化学选修4第二章第三节化学平衡

1、第二章第三节化学平衡第二章第三节化学平衡一、一、化学平衡状态化学平衡状态1.可逆反应：在可逆反应：在相同条件相同条件下，既能向下，既能向正反应正反应方向进行方向进行又能向又能向逆反应逆反应方向进行的反应。采用方向进行的反应。采用“ ”连接。连接。硫酸铜晶体硫酸铜晶体饱和硫酸铜溶液饱和硫酸铜溶液例如：在一定条件下，把例如：在一定条件下，把1 mol N2和和3 mol H2充入某密充入某密闭容器中闭容器中2化学平衡的建立化学平衡的建立即：溶解速率即：溶解速率 = 结晶速率结晶速率达到了溶解的达到了溶解的平衡状态，一平衡状态，一种动态平衡种动态平衡3化学平衡状态化学平衡状态一定条件下的可逆反应里，

2、正反应和逆反应的速率一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相相等等，体系中各物质的，体系中各物质的物质的量物质的量或或浓度浓度保持保持恒定恒定的状态的状态叫化学平衡状态，简称为化学平衡。叫化学平衡状态，简称为化学平衡。tVV正V逆V正=V逆4化学平衡的特征化学平衡的特征(1)“逆逆”：研究的对象是：研究的对象是可逆可逆反应。反应。(2)“等等”:化学平衡的条件是化学平衡的条件是v(正正)和和v(逆逆)相等相等。(3)“动动”:是一种是一种动态动态平衡，此时反应并未停止。平衡，此时反应并未停止。(4) “定定”当可逆反应达到平衡时，各组分的质量当可逆反应达到平衡时，各组分的质量(或或浓度浓

3、度)为一为一定值定值。(5) “变变”若外界条件改变，平衡可能发生若外界条件改变，平衡可能发生改变改变，并，并在新条件下建立新的平衡。在新条件下建立新的平衡。专题一专题一可逆反应达到化学平衡状态的标志可逆反应达到化学平衡状态的标志1判断依据判断依据(1)v(正正)v(逆逆)(2)反应混合物中各组分的百分含量保持不变。反应混合物中各组分的百分含量保持不变。(3)间接标志间接标志以反应以反应mA(g)+nB (g)=pC(g)为例为例：混合气体的总压强、总体积、总物质的量不随时间混合气体的总压强、总体积、总物质的量不随时间改变而改变而改改变变，(适用于适用于m+np 的反应的反应)混合气体的平均相

4、对分子质量、密度不随时间改变混合气体的平均相对分子质量、密度不随时间改变而而改变改变，(适用于适用于m+np 的反应的反应)各气体体积、分压、各物质的物质的量不随时间改变各气体体积、分压、各物质的物质的量不随时间改变(4)特殊标志：特殊标志：对于有色物质参加反应，如果体系颜对于有色物质参加反应，如果体系颜色不变，反应达到平衡对于吸热或放热反应，如果色不变，反应达到平衡对于吸热或放热反应，如果体系温度不变，反应达到平衡体系温度不变，反应达到平衡(5)在等系数的气体反应中不能作为平衡判据的是：在等系数的气体反应中不能作为平衡判据的是：气体的总压、气体的总的物质的量、混合气体的平均气体的总压、气体的

5、总的物质的量、混合气体的平均相对分子质量、混合气体的密度、反应混合物平衡时相对分子质量、混合气体的密度、反应混合物平衡时物质的量之比物质的量之比反应反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)混合物体混合物体系中各成系中各成分的含量分的含量各物质的物质的量、质量或物质各物质的物质的量、质量或物质的量分数、质量分数一定的量分数、质量分数一定平衡平衡各气体的体积或体积分数一定各气体的体积或体积分数一定平衡平衡总体积、总压强、总物质的量一定总体积、总压强、总物质的量一定不一不一定定正正、逆逆反反应应速速率率的的关关系系在单位时间内消耗了在单位时间内消耗了m mol A的同时也的同时也生成了生成了m

6、mol A，即，即v(正正)v(逆逆)平衡平衡在单位时间内消耗了在单位时间内消耗了n mol B的同时也的同时也消耗了消耗了p mol C，即，即v(正正)v(逆逆)平衡平衡v(A) v(B) v(C) v(D)m n p q，v(正正)不一定等于不一定等于v(逆逆)(平衡与否该式都成立平衡与否该式都成立)不一定不一定在单位时间内生成了在单位时间内生成了n mol B的同时消的同时消耗了耗了q mol D，均指，均指v(逆逆)不一定不一定压压强强mnpq时，总压强一定时，总压强一定(其他条件一定其他条件一定)平衡平衡mnpq时，总压强一定时，总压强一定(其他条件一定其他条件一定)不一定不一定混

7、合气混合气体的平体的平均相对均相对分子质分子质量量(Mr)Mr一定，当一定，当mnpq时时(Mrm/n)平衡平衡Mr一定，当一定，当mnpq时时不一定不一定平衡平衡温度温度任何化学反应都伴随着能量变化，任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时当体系温度一定时(其他不变其他不变)平衡平衡气体的气体的密度密度()密度一密度一定定m/V不一定不一定平衡平衡颜色颜色反应体系内有有色物质时，颜色稳反应体系内有有色物质时，颜色稳定不变定不变平衡平衡混合气体的物质的量不再变化混合气体的物质的量不再变化单位时间内消耗单位时间内消耗amolA,同时、生成同时、生成 3amolBA、B、C、D的分子数之比为

8、的分子数之比为1:3:2:2A. B. C. D.【例例1】 在一定温度下在一定温度下,下列叙述不是可逆反应下列叙述不是可逆反应A(气气)+3B(气气) 2C(气气)+2D(固固)达到平衡的标志的是达到平衡的标志的是C的生成的生成 速率与速率与C的分解速率相等的分解速率相等 单位时间内生成单位时间内生成amolA,同时生成同时生成3amolB A、B、C的浓度不再变化的浓度不再变化A、B、C的分压强不再变化的分压强不再变化混合气体的总压强不再变化混合气体的总压强不再变化反应速率反应速率v(H2)=v(I2)=1/2v(HI)一个一个H-H键断裂的键断裂的同时有两个同时有两个H-I键断裂温度和体

9、积一定时键断裂温度和体积一定时,容器内压容器内压强不再变化强不再变化 温度和体积一定时温度和体积一定时,混合气体的颜色不混合气体的颜色不再变化再变化 温度和压强一定时温度和压强一定时,混合气体的密度不再变混合气体的密度不再变化化 条件一定条件一定,混合气体的平均相对分子质量不再变化混合气体的平均相对分子质量不再变化【例例2】H2(g)I2(g)2HI(g) 达到平衡状态标志是达到平衡状态标志是c(H2)c(I2)c(HI)时时c(H2) c(I2) c(HI)1 1 2时时 c(H2)、c(I2)、c(HI)不再随时间而改变不再随时间而改变 单位时间内生成单位时间内生成n mol H2的同时生

10、成的同时生成2n mol HI 单位单位时间内生成时间内生成n mol H2的同时生成的同时生成n mol I2(2)平衡移动方向的判断平衡移动方向的判断:若条件变化引起若条件变化引起v正正v逆逆:平衡向正反应方向移动平衡向正反应方向移动若条件变化引起若条件变化引起v正正 v逆逆:平衡向逆反应方向移动平衡向逆反应方向移动若外界条件变化引起若外界条件变化引起v正正= v逆逆:旧平衡未被破坏，平旧平衡未被破坏，平衡不移动衡不移动二、影响化学平衡移动的因素二、影响化学平衡移动的因素1.化学平衡状态的移动化学平衡状态的移动(1)定义定义:通过改变反应条件，而使平衡状态通过改变反应条件，而使平衡状态发生

11、变化发生变化的现象，叫的现象，叫平衡移动平衡移动。2影响化学平衡移动的因素影响化学平衡移动的因素(1)浓度的影响浓度的影响 实验实验2-5 Cr2O72-（橙色橙色）+H2O CrO42-（黄色黄色）+2H+实验实验26FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl 现象现象:溶液变成溶液变成红色红色A.加少量加少量FeCl3红色加深；红色加深；B.加加少量少量KSCN红红色也加深；色也加深；思考思考加少量加少量NaOH溶液溶液颜色有何变化？颜色有何变化？ 结论结论 增大增大反应物浓度或反应物浓度或减小减小生成物浓度，平衡向正生成物浓度，平衡向正反应方向移动；反应方向移动；减小减小反应物浓

12、度或反应物浓度或增大增大生成物浓度，生成物浓度，平衡向逆反应方向移动。平衡向逆反应方向移动。 分析分析 增加反应物的浓度增加反应物的浓度,V,V正正 V V逆逆, ,平衡向右方向移动平衡向右方向移动V”V”正正 = V”= V”逆逆V V 逆逆V V, ,正正平衡状态平衡状态速率速率- -时间关系图：时间关系图：减小反应物浓度减小反应物浓度平衡状态平衡状态(2)温度对化学平衡的影响温度对化学平衡的影响实验实验2-72NO2(红棕色）红棕色） N2O4 (无色）无色） H=57kJ/mol热水热水冰水冰水(1)结论：其他条件不变时结论：其他条件不变时,升高温度升高温度,平衡向着平衡向着吸热吸热反

13、反应方向移动应方向移动;降低温度降低温度,平衡向着平衡向着放热放热反应方向移动。反应方向移动。(2)原因分析原因分析:在其它条件不变的情况下，升高温度，在其它条件不变的情况下，升高温度，不管是吸热反应还是放热反应，反应速率都增大，但不管是吸热反应还是放热反应，反应速率都增大，但吸热反应增大的倍数大于放热反应增大的倍数，故平吸热反应增大的倍数大于放热反应增大的倍数，故平衡向吸热反应的方向移动。衡向吸热反应的方向移动。(3)速率速率-时时间关系图：间关系图：2NO2 N2O4 H0(3)压强的影响压强的影响2.总结：总结：其他条件不变时其他条件不变时,增大压强增大压强,会使平衡向着会使平衡向着气体

14、气体分子数减小分子数减小的方向移动的方向移动;减小压强减小压强,会使平衡向着会使平衡向着气体气体分子数增大分子数增大的方向移动。的方向移动。1.前提条件：前提条件：反应体系中有气体参加且反应反应体系中有气体参加且反应 前后总体前后总体积发生改变。积发生改变。aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) a+bc+dV正正V逆逆t1 t V0t2V正正 =V逆逆V逆逆V正正增增大大压压强强3.速率速率-时间关系图时间关系图:aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) a+b c+dV正正V逆逆t1 t V0t2V正正=V逆逆V逆逆V正正减减小小压压强强aA(g)+bB(g) cC(g)+d

15、D(g) a+bc+daA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) a+b=c+d4.特殊情况：特殊情况：(1)恒温、恒容恒温、恒容充入与反应无关气体平衡不充入与反应无关气体平衡不移动移动(2)恒温、恒压充入与恒温、恒压充入与反应无关气体，平衡向气体反应无关气体，平衡向气体分子数增多的方向移动分子数增多的方向移动(4)催化剂：由于催化剂能够同等倍数地改变正、逆反催化剂：由于催化剂能够同等倍数地改变正、逆反应速率，因此它对化学平衡的移动不影响，但是使用应速率，因此它对化学平衡的移动不影响，但是使用催化剂，能改变反应到达平衡所需的时间。催化剂，能改变反应到达平衡所需的时间。改变一个条件改变一个条

16、件化学平衡移动方向化学平衡移动方向平衡移动结果平衡移动结果浓浓度度增大反应物浓度增大反应物浓度向正反应方向移动向正反应方向移动反应物浓度减小反应物浓度减小减小反应物浓度减小反应物浓度向逆反应方向移动向逆反应方向移动反应物浓度增大反应物浓度增大增大生成物浓度增大生成物浓度向逆反应方向移动向逆反应方向移动生成物浓度减小生成物浓度减小减小生成物浓度减小生成物浓度向正反应方向移动向正反应方向移动生成物浓度增大生成物浓度增大压压强强增大体系压强增大体系压强向气体体积减小的反应方向移动向气体体积减小的反应方向移动体系压强减小体系压强减小减小体系压强减小体系压强向气体体积增大的反应方向移动向气体体积增大的反

17、应方向移动体系压强增大体系压强增大温温度度升高温度升高温度向吸热反应方向移动向吸热反应方向移动体系温度降低体系温度降低降低温度降低温度向放热反应方向移动向放热反应方向移动体系温度升高体系温度升高催催化化剂剂由于使用催化剂对正反应速率与逆反应速率影响的幅度是等同由于使用催化剂对正反应速率与逆反应速率影响的幅度是等同的所以平衡不移动。但应注意，虽然催化剂不使化学平衡移动，的所以平衡不移动。但应注意，虽然催化剂不使化学平衡移动，但使用催化剂可影响可逆反应达平衡的时间。但使用催化剂可影响可逆反应达平衡的时间。总结总结影响化学平衡的条件小结影响化学平衡的条件小结 【例例5】对于任何一个化学平衡体系，采取

18、以下措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施，一定会使平衡发生移动的是()。A.加入一种反应物加入一种反应物B.增大体系的压强增大体系的压强C.升高温度升高温度D.使用催化剂使用催化剂3.勒夏特列原理勒夏特列原理如果改变影响平衡的条件之一如果改变影响平衡的条件之一(如：如：温度温度、压强压强以及以及参参加反应的化学物质的浓度加反应的化学物质的浓度)，平衡就会向着，平衡就会向着能够减弱这能够减弱这种改变种改变的方向移动。的方向移动。【说明说明】(1)此原理只适用于已达平衡的体系此原理只适用于已达平衡的体系(2)平衡移动方向与条件改变方向相反平衡移动方向与条件改变方向相

19、反,如：增大浓度，如：增大浓度，平衡移向减小这种浓度的方向；增大压强，向减小压平衡移向减小这种浓度的方向；增大压强，向减小压强方向移动。强方向移动。(3)“减弱减弱”的含义的含义:平衡移动后结果变化的方向不变平衡移动后结果变化的方向不变,但程度减小但程度减小.例如增加反应物浓度平衡移动后该反应物例如增加反应物浓度平衡移动后该反应物浓度仍增加，只是增加的程度比没有平衡移动时要小。浓度仍增加，只是增加的程度比没有平衡移动时要小。二、浓度二、浓度 - 时间图：时间图：由右图由右图 (1)写出化学反应方写出化学反应方程式程式?(2)求反应物的转化率求反应物的转化率?【专题专题2】图像专题图像专题一、解

20、答要点一、解答要点(1)不管是速率图像还是平衡图像，都要搞清纵、横坐不管是速率图像还是平衡图像，都要搞清纵、横坐标的含义，都要与化学原理相联系，特别是与平衡移标的含义，都要与化学原理相联系，特别是与平衡移动原理相联系。动原理相联系。(2)三步分析法：一看反应速率是增大还是减小；二看三步分析法：一看反应速率是增大还是减小；二看v(正正)、v(逆逆)的相对大小；三看化学平衡移动的方向。的相对大小；三看化学平衡移动的方向。(3)四要素分析法：看曲线的起点；看曲线的变化趋势；四要素分析法：看曲线的起点；看曲线的变化趋势；看曲线的转折点；看曲线的终点。看曲线的转折点；看曲线的终点。 例例1由右图可知由右

21、图可知(1)写出化学反应方程式：写出化学反应方程式：(2)求反应物的转化率：求反应物的转化率：规律规律1看起点和终点：分清反应物和生成物，看起点和终点：分清反应物和生成物，浓度浓度(或物质的量或物质的量)减小的是反应物，增大的是生成物，生减小的是反应物，增大的是生成物，生成物多数是以原点为起点成物多数是以原点为起点。规律规律2看变化趋势看变化趋势分清正反应和逆反应；分清浓度、压强、温度、加催分清正反应和逆反应；分清浓度、压强、温度、加催化剂等变化；分清化剂等变化；分清“突变突变”和和“渐变渐变”。看图看图:说出反应起始时是从正反应、还是从逆反应开始说出反应起始时是从正反应、还是从逆反应开始:然后是改变什么条件然后是改变什么条件?化学平衡向什么方向移动化学平衡向什么方向移动?二、速度二、速度-时间图：时间图：(1) 已知引起平衡移动的因素已知引起平衡移