，转移到通风、空气流通的地方，积极纠正缺氧，可以及时用鼻导管或者面罩给予高浓度氧气。同时尽快拨打120，转移至有高压氧舱治疗的医院，高压氧舱治疗是一氧化碳中毒的首选方法，应该及时尽快给予高压氧舱治疗，改善机体组织的缺氧。
思考：
从CO中毒抢救方案中，你对化学平衡状态有什么新的认识？
改变外界条件，平衡状态会发生改变。
【情境引入】
【学习任务一】探讨影响化学平衡的因素
一定条件下的化学平衡
条件改变
反应速率改变且变化量不同
平衡被破坏 非平衡状态
一段时间后
新条件下的
新化学平衡
v正＝ v逆
反应混合物中各组分的浓度恒定
v正≠ v逆
反应混合物中各组分的浓度发生变化
v'正＝ v'逆
反应混合物中各组分的浓度恒定
破坏旧平衡
建立新平衡
1. 化学平衡的移动：由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程。
化学平衡的移动
v正＞ v逆 ：
平衡向正反应方向移动
v正＜ v逆 ：
平衡向逆反应方向移动
v正＝ v逆 ：
旧平衡未被破坏，平衡不移动
(1)速率判断：
条件改变
Q＜K，反应向正方向进行
Q = K，反应达到平衡状态
Q ＞K，反应向逆方向进行
(2)浓度商判断：
对于一般的可逆反应：
mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)
2.化学平衡移动方向的判断方法：
【回忆】影响化学反应速率的外界条件主要有哪些？
【思考交流】如何通过改变条件来打破旧平衡？
可通过改变影响反应速率的条件来打破原有平衡，建立新平衡。
【思考】影响化学平衡移动的条件主要有哪些？
Q只与浓度有关，K只与温度有关。
改变浓度，Q会发生改变
改变温度，K会发生改变
浓度、温度、压强、催化剂
【学习任务二】探讨浓度对化学平衡的影响
定性分析
变量控制：温度、压强等其他因素不变，只改变一种物质的浓度。
注意：保持溶液总体积（基本）不变，使其他粒子浓度不变。
实验
2-1：
5 mL 0.015 mol·L-1 KSCN 溶液和 5 mL 0.005 mol·L-1 FeCl3 溶液混合
对照组
a
加入少量铁粉
b
c
滴入1滴 1 mol·L-1 KSCN 溶液
平衡后均分在a、b、c三支试管中
实验 向试管b中加入少量铁粉 向试管b中加4滴1mol/LKSCN溶液
现象
结论
理论解释
溶液颜色变浅
溶液颜色加深
其他条件不变，
减小C反应物，平衡逆向移动
其他条件不变，
增大C反应物，平衡正向移动
加入铁粉，Fe3＋浓度减小，
Q ＝
Q 增大 ，Q＞K，平衡逆向移动
加入KSCN，SCN－浓度增大，
Q ＝
Q 减小 ，Q＜K，平衡正向移动
【现象与结论】
【实验原理】
Fe3＋ ＋ 3SCN－ Fe(SCN)3
增大反应物浓度或减小生成物浓度 ，Q变小，使得Q＜K，平衡向正反应方向移动。
思考：若其他条件不变，仅改变物质的浓度，化学平衡如何移动？
任意时刻的浓度商
Q ＝
cp(C) cq(D)
cm(A) cn(B)
减小反应物浓度或增大生成物浓度，Q变大，使得Q＞K，平衡向逆反应方向移动。
m A(g) + n B(g) p C(g) + q D(g)
定量分析
图像分析
从v t图像认识浓度对平衡的影响
正向移动
增大反应物浓度
v
t
t1
0
v正
v逆
对于可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)来说
v′正
v′逆
逆向移动
减小反应物浓度
v
t
t1
0
v正
v逆
v′逆
v′正
c反↑ 瞬v正↑、v逆未变 v正＞v逆 正移
c反↓ 瞬v正↓、v逆未变 v正＜v逆 逆移
v'正＝v'逆
v正＝v逆
v'正＝v'逆
v正＝v逆
v
t
t1
0
v正
v逆
增大生成物浓度
逆向移动
v′逆
v′正
v
t
t1
0
v正
v逆
减小生成物浓度
正向移动
v′正
v′逆
①改变固体或纯液体的量，对浓度没影响，故平衡不移动。
②其他条件不变时，向某平衡反应中加入其中一种反应物(或生成物)，重新达到平衡后，该物质本身转化率相比原来减小，而其它反应物(或生成物)的转化率相比原来增大。
【注意】
c生↑ 瞬v逆 ↑、v正未变 v正＜v逆 逆移
c生↓ v逆瞬↓、v正未变 v正＞v逆 正移
v'正＝v'逆
v'正＝v'逆
v正＝v逆
v正＝v逆
【学习任务三】探讨压强对化学平衡的影响
生活情境
你能解释以下生活中的现象吗？
CO2+H2O H2CO3
实验2-2：
定性分析
变量控制：温度、浓度等其他因素不变，只改变压强。
实验 体系压强增大 体系压强减小
现象
解释
颜色先变深，后又变浅
颜色先变浅，后又变深
变深: c(NO2)瞬间增大
又变浅: 压强增大，平衡右移，c(NO2)又减小
变浅: c(NO2)瞬间减小
又变深:压强减小，平衡左移，c(NO2)又增大
【现象与结论】
【实验原理】
2NO2(g) N2O4(g)
实验 （同温度下） 压强 各物质浓度 （mol·L-1） 浓度商 (Q ) 平衡移动方向
NO2 N2O4 原化学平衡容器容积为V p1 a b
增大压强缩小容积至V /2时
减小压强扩大容积至2V 时
2P1
Q1＝=K
2a
2b
Q2＝＝=
Q3＝＝= 2Q1
正反应（气体物质的量减小）方向移动
逆反应（气体物质的量增加）方向移动
定量分析
2NO2(g) N2O4(g)
从v t图像认识压强对平衡的影响
对于可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)来说
v
t
t1
0
v正
v逆
v
t
t1
0
v正
v逆
增大压强(减小体积)
正向移动
逆向移动
v′正
v′逆
v′逆
v′正
减小压强(增大体积)
图像分析
若满足：m + n > p + q
2NO2(g) N2O4(g)
若满足：m + n < p + q
逆向移动
增大压强(减小体积)
v
t
t1
0
v正
v逆
v
t
t1
0
v正
v逆
正向移动
v′逆
v′正
v′正
v′逆
减小压强(增大体积)
对于可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)来说
2NH3(g) N2(g) + 3H2 (g)
若满足：m + n = p + q
不移动
增大压强(减小体积)
v
t
t1
0
v正
v逆
v
t
t1
0
v正
v逆
不移动
v′正 = v′逆
减小压强(增大体积)
【注意】
(1)恒容下，向某平衡反应中充入“惰性气体”，各反应物和生成物的浓度均未改变，故平衡不发生移动。
(2)恒压下，向某平衡反应中充入“惰性气体”，容器体积增大，等效于减压，故平衡会向气体的量增多的方向移动。
对于可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)来说
v′正 = v′逆
H2(g)+I2(g) 2HI(g)
【学习任务四】探讨温度对化学平衡的影响
实验2-3：
定性分析
变量控制：浓度、压强等其他因素不变，只改变温度。
热水
冰水
【现象与结论】
【实验原理】
2NO2(g) N2O4(g) H=-56.9KJ/mol
实验 浸泡在热水中 浸泡在冷水中
现象
平衡移动
结论 颜色加深
颜色变浅
平衡逆移
平衡正移
其他条件不变时，
升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动；
降低温度，化学平衡向放热反应方向移动。
改变温度，Q不发生变化，K会发生变化
思考：K与温度是什么关系呢？
H>0：T与K同向变化，即T增大，K增大
H<0：T与K反向变化，即T增大，K减小
H>0：升高温度，Q不变，K增大，使得Q
H<0：升高温度，Q不变，K减小，使得Q>K，平衡向逆反应（吸热）方向移动。降低温度，Q不变，K增大，使得Q
范特霍夫等温方程
()
从v t图像认识温度对平衡的影响
对于可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) ΔH > 0 来说
v
t
t1
0
v正
v逆
v
t
t1
0
v正
v逆
升高温度
正向移动
逆向移动
v′正
v′逆
v′逆
v′正
降低温度
图像分析
对于可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) ΔH < 0 来说
v
t
t1
0
v正
v逆
v
t
t1
0
v正
v逆
升高温度
逆向移动
正向移动
v′逆
v′正
v′正
v′逆
降低温度
【注意】
由于任何反应都伴随着能量(热能)变化，所以对于任一平衡反应，改变温度，平衡一定发生移动。
【学习任务五】探讨催化剂对化学平衡的影响
加入催化剂不改变Q与K，即始终Q=K，因此平衡不发生移动。
分析：催化剂是通过改变反应的活化能从而影响反应速率。
不移动
v
t
t1
0
v正
v逆
v′正 = v′逆
从v t图像认识催化剂对平衡的影响
【结论】催化剂能同等程度的改变正、逆反应速率，因此加入催化剂平衡不移动，但能缩短达到平衡所需的时间。
总结 外界条件的改变 化学平衡的移动 平衡移动结果
外 界 条 件 增大c(反应物) 减小c(生成物) 向正反应方向移动
减小c(反应物) 增大c(生成物) 向逆反应方向移动
升高反应体系温度 向吸热反应方向移动
降低反应体系温度 向放热反应方向移动
反应前后气体 的量改变 增大压强 (减小体积) 向气体的量减小的方向移动
减小压强 (增大体积) 向气体的量增大的方向移动
反应前后气体 的量不变 改变压强 平衡不移动 ————
使用催化剂 平衡不移动 ————
规律 c(反应物)减小
c(生成物)增大
c(反应物)增大
c(生成物)减小
体系温度降低
体系温度升高
体系压强增大
体系压强减小
改变影响平衡的条件，平衡就向着能减弱这种改变的方向移动。
归
纳
整
理
【学习任务六】列夏特勒原理——平衡移动原理
1、定义：如果改变影响平衡的一个条件（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，该结论就是勒夏特列原理。
举个例子
原平衡（100℃）
升温到200℃
减弱（降温）
吸热反应方向移动
减弱但不抵消
新平衡（温度介于100-200℃之间）
2、平衡移动的结果：
“减弱”外界条件的影响，而不能“消除”外界条件的影响。
化学平衡状态
化学平衡移动
勒夏特列原理
温度
压强浓度
改变
Q 与K比较
（定量分析）
（定性分析）
化学平衡的建立
定量研究：
化学平衡常数
小结
利用化学平衡移动原理，可以更加科学、有效地调控和利用化学反应，尽可能地让化学反应按照人们的需要进行。
在工业生产中，适当增大廉价的反应物的浓度，使化学平衡向正反应方向移动，可提高价格较高的原料的转化率，从而降低生产成本。
学以致用
合成氨工艺条件的选择
N2 + 3H2 2NH3 △H<0
2.8:1
原料 产品
尽可能快
尽可能多
如何加快化学反应速率
如何提高反应的限度