(共40张PPT)
化学平衡的移动
回忆:
化学平衡状态的特征
(3)动:动态平衡(正逆反应仍在进行)
(5)变:条件改变,原平衡被破坏,在新的条件下建立新的平衡。
(2)等:正反应速率=逆反应速率
(4)定:反应混合物中各组分的浓度保持不变,各组分的含量一定。
(1)逆:可逆反应;
即
v正=
v逆
≠0
即任何一种物质的生成速率等于其消耗速率
瞬时速率
平均速率v正=
v逆
=0
思考1:建立化学平衡状态的根本是什么?
可逆反应的ν正=ν逆
通过改变条件,使ν正≠ν逆
思考2:如何理解条件改变,原平衡被破坏?
可逆反应的ν正=ν逆
通过改变条件,使ν正≠ν逆
思考2:如何理解条件改变,原平衡被破坏?
思考3:通过哪些条件的改变,可以使ν正≠ν逆?
通过改变影响化学反应速率的条件,可使ν正≠ν逆
思考1:建立化学平衡状态的根本是什么?
可逆反应的ν正=ν逆
通过改变条件,使ν正≠ν逆
思考2:如何理解条件改变,原平衡被破坏?
思考3:通过哪些条件的改变,可以使ν正≠ν逆?
通过改变影响化学反应速率的条件,可使ν正≠ν逆
(5)变:条件改变,原平衡被破坏,在新的条件下建立新的平衡。
通过改变影响化学反应速率的条件之一,可以使得ν正≠ν逆,一段时间后又出现ν′正=ν′逆,则又可以建立起新的平衡。
思考1:建立化学平衡状态的根本是什么?
3、影响化学平衡移动的因素
化学平衡状态只有在一定的条件下才能保持。当外界条件改变时,原有平衡状态被破坏(本质是ν正≠ν逆),一段时间后会达到新的平衡状态。
化学平衡的移动,就是改变外界条件,破坏原有的平衡状态,建立起新的平衡状态的过程。
?思考:某可逆反应在一定条件下达到平衡。
①若反应速率改变,化学平衡是否发生移动?
②若化学平衡移动,化学反应速率是否一定发生改变?
3、影响化学平衡移动的因素
化学平衡移动原理—勒夏特列原理
改变影响化学平衡的一个因素(温度、浓度或压强),平衡将向能减弱这种改变的方向移动。
①
概念
外界条件对反应速率的影响
影响
外因
单位体积内
活化分子百分数
有效碰撞
次数
化学反应速率
分子总数
活化分子数
升高温度
增大反应物浓度
使用催化剂
增大压强(缩小体积)
增加
增加
不变
加快
不变
增加
增加
加快
增加
增加
增加
增加
不变
加快
不变
增加
增加
加快
增加
增加
平衡移动方向
(1)浓度的变化对化学平衡的影响
实验2-5
Cr2O72-+H2O
?
2CrO42-+2H+
橙色
黄色
编号
1
2
3
步骤
K2Cr2O7溶液
K2Cr2O7溶液加入3-10滴浓硫酸
K2Cr2O7溶液加入10-20滴
6mol/LNaOH
实验现象
结论
溶液显橙色
溶液橙色加深
溶液由橙色变黄色
增大生成物的浓度,平衡向逆反应方向移动;减小生成物的浓度,平衡向正反应方向移动。
实验2-5
Fe3+
+
3SCN﹣?
Fe(SCN)3
(黄色)
(血红色)
编号
1
2
步骤(1)
滴加饱和FeCl3溶液
滴加1mol/L
KSCN溶液
现象
步骤(2)
滴加NaOH溶液
滴加NaOH溶液
现象
结论
溶液红色加深
溶液红色加深
有红褐色沉淀生成,溶液红色变浅
实验2-6
Fe3+
+
3SCN﹣?
Fe(SCN)3
(黄色)
(血红色)
编号
1
2
步骤(1)
滴加饱和FeCl3溶液
滴加1mol/L
KSCN溶液
现象
步骤(2)
滴加NaOH溶液
滴加NaOH溶液
现象
结论
溶液红色加深
溶液红色加深
有红褐色沉淀生成,溶液红色变浅
增大反应物的浓度,平衡向正反应方向移动;减小反应物的浓度,平衡向逆反应方向移动。
浓度对平衡影响的ν-t图分析
ν逆
′
ν正
′
t1
ν正
ν逆
0
ν速率
t时间
增加反应物浓度的瞬间正反应速率突然增大,逆反应速率不变,随着反应的进行,反应物浓度慢慢减小,正反应速率慢慢减小,生成物浓度慢慢增加,逆反应速率又慢慢增大,到一定的条件下正逆反应速率相等达到新的平衡。
ν正
′=
ν逆
′
平衡状态Ⅰ
平衡状态Ⅱ
增加反应物浓度
0
ν
t
ν(正)
ν(逆)
原平衡
ν′(正)
ν′(逆)
新平衡
的浓度
t1
t
0
ν
ν(正)
ν(逆)
原平衡
ν′(正)
ν′(逆)
的浓度
t1
0
ν
t
ν(正)
ν(逆)
原平衡
ν′(正)
ν′(逆)
新平衡
的浓度
t1
练习1:尝试分析这三个ν—t图分别改变的是哪个条件?
减小生成物浓度
增大生成物浓度
减小反应物浓度
练习2:在密闭容器中进行反应:CO2(g)+C(s)
?2CO(g)
△H﹥0达到平衡后,改变下列条件,则指定物质的浓度及平衡如何变化?
(1)增大c(CO2),平衡________
,c(CO)
______。
(2)加入更多碳,平衡
,c(CO)
。
(3)增大c(CO),平衡________
,c(CO2)
。
正向移动
增大
逆向移动
增大
不移动
不变
注意:增加固体或纯液体的量不能改变其浓度,也不能改变速率,所以v(正)仍等于v(逆),平衡不移动。
②只要是增大浓度,不论增大的是反应物浓度,还是生成物浓度,新平衡状态下的反应速率一定大于原平衡状态;减小浓度,新平衡状态下的速率一定小于原平衡状态。
小结:
①对平衡体系中的固态和纯液态物质,其浓度可看作一个常数,增加或减小固态或液态纯净物的量并不影响ν正、ν逆的大小,所以化学平衡不移动。
(2)温度的变化对化学平衡的影响
实验2-7
2NO2
(g)
?
N2O4(g)
△H=-56.9KJ/mol
红棕色
无色
(吸热)
现象:
降低温度,
红棕色变浅。
结论:
升高温度,
降低温度,
(放热)
平衡向逆方向移动
平衡向正方向移动
升高温度,
红棕色变深。
尝试从温度的改变给ν正≠ν逆的角度分析平衡的移动,并画出升高温度和降低温度的ν—t图像
ν
t
ν′放
ν′吸
ν′放=ν′吸
t1
ν
t
ν′吸
ν′放
ν′吸=ν′放
t1
升高温度
平衡向吸热方向移动
减低温度
平衡向放热方向移动
注意:
1、升高温度时,速率均(
);但ν′放
ν′吸,
故平衡向
方向移动;
2、降低温度时,速率均(
);但ν′放
ν′吸,
故平衡向
方向移动;
增大
<
吸热
减小
>
放热
小结:
T
t
t1
T
t
t1
尝试画出上面ν—t对应的T—t(温度—时间,绝热的条件下)图
3、影响化学平衡移动的因素
化学平衡移动原理—勒夏特列原理
改变影响化学平衡的一个因素(温度、浓度或压强),平衡将向能减弱这种改变的方向移动。
a、平衡移动的方向为减弱“外界条件改变”的方向。
b、移动的结果只是减弱了外界条件的变化,而不能完全抵消外界条件的变化量。
①
概念
②特点及注意事项
c、外界条件改变为主,平衡移动结果为次。
(3)压强的变化对化学平衡的影响
压强(MPa)
1
5
10
30
60
100
φ(NH3)
2.0
9.2
16.4
35.5
53.6
69.4
结论:压强增大,
φ(NH3)增大,平衡向正反应方向移动
【讨论】压强的变化对化学反应速率如何影响?
ν正和
ν逆怎样变化?会同等程度的增大或减小吗?
N2
(g)
+
3H2
(g)
2NH3
(g)
加压
→体积缩小
→浓度增大
→
ν正
增大
ν逆
增大
→ν正
>
ν逆
→平衡向气体体积缩小的方向移动
解释:
思考4:什么叫做气体体积缩小的方向?
I2(g)+H2(g)
?2HI(g)
N2(g)+3H2(g)
?2NH3(g)
Fe2O3(s)+3CO(g)
?
2Fe(s)+3CO2(g)
A(s)+3B(g)?2C(g)+D(s)
“→”表示可逆反应向正方向进行,“←”表示可逆反应向逆方向进行
①n总:→则n总减小,←则n总增大
②恒温恒压时:
V:→则V减小,←则V增大
③恒温恒容时:
P:→则P减小,←则P增大
①n总:→则n总不变,←则n总不变
②恒温恒压时:
V:→则V不变,←则V不变
③恒温恒容时:
P:→则P不变,←则P不变
①n气总:→则n气总不变,←则n气总不变
②恒温恒压时:
V:→则V不变,←则V不变
③恒温恒容时:
P:→则P不变,←则P不变
①n气总:→则n气总减小,←则n气总增大
②恒温恒压时:
V:→则V减小,←则V增大
③恒温恒容时:
P:→则P减小,←则P增大
思考4:什么叫做气体体积缩小的方向?
m
A(g)
+
n
B(g)
?
p
C(g)
+
q
D(g)
①当m+n>p+q时,→被称为气体体积缩小的方向,←被称作气体体积增大的方向
②当m+n<p+q时,→被称为气体体积增大的方向,←被称作气体体积缩小的方向
③当m
A(g)
+
n
B(l或s)
?
p
C(g)
+
q
D(g),因为液体或固体的体积远小于气体,所以液体或固体的体积忽略不计,只计算气体的总体积。故只比较
m与p+q的大小。
a、当m>p+q时,→被称为气体体积缩小的方向,←被称作气体体积增大的方向
b、当m<p+q时,→被称为气体体积增大的方向,←被称作气体体积缩小的方向
增大压强,浓度均增大,正逆反应速率均增大,且增大的倍数一样,ν
?正=
ν
?逆,平衡不移动。
【思考】对于反应前后气体体积不变的反应,
压强改变将怎样影响化学平衡?
例如在反应I2(g)+H2
(g)
?
2HI
(g)中增大压强
ν
?正=
ν
?逆
ν
??正=
ν
??逆
练习3:在
N2(g)+3H2
(g)?2NH3
(g)
密闭反应体系中,充入He气体。
⑴容积不变时,反应物质浓度————,反应速率————,
化学平衡——————。
⑵气体压强不变时,容器的体积_____,各气体的浓度____,
反应速率———,化学平衡向——————
方向移动
不变
不变
不移动
注意:压强变化若没有引起浓度的变化,化学反应速率不变,化学平衡不移动。
增大
减小
减小
逆反应
(3)在
N2(g)+3H2
(g)?2NH3
(g)
密闭反应体系中。增大体积,
气体压强减小时,容器的体积_____,各气体的浓度____,
反应速率———,化学平衡向——————
方向移动
增大
减小
减小
逆反应
535
535
(1)对于反应前后气体体积不相等的反应:
增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动;减小压强,平衡向气体体积增大的方向移动。
(2)对于反应前后气体体积不变的反应:改变压强,ν(正)和ν(逆)同等程度改变,化学平衡不移动。
结论:
这里压强的变化必须是由于体积变化带来浓度变化引起的,如果是充入不参加反应的气体引起的压强变化而浓度却不变化则不会给平衡带来影响。
气体系数减小方向?气体体积减小方向
(4)催化剂的变化对化学平衡的影响
催化剂能够同等程度的改变正逆反应速率,所以使用催化剂不能使平衡发生移动,但可以改变达到平衡所需要的时间。
请完善下列在t1时刻加入催化剂的ν—t图
ν′正=
ν′逆
ν′正=
ν′逆
请画出反应:A+B?C不同条件下的ν—t图
催化剂能够同等程度的改变正逆反应速率,所以使用催化剂不能使平衡发生移动,但可以改变达到平衡所需要的时间。
比较ν正、ν′正、ν′′正的大小,t1、t2、t3的大小
t3>t1>t2
ν′正>ν正>ν′′正
t
初始时刻加负催化剂
ν
ν′′正
ν′′逆
0
t3
ν′′正=
ν′′正
练1、对于任何一个化学平衡体系,采取以下措施,一定会使平衡发生移动的是( )
A.加入一种反应物
B.增大体系的压强
C.升高温度
D.使用催化剂
练2、已知反应:C(s)+CO2(g)
?2CO(g) ΔH>0,该反应达到平衡后,下列条件有利于反应向正反应方向进行的是( )
A.升高温度和减小压强
B.降低温度和减小压强
C.降低温度和增大压强
D.升高温度和增大压强
C
A
练3、反应:2A+B?2C达到化学平衡时,改变某一条件,试填空:
(1)若升高温度,A的量增加,则此反应的正反应是 (填“放”或“吸”)热反应。
(2)若A、B、C都是气体,增大体系压强,平衡向 反应方向移动。
(3)若A、B、C都是气体,加入一定量的A,平衡向 反应方向移动;恒温、恒容时,若加入惰性气体,则平衡 移动。
(4)若B是固体,A、C是气体,减小压强,A的反应速率
,
平衡
移动。
(5)若B是气体,增大压强,平衡向逆反应方向移动,则C一定是
体,
A是 体。
放
正
正
不
减小
不
气
固体或液
练4、某密闭容器中发生如下反应:X(g)+3Y(g)
?
2Z(g)
ΔH<0。下图表示该反应的速率(ν)随时间(t)变化的关系,t2、t3、t5时刻外界条件有所改变,但都没有改变各物质的初始加入量。下列说法中正确的是( )
A.t2时加入了催化剂
B.t3时降低了温度
C.t5时增大了压强
D.t3-t4时间内转化率最低
A
练5、一定量的混合气体在密闭容器中发生反应:
m
A
(g)
+
n
B
(g)?p
C
(g)
达到平衡后,温度不变,将气体体积缩小到原来的1/2,达到平衡时,C的浓度为原来的1.8倍,则下列说法正确的是(
)
A、m
+
n
>
p
B、A
的转化率降低
C、平衡向正反应方向移动
D、C的体积分数增加
B
练6、下列不能用勒夏特列原理解释的是(
)
①棕红色NO2加压后颜色先变深后变浅
②Fe(SCN)3溶液中加入固体KSCN后颜色变深
③氯水宜保存在低温、避光条件下
④SO2催化氧化成SO3的反应,往往加入过量的空气
⑤打开易拉罐有大量气泡冒出
⑥加催化剂,使氮气和氢气在一定条件下转化为氨气
⑦收集氯气用排饱和食盐水法
⑥
【课后作业】
学法P83~84
考点一、考点二所有题全做
考点三可做~
不看起步看进步,
不比实力比努力!(共39张PPT)
化学平衡
【思考】氯气和水反应后,为什么氯气不能完全反应?
新制氯水中含有氯气、盐酸和次氯酸三种成分。
Cl2+H2O
?
HCl+HClO
回忆一下,在《必修》模块中学过哪些可逆反应?
SO2+H2O
?
H2SO3
《必修1》P90
2SO2+O2
2SO3
《必修1》
P91
催化剂
△
N2+3H2
2NH3
《必修1》
P97
高温、高压催化剂
NH3+H2O
?
NH3?H2O
《必修1》
P98
I2+H2
?
2HI
《必修2》
P8
一、可逆反应
在同一条件下,既能向正反应方向进行,同时,又能向逆反应方向进行的化学反应,叫做可逆反应。
1、定义:
C+CO2
?
2CO
《必修2》
P50
练习1:下列有关可逆反应的说法不正确的是(
)
A.
Cl2溶于水发生了可逆反应
B.
CaCO3
CaO+CO2↑是可逆反应
C.
可充电电池的反应,
如H2O+Zn+Ag2O
Zn(OH)2+2Ag是可逆反应
D.
可逆反应是指在同一条件下能同时向正、逆两个方向进行的反应
E、水的生成与电解是可逆反应
F、CO2溶于水和H2CO3分解是可逆反应
放电
充电
高温
BCE
练习2:对于可逆反应2SO2+O2
?
2SO3,在混合气体中充入一定量的18O2足够长时间后,18O原子(
)
A、只存在于O2中
B、只存在于O2和SO3中
C、只存在于SO2和O2中
D、存在于SO2、O2和SO3
D
练习3:已知N2(g)+3H2(g)
?
2NH3(g)
△H=-92.3kJ/mol,在某密闭容器中充入1mol
N2和3mol
H2使之反应,结果放出的热量小于92.3kJ,为什么?
答:因为可逆反应中反应物的转化率达不到100%,所以1mol
N2和3mol
H2不能完全反应,故放出的热量小于92.3kJ。
练习4:在一密闭容器中进行反应:2SO2(g)+O2(g)
?
2SO3(g)。已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别0.2mol?L-1、0.1mol?L-1、0.2mol?L-1。一段时间后再测量各物质的浓度,可能存在的数据是(
)
A、SO2为0.4mol?L-1,O2为0.2mol?L-1
B、SO3为0.25mol?L-1
C、SO2、SO3均为0.15mol?L-1
D、SO3为0.4mol?L-1
B
2、可逆反应的特点
⑴同一条件下正、逆反应同时进行;
⑵可逆反应通常不能进行到底
;
反应物的转化率不能达到100%
;
反应体系中得到的总是反应物与生成物的混合物。
思考1:可逆反应的反应速率如何表示?
2SO2+O2
2SO3(条件省略)
在1
L密闭容器,投入2mol
SO2和
1mol
O2进行反应
正反应:2SO2+O2=2SO3
逆反应:2SO3=2SO2+O2
2SO2+O2
2SO3(条件省略)
在1
L密闭容器,投入2mol
SO2和
1mol
O2进行反应
正反应:2SO2+O2=2SO3
逆反应:2SO3=2SO2+O2
ν正(SO2)和ν逆(SO2)表示什么意思?
ν正(SO2)
ν逆(SO2)
正反应中SO2的反应速率即SO2消耗速率
受SO2和O2浓度的影响
→
→
逆反应中SO2的反应速率即SO2生成速率
受SO3浓度的影响
→
→
ν正(SO2)和ν逆(SO2)分别代表该可逆反应的正反应速率和逆反应速率,对吗?该可逆反应的ν正和ν逆可以用其他的反应物或生成物表示么?
可逆反应的反应速率表示的注意事项:
2SO2+O2
2SO3(条件省略)
正反应:2SO2+O2=2SO3
逆反应:2SO3=2SO2+O2
v正
:正反应速率
v逆
:逆反应速率
v正(SO2)
v正(O2)
v正(SO3)
=
2﹕1﹕2
v逆(SO2)
v逆(O2)
v逆(SO3)
=
2﹕1﹕2
v(SO2)消耗
v(O2)消耗
v(SO3)生成
v(SO2)生成
v(O2)生成
v(SO3)消耗
:
:
:
:
在同一个化学反应中,反应物浓度的减少和生成物浓度的增加都是按照化学方程式中各物质的计量数关系成比例变化的。
思考2:可逆反应为什么不能进行到底?
反应物的转化率为什么不能达到100%?
535
2SO2+O2
2SO3(条件省略)
在1
L密闭容器,投入2mol
SO2和
1mol
O2进行反应,试分析各物质浓度大小变化规律,ν正(SO2)和ν逆(SO2)的变化规律?
正反应:2SO2+O2=2SO3
逆反应:2SO3=2SO2+O2
2
1
时间
浓度
t1
时间
速率
t1
2SO2+O2
2SO3(条件省略)
在1
L密闭容器,投入2mol
SO2和
1mol
O2进行反应,试分析各物质浓度大小变化规律,ν正(SO2)和ν逆(SO2)的变化规律?
正反应:2SO2+O2=2SO3
逆反应:2SO3=2SO2+O2
c(SO2)
c(O2)
c(SO3)
ν正(SO2)
ν逆(SO2)
可逆反应不能进行到底的原因:
2SO2+O2
2SO3(条件省略)
正反应:2SO2+O2=2SO3
逆反应:2SO3=2SO2+O2
v正
:正反应速率
v逆
:逆反应速率
v正(SO2)
v正(O2)
v正(SO3)
v逆(SO2)
v逆(O2)
v逆(SO3)
v(SO2)消耗
v(O2)消耗
v(SO3)生成
v(SO2)生成
v(O2)生成
v(SO3)消耗
因为当反应进行一段时间后,会出现
v正=v逆,即各物质的消耗速率等于其生成速率,此时(条件不变)各物质的物质的量不再改变,所以可逆反应不能完全反应,即反应物的转化率不能达到100%
二、化学平衡状态
化学平衡状态是可逆反应在一定条件下达到ν(正)=ν(逆)的一种状态,此时反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度可以保持恒定,即在给定条件下化学反应达到了“限度”。
1、定义:
前提:可逆反应在一定条件(温度、压强不变)下
本质:ν(正)=ν(逆)
标志:反应混合物中各组分的质量或浓度保持不变的状态
意义:任何一种物质的生成速率等于其消耗速率
那么处于化学平衡状态时,各组分的质量或浓度相等么?
处于化学平衡状态时,各组分的质量或浓度不一定相等
思考3:ν(正)≠ν(逆)时是什么状态?可逆反应会有什么表现?
2SO2+O2
2SO3(条件省略)
在1
L密闭容器,投入2mol
SO2和
1mol
O2进行反应
正反应:2SO2+O2=2SO3
逆反应:2SO3=2SO2+O2
ν正(SO2)
正反应中SO2的反应速率即SO2消耗速率
→
ν逆(SO2)
逆反应中SO2的反应速率即SO2生成速率
→
①当ν正(SO2)>ν逆(SO2)时
即SO2的消耗速率>SO2的生成速率,则反应体系中SO2的浓度减小,正反应的效应大于逆反应并抵消逆反应带来的效应,整个反应向正方向进行。
②当ν正(SO2)<ν逆(SO2)时
即SO2的消耗速率<SO2的生成速率,则反应体系中SO2的浓度增大,逆反应的效应大于正反应并抵消正反应带来的效应,整个反应向逆方向进行。
化学平衡的建立与途径无关,某一可逆反应无论是从正反应开始还是从逆反应开始,最终均可达到平衡状态。
注意:
化学平衡的建立与途径无关,某一可逆反应无论是从正反应开始还是从逆反应开始,最终均可达到平衡状态。
注意:
时间
速率
t1
ν正
ν逆
时间
速率
t1
ν正
ν逆
总结:
化学平衡状态的特征
(3)动:动态平衡(正逆反应仍在进行)
(5)变:条件改变,原平衡被破坏,在新的条件下建立新的平衡。
(2)等:正反应速率=逆反应速率
(4)定:反应混合物中各组分的浓度保持不变,各组分的含量一定。
(1)逆:可逆反应;
即
v正=
v逆
≠0
即任何一种物质的生成速率等于其消耗速率
瞬时速率
平均速率v正=
v逆
=0
2、化学平衡状态的判断:
①速率:ν正=ν逆
(即任何一种物质的生成速率等于其消耗速率)
②各成分的质量或浓度保持不变
练习1、对于反应:N2+3H2
?
2NH3
①ν正(N2)=ν逆(N2)
②
2ν正(H2)=3ν逆(NH3)
③
ν(N2):ν(H2):ν(NH3)=
1:2:3
④单位时间内,每生成1molN2就生成2molNH3。
⑤单位时间内,每消耗nmolN2就生成3nmolH2。
⑥单位时间内,每消耗1molN2就消耗3molH2。
⑦
单位时间内,每断开1molN≡N键就形成3molH-H键。
⑧
单位时间内,每形成3molH-H键就形成6molN-H键。
⑨
单位时间内,每断开1molN≡N键就形成6molN-H键。
为平衡状态的为:
。
①②④⑤⑦⑧
A.同一物质:该物质的生成速率等于它的消耗速率。
B.不同的物质:不同物质的生成速率和消耗速率之比等于化学方程式的计量数之比。即一种物质表示ν正,另一物质表示ν逆,且数值之比等于计量数之比。
(1)直接判定: V正=V逆(本质)
注意:
学法
P19
要点一
练习1、对于反应:N2+3H2
?
2NH3
①ν正(N2)=ν逆(N2)
②
2ν正(H2)=3ν逆(NH3)
③
ν(N2):ν(H2):ν(NH3)=
1:2:3
④单位时间内,每生成1molN2就生成2molNH3。
⑤单位时间内,每消耗nmolN2就生成3nmolH2。
⑥单位时间内,每消耗1molN2就消耗3molH2。
⑦
单位时间内,每断开1molN≡N键就形成3molH-H键。
⑧
单位时间内,每形成3molH-H键就形成6molN-H键。
⑨
单位时间内,每断开1molN≡N键就形成6molN-H键。
为平衡状态的为:
。
①②④⑤⑦⑧
537
练习2、在一恒容密闭容器中,发生反应:2SO2(g)+O2(g)
?2SO3(g)下列说法能够证明上述反应已达平衡状态的是:
。
①各物质的物质的量浓度不再改变
②SO2
、O2、SO3的浓度之比为2:1:2
③
SO2的转化率不再改变
④
SO3的体积分数不再改变
⑤混合物的总质量不再改变
⑥混合气体的密度不再改变
⑦混合物的颜色不再改变
⑧混合物的平均摩尔质量不再改变
⑨绝热容器中反应体系的温度不再改变
⑩恒温容器中混合气体的压强一定
①③④⑧⑨⑩
公式:
练习2、在一恒容密闭容器中,发生反应:2SO2(g)+O2(g)
?2SO3(g)下列说法能够证明上述反应已达平衡状态的是:
。
①各物质的物质的量浓度不再改变
②SO2
、O2、SO3的浓度之比为2:1:2
③
SO2的转化率不再改变
④
SO3的体积分数不再改变
⑤混合物的总质量不再改变
⑥混合气体的密度不再改变
⑦混合物的颜色不再改变
⑧混合物的平均摩尔质量不再改变
⑨绝热容器中反应体系的温度不再改变
⑩恒温容器中混合气体的压强一定
①③④⑧⑨⑩
公式:
其他特别的反应类型:
A(g)+B(s)
?C(g)
练习2、在一恒容密闭容器中,发生反应:2SO2(g)+O2(g)
?2SO3(g)下列说法能够证明上述反应已达平衡状态的是:
。
①各物质的物质的量浓度不再改变
②SO2
、O2、SO3的浓度之比为2:1:2
③
SO2的转化率不再改变
④
SO3的体积分数不再改变
⑤混合物的总质量不再改变
⑥混合气体的密度不再改变
⑦混合物的颜色不再改变
⑧混合物的平均摩尔质量不再改变
⑨绝热容器中反应体系的温度不再改变
⑩恒温容器中混合气体的压强一定
①③④⑧⑨⑩
其他有颜色变化的反应:
I2(g)+H2(g)
?2HI(g)
(紫色)
练习2、在一恒容密闭容器中,发生反应:2SO2(g)+O2(g)
?2SO3(g)下列说法能够证明上述反应已达平衡状态的是:
。
①各物质的物质的量浓度不再改变
②SO2
、O2、SO3的浓度之比为2:1:2
③
SO2的转化率不再改变
④
SO3的体积分数不再改变
⑤混合物的总质量不再改变
⑥混合气体的密度不再改变
⑦混合物的颜色不再改变
⑧混合物的平均摩尔质量不再改变
⑨绝热容器中反应体系的温度不再改变
⑩恒温容器中混合气体的压强一定
①③④⑧⑨⑩
公式:
练习2、在一恒容密闭容器中,发生反应:2SO2(g)+O2(g)
?2SO3(g)下列说法能够证明上述反应已达平衡状态的是:
。
①各物质的物质的量浓度不再改变
②SO2
、O2、SO3的浓度之比为2:1:2
③
SO2的转化率不再改变
④
SO3的体积分数不再改变
⑤混合物的总质量不再改变
⑥混合气体的密度不再改变
⑦混合物的颜色不再改变
⑧混合物的平均摩尔质量不再改变
⑨绝热容器中反应体系的温度不再改变
⑩恒温容器中混合气体的压强一定
①③④⑧⑨⑩
公式:PV=nRT
(2)间接判定:体系中所有反应物和生成物的质量(或浓度)保持不变。
A.各组成成分的质量、质量分数、物质的量、物质的量分数、气体的体积及体积分数、物质的量浓度、分子数、反应物的转化率、产物的产率、反应体系的温度保持不变时为平衡状态。
B.反应体系中的总物质的量、总体积、总压强、平均摩尔质量、混合气体的密度、颜色保持不变时,要根据具体情况判断是否为平衡状态。
注意:
(2)间接判定:体系中所有反应物和生成物的质量(或浓度)保持不变。
A.各组成成分的质量、质量分数、物质的量、物质的量分数、气体的体积及体积分数、物质的量浓度、分子数、反应物的转化率、产物的产率、反应体系的温度保持不变时为平衡状态。
B.反应体系中的总物质的量、总体积、总压强、平均摩尔质量、混合气体的密度、颜色等保持不变时,要根据具体情况判断是否为平衡状态。
注意:
只有随着反应的发生而改变的物理量不再改变了,才能说明ν正=ν逆,反应达到平衡,那些不随反应进行而改变的物理量不能作为判断化学反应是否达到平衡的依据(比如:总质量)
练习3、在一恒容密闭容器中,发生反应:Fe2O3+3CO
?
2Fe+3CO2,当下列哪些
物理量不
再改变时即可证明该反应已达到平衡状态:
。
①CO的浓度与CO2相等
②CO2的浓度不再改变
③CO的转化率不再改变
④气体的总物质的量
⑤混合气体的总质量不再改变
⑥混合气体的密度不再改变
⑦混合气体的平均摩尔质量不再改变
⑧反应体系的总压强
⑨CO2在气体中的质量分数
②③⑤⑥⑦⑨
小结:化学平衡状态的判断标准
1、本质:
v正
=
v逆
2、现象:浓度保持不变
1、
v
A耗
=
v
A生
v
B耗
=
v
B生
v
C生
=
v
C耗
v
D生
=
v
D耗
2、
v
A耗
﹕
v
B生
=
m﹕n
…
…
1、A、B、C、D的浓度不再改变。
2、A、B、C、D的分子数(或物质的量)不再改变。
3、A、B、C、D的百分含量不再改变。
4、A、B、C、D的转化率或生成率不再改变。
5、(绝热)体系温度不再改变。
6、若某物质有色,体系的颜色不再改变。
本质
现
象
m
A(g)
+
n
B(g)
p
C(g)
+
q
D(g)
对
m+n
≠
p+q
的反应(即反应前后气体分子数改变),
还可从以下几个方面判断:
1、体系的分子总数(或气体总物质的量)不再改变。
2、体系的平均分子量不再改变。
3、若为恒容体系,体系的压强不再改变。
4、若为恒压体系,体系的密度不再改变。
注意:以上几条对m+n
=
p+q的反应不成立。
m
A(g)
+
n
B(g)
p
C(g)
+
q
D(g)
1:在一定温度下,证明可逆反应A(g)+3B(g)?2C(g)达到平衡状态的是(
)(双选)
A.
C的生成速率与C的消耗速率相等
B.
A、B、C的浓度相等
C.
A、B、C的分子数之比为1:3:2
D.
A、B、C的浓度不再变化
AD
2:一定条件下,反应
N2+3H2
?2NH3
达到平衡的标志是(
)(双选)
A、单位时间内生成n
mol
N2同时生成n
molNH3
B、单位时间内生成n
mol
N2
同时消耗3n
mol
H2
C、一个N≡N键断裂的同时,有三个H-H键断裂
D、一个N≡N键断裂的同时,有六个N-H键断裂
E、ν正(H2)=2/3
ν逆(NH3)
BD
3:在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再发生变化时,表明A(g)+3B(g)
?
2C(g)+D(g)已达平衡状态的是
(
)(不定项)
A.气体的总物质的量
B.混合气体的压强
C.混合气体的平均相对分子质量
D.混合气体的密度
ABC
4:在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再发生变化时,表明A(s)+3B(g)?2C(g)+D(g)已达平衡状态的是
(
)(不定项)
A.气体的总物质的量
B.混合气体的压强
C.混合气体的平均相对分子质量
D.混合气体的密度
CD
【课后作业】
不看起步看进步,
不比实力比努力!
学法P83
第1、2、3、4
题(共29张PPT)
化学平衡常数
回忆:
勒夏特列原理
1.内容:如果改变影响平衡的条件之一(如温度、压强、以及参加反应的化学物质的浓度),平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
2.解读:a.原理仅适用于已经达到平衡的反应体系,不可逆过程或者未达到平衡的可逆过程均不能使用该原理。此外,勒夏特列原理对所有的动态平衡(如溶解平衡、电离平衡等)都适用。
b.原理只适用于判断“改变一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变多个影响平衡移动的几个条件,则不能简单的依据该原理来判断平衡移动的方向,只有在改变条件时对平衡移动的影响方向一致时,才能根据该原理进行判断。
c.原理中的“减弱”不等于“消除”,更不是“扭转”,即平衡移动不能将外界影响完全消除,而只能减弱。例如,平衡体系的压强为P,若其他条件不变,将体系的压强增大到2P,平衡将向气体体积减小的方向移动,达到新平衡的体系,压强介于P—2P之间。
d.应用原理时应弄清是否真的改变了影响化学平衡的条件。例如,改变平衡体系中固体或纯液体的量,对于有气体存在的化学平衡体系,在定容、定温条件下充入惰性气体等未改变影响化学平衡的条件。还要弄清可逆反应是否存在能否减弱某项条件改变的反应方向。
例如:对于aA(g)+bB(g)?cC(g)+dD(g),当a+b=c+d时,即使改变压强,化学平衡也不移动。
(密闭容器
457.6℃)
序号
起始时浓度mol/L
平衡时浓度mol/L
平衡时
H2
I2
HI
H2
I2
HI
1
0.01197
0.06944
0
0.005617
0.0005936
0.01270
2
0.01135
0.00904
0
0.00356
0.00125
0.01559
3
0.01201
0.008403
0.0
0.00458
0.0009733
0.01486
4
0
0
0.01520
0.001696
0.001696
0.01181
5
0
0
0.01287
0.001433
0.001433
0.01000
6
0
0
0.03777
0.004213
0.004213
0.02934
H2(g)+I2(g)
?2HI(g)
48.38
48.61
49.54
48.48
48.71
48.81
思考1:分析上表,你得出什么结论?
结论2:
结论1:
平衡常数和反应的起始浓度大小无关
=
平衡常数(K)
平衡常数K与正向建立还是逆向建立平衡无关,即与平衡建立的过程无关。
结论3:
未平衡时叫做浓度商(Qc)
温度不变的前提下
其它平衡体系的数据都有类似的关系!
三、化学平衡常数
1、
概念
在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数,这个常数叫做该反应的化学平衡常数
2、
表达式
例如:mA
+
nB
?
pC
+
qD
K
=
生成物浓度幂之积
反应物浓度幂之积
=
cp(C)·cq(D)
cm(A)·cn(B)
3、
单位
∴K的单位为(mol·L-1)?n;
?n=(p+q)-(m+n)
∵浓度的单位为mol·L-1
一般不写单位!
其中c为各组分的平衡时浓度
练习1:写出下列反应的平衡常数K的表达式
①
C(s)
+
H2O(g)
?CO(g)
+
H2(g)
②
FeO(s)
+
CO(g)
?Fe(s)
+
CO2(g)
③
2KClO3(s)
?KCl(s)
+
3O2(g)
④
Cr2O72-+H2O
?2CrO42-+2H+
注意1:反应物或生成物中有固体和纯液体存在时,由于其浓度可看做常数而不代入公式。
练习2:写出下列反应的平衡常数K的表达式
①
N2(g)
+
3H2(g)
?2NH3(g)
②
N2(g)
+
H2(g)
?NH3(g)
③
2NH3(g)
?N2(g)
+
3H2(g)
注意观察三者之间的关系!
K1
=
1/K3
=
K22
注意2:化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变,则平衡常数改变。若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小,尽管是同一个反应,平衡常数也会改变。
练习3:下列三个反应的平衡常数K之间有什么关系
2NO(g)
+
O2(g)
?
2NO2(g)
K1
2NO2(g)
?
N2O4
(g)
K2
2NO(g)
+O2(g)
?
N2O4
(g)
K3
K3
=
K1
?
K2
注意3:若干方程式相加(减),则总反应的平衡常数等于分步平
衡常数之乘积(商)
A(g)
+
B(g)
?
C(g)
△H<0
n(始)(mol)
4
3
0
n(转)(mol)
.
n(平衡末)(mol)
2
.
(1)该温度下反应的平衡常数
K=
,
B的平衡转化率=
,
c(A)平=
。
2
2
2
2
1
66.7%
1mol/L
2
练习4:在t
℃,2L密闭容器中
(2)在上述温度下,该容器中
A(g)
+
B(g)
?
C(g)
△H<0
c(始)(mol/L)
0
0
3
c(转)(mol/L)
.
c(平衡末)(mol/L)
.
在该温度下,该反应的化学平衡常数=
,
c(B)平=
;C的分解率=
。
设C分解
x
mol/L
﹣x
+x
+x
x
3-x
x
2
1mol/L
33.3%
练习5:在t
℃,2L密闭容器中发生反应A(g)
+B(g)
?C(g)
△H<0,投入4mol
A和3mol
B,达到平衡时n(A)=2mol。
(1)求该反应在t
℃的平衡常数,B的平衡转化率,
c(A)平?
(2)在相同温度下,该反应的化学平衡常数是多少?若投入3mol/L
C(g),求c(B)平,C的分解率?
在一定温度下,可逆反应无论从正反应开始,还是从逆反应开始,也无论反应物起始浓度的大小,最后达到平衡时,尽管每种物质的浓度在各个体系中并不一致,但各种生成物浓度的系数次方的乘积除以各反应物浓度的系数次方的乘积所得的之比却是恒定值。这个恒定值叫做该反应的化学平衡常数
4、
意义
(1)衡量化学反应进行的程度
a、K值越大,表示反应进行的程度越大,反应物转化率也越大
b、一般当K>105时,该反应进行得基本完全
K
=
生成物浓度幂之积
反应物浓度幂之积
K只受温度的影响,与其他条件无关,换句话说K只是温度的函数
练习6:下表为298K时,卤化氢生成反应的平衡常数:
化学方程式
平衡常数
K
F2+H2
===
2HF
6.5×1095
Cl2+H2
=====
2HCl
2.57×1033
Br2+H2
===
2HBr
1.91×1019
I2+H2
?
2HI
8.67×102
请比较表中K值的相对大小,说明平衡常数的意义:
平衡常数的大小反映了化学反应进行的
(即
);
K值越大,表示反应进行得
,反应物转化率
;K值越小,表示反应进行得
,反应物转化率
。
程度
反应限度
越完全
越大
越不完全
越小
点燃或光照
△
△
(2)判断可逆反应是否达到平衡及反应向何方向进行
QC<K
,反应向正方向进行
QC=K
,反应处于平衡状态
QC>K
,反应向逆方向进行
比较浓度商(Qc)和
平衡常数(K)的大小
K
=
生成物浓度(平衡时)幂之积
反应物浓度(平衡时)幂之积
Qc
=
生成物浓度(某时刻)幂之积
反应物浓度(某时刻)幂之积
<
①当
说明某时刻的反应程度没有平衡时大,也就说明某时刻并没有达到平衡,且会继续向正反应方向进行达到平衡。
K
=
生成物浓度(平衡时)幂之积
反应物浓度(平衡时)幂之积
Qc
=
生成物浓度(某时刻)幂之积
反应物浓度(某时刻)幂之积
>
②当
说明某时刻的反应程度超过平衡时的反应程度,那么反应会向逆反应方向进行,“消除超过的部分”以达到平衡。
练习7:高炉炼铁中发生的基本反应如下:
FeO(s)+CO(g)
?Fe(s)+CO2(g)
(条件省略)
已知1100℃,K=0.263,某时刻测得高炉中c(CO2)=0.025mol·L-1,c(CO)=0.1mol·L-1
在这种情况下:
(1)该反应是否处于平衡状态_____(填“是”或“否”);
(2)此时反应会向______进行?(填“正向”或“逆向”);
(3)此时化学反应速率是ν正
_____ν逆(填“大于”、“小于”或“等于”)。
否
正向
大于
Qc
=
c(CO2)
c(CO)
=
0.025mol·L-1
0.1mol·L-1
=
0.
25
QC<K
,反应向正方向进行
Qc
=
c(CO2)
c(CO)
思考2:结合练习4,分别增大c(CO2)和c(CO),平衡向哪个方向移动?用勒夏特列原理判断平衡移动和用Qc和K的大小比较判断平衡移动是否结论统一?
FeO(s)+CO(g)
?Fe(s)+CO2(g)
K
>
=
QC>K
,反应向逆方向进行
Qc
=
c(CO2)
c(CO)
K
<
=
QC<K
,反应向正方向进行
若升高温度,K值增大,则反应程度增大,则正反应为吸热反应;
若升高温度,K值减小,则反应程度减小,则正反应为放热反应。
(3)利用K可判断反应的热效应
反应正向进行
反应逆向进行
(3)利用K可判断反应的热效应
若升高温度,K值增大,则正反应为吸热反应;
若升高温度,K值减小,则正反应为放热反应。
只有温度变化导致的平衡移动才会使K值变化!
练习8:在一定体积密闭容器中,进行如下反应
CO2(g)+H2(g)
?CO(g)
+H2O(g),其平衡常数K和温度t的关系如下:
t/?C
700
800
830
1000
1200
k
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
(1)k的表达式为:
;
(2)该反应为 反应(“吸热”或“放热”);
(3)若c(CO2)
·c(H2)=c(CO)
·c(H2O),此时温度为
;
(4)在上述温度下,______℃时,反应物转化率最大。
c(CO)·c(H2O)
c(CO2)·c(H2)
吸热
830℃
1200
535
5、
有关化学平衡常数的计算
(1)已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平衡转化率
(2)已知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率
练习5:在t
℃,2L密闭容器中发生反应A(g)
+B(g)
?C(g)
△H<0,投入4mol
A和3mol
B,达到平衡时n(A)=2mol。
(1)求该反应在t
℃的平衡常数,B的平衡转化率,
c(A)平?
(2)在相同温度下,该反应的化学平衡常数是多少?若投入3mol/L
C(g),求c(B)平,C的分解率?
思考3:化学平衡正向移动反应物的转换率一定增大么?
下列反应已达到平衡:
A(g)+B(g)
?C(g)
△H<0
①增大压强(缩小体积),平衡正向移动,则A和B的转化率都增加
②降低温度,平衡正向移动,则A和B的转化率都增加
③增加c(A),平衡正向移动,则B的转化率增大,而A的转化率降低
学法
P25
c(CO)
:
c(H2O)
=
1:1
时
CO
+
H2O
CO2
+
H2
起始c
1
1
0
0
转化c
-x
-x
+x
+x
平衡c
1-x
1-x
x
x
解得
x
=
0.5
α(CO)=
50%
α(H2O)=
50%
c(CO)
:
c(H2O)
=
1:4
时
CO
+
H2O
CO2
+
H2
起始c
1
4
0
0
转化c
-x
-x
+x
+x
平衡c
1-x
4-x
x
x
解得
x
=
0.8
α(CO)=
80%
α(H2O)=
20%
练习9:
已知CO(g)
+
H2O(g)
?
CO2
(g)
+H2
(g)
800℃
K
=
1.0
;求恒温恒容体系中,用c(CO):c(H2O)=1:1或1:4开始,达到平衡时CO和H2O(g)的转化率。
(1-x)(1-x
)
x2
K
=
=1
(1-x)(4-x
)
x2
K
=
=1
增大一种反应物的浓度,能提高另一种反应物的转化率,而本身的转化率减小
结论:
课堂练习
1、下列叙述中不正确的是(
)
A.某特定反应的平衡常数仅是温度的函数
B.催化剂不能改变平衡常数的大小
C.化学平衡发生新的移动,平衡常数必发生变化
D.平衡常数发生变化,原化学平衡必定发生移动
C
2、关于化学平衡常数的叙述中,正确的是(
)
A.只与化学反应方程式本身和温度有关
B.只与反应的温度有关
C.与化学反应本身和温度有关,并且会受到起始浓度的影响
D.只与化学反应本身有关,与其他任何条件无关的一个不变的常数
A
只有温度变化导致的平衡移动才会带来K值的变化!
影响K值
的因素
内因:反应物的本身性质(化学反应本身)
外因:反应体系的温度
3、高温下,某反应达平衡,平衡常数
K=[c(CO)·c(H2O)]/[c(CO2)·c(H2)]。恒容时,温度升高,H2浓度减小。下列说法正确的是(
)
A.该反应的焓变为正值
B.恒温恒容下,增大压强,H2浓度一定减小
C.升高温度,逆反应速率减小
D.该反应的化学方程式为CO+H2O
?CO2+H2
E.Qc<K时,反应向逆反应方向进行
A
4、密闭容器中N2与H2合成NH3的反应可以表示为:
N2(g)+3H2(g)
?
2NH3(g)
①
下列说法正确的是( )
A.两个化学方程式表示的意义相同
B.两个化学方程式的化学平衡常数相同
C.①和②的化学平衡常数单位相同
D.①和②的化学平衡常数互为倒数
A
N2(g)
+
H2(g)
?NH3(g)
②
5、火法炼锌是将闪锌矿(主要含ZnS)通过浮选、焙烧使它转化为氧化锌,再把氧化锌和焦炭混合,在鼓风炉中加热1373~1573K,使锌蒸馏出来。主要反应为:
焙烧炉中:2ZnS+3O2
?
2ZnO+2SO2
①
鼓风炉中:2C+O2=2CO
②
ZnO(s)+CO(g)
?Zn(g)+CO2(g)
③
请写出反应③的K的表达式为
;
若在其它条件不变时,在鼓风炉中增大CO的浓度,平衡将向
移动,此时平衡常数
(填“增大”、“减小”或“不变”)。
c(Zn)·c(CO2)
c(CO)
正向
不变
6、将固体NH4I置于密闭容器中,在一定温度下发生下列反应:①NH4I(s)
?
NH3(g)
+
HI(g)
②2HI(g)
?
H2(g)
+
I2(g)
达到平衡时,c(H2)
=
0.5
mol/L,c(HI)
=
4
mol/L,则此温度下反应①的平衡常数为(
)
A.9
mol2?L–2
B.16
mol2?L–2
C.20
mol2?L–2
D.25
mol2?L–2
C
【课后作业】
学法P85~86
所有题全部通关!
P86第9题第(4)的第④问暂时不做
不看起步看进步,
不比实力比努力!