动态平衡在理科中的应用

1、1.1.了解化学反应的可逆性。了解化学反应的可逆性。2.2.了解化学平衡建立的过程。了解化学平衡建立的过程。理解理解化学平衡常化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。的计算。3.3.理解理解外界条件外界条件( (浓度、温度、压强、催化剂浓度、温度、压强、催化剂等等) )对反应速率和化学平衡的影响，认识其对反应速率和化学平衡的影响，认识其一般规律。一般规律。4.4.了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。生产和科学研究领域中的重要作用。2、焓变与熵变、焓变与熵变（1）焓变

2、：）焓变：化学反应过程中所释放或吸收的能量，叫做反应热，化学反应过程中所释放或吸收的能量，叫做反应热，恒压条件下的反应热称为焓变，符合为恒压条件下的反应热称为焓变，符合为H。（2）熵：）熵：含义：描述体系混乱度的一个物理量，熵值越大，含义：描述体系混乱度的一个物理量，熵值越大，体系混乱度越大，符合为体系混乱度越大，符合为S。相同条件下，不同物质的熵值不同；同一物质不同相同条件下，不同物质的熵值不同；同一物质不同状态的熵值状态的熵值S（g）S（l）S（s）。）。一、化学反应进行的方向一、化学反应进行的方向3、过程自发进行的判据、过程自发进行的判据（1）能量判据：）能量判据： 物质体系倾向于物质体

3、系倾向于“能量最低能量最低”；（2）熵判据：）熵判据： 物质体系倾向于物质体系倾向于“混乱度最大混乱度最大”。 即即焓减熵增的化学反应是自发的焓减熵增的化学反应是自发的，焓增熵减的化学，焓增熵减的化学反应是不自发的；若两个因素方向相反时反应是否自反应是不自发的；若两个因素方向相反时反应是否自发，要由能量判据和熵判据组合成的复合判据（发，要由能量判据和熵判据组合成的复合判据（GHTS ）判断。）判断。 根据反应的焓变和熵变的大小，只能判断反应自发进行根据反应的焓变和熵变的大小，只能判断反应自发进行的可能性，不能决定反应是否一定发生或反应速率的大小。的可能性，不能决定反应是否一定发生或反应速率的大

4、小。一、化学反应进行的方向一、化学反应进行的方向1、化学平衡状态的建立、化学平衡状态的建立2、化学平衡状态、化学平衡状态（1）定义：）定义：是指在是指在一定条件下一定条件下的的可逆反应可逆反应里，正反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应体系中所有参加反应的物和逆反应的速率相等，反应体系中所有参加反应的物质的质的质量或浓度保持恒定质量或浓度保持恒定的状态（即各组成成分的百的状态（即各组成成分的百分含量保持不变的状态）。这时的状态也就是在给定分含量保持不变的状态）。这时的状态也就是在给定条件下，反应达到了条件下，反应达到了“限度限度”。二、化学平衡状态二、化学平衡状态（2）特征）特征(1)逆逆：研

5、究对象：可逆反应研究对象：可逆反应(2)等等：v(正正)= v(逆逆) (3)定定：反应混合物中各组分的浓度保持一：反应混合物中各组分的浓度保持一定，各组分的含量保持不变。定，各组分的含量保持不变。(5)变变：条件改变，原平衡被破坏，在新：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。的条件下建立新的平衡。(4)动动：动态平衡：动态平衡（v(正正)= v(逆逆) 0）3.3.化学平衡状态的判断依据化学平衡状态的判断依据一、从一、从 V V正正= V= V逆逆进行判断进行判断（1 1）用）用同一种同一种物质来表示反应速率时，该物质的生物质来表示反应速率时，该物质的生成速率与消耗速率相等成速率

6、与消耗速率相等（即（即“V正正=V逆逆”）。）。 。（2 2）用）用不同种不同种物质来表示反应速率时速率不一定物质来表示反应速率时速率不一定相等但必须符合两方面相等但必须符合两方面（i i）表示两个不同的方向（即）表示两个不同的方向（即“正和正和逆逆”）。）。（iiii）速率之比）速率之比= =化学计量数之比。化学计量数之比。（09年广东化学年广东化学20）（10分）甲酸甲酯水解反应方程式分）甲酸甲酯水解反应方程式为：为：HCOOCH3(l)+H2O(l) HCOOH(l)+CH3OH(l)；H0 某小组通过试验研究该反应（反应过程中体积变某小组通过试验研究该反应（反应过程中体积变化忽略不计）

7、。反应体系中各组分的起始量如下表：化忽略不计）。反应体系中各组分的起始量如下表：甲酸甲酯转化率在温度甲酸甲酯转化率在温度T1下随反应时间（下随反应时间（t）的变化如下图：）的变化如下图：（1）根据上述条件，计算不同时）根据上述条件，计算不同时间范围内甲酸甲酯的平均反应速间范围内甲酸甲酯的平均反应速率，结果见下表：率，结果见下表：反应时间范围反应时间范围/min 05 1015 20253035404550557580平均反应速率平均反应速率/(103molmin1)1.97.47.84.41.60.80.0（2）依据以上数据，）依据以上数据，写出该反应写出该反应的反应速率在不同阶段的变化规的反

8、应速率在不同阶段的变化规律及其原因律及其原因（2）该反应中甲酸具有）该反应中甲酸具有催化催化作用。作用。反应初期：反应初期：虽然甲酸甲酯量较大，但甲酸的量虽然甲酸甲酯量较大，但甲酸的量很小，催化效果不明显，反应速率较慢；很小，催化效果不明显，反应速率较慢；反应中期：反应中期：甲酸量逐渐增多，催化效果显著，甲酸量逐渐增多，催化效果显著，反应速率明显增大；反应速率明显增大；反应后期：反应后期：甲酸量增加到一定程度后，浓度对甲酸量增加到一定程度后，浓度对反应速率的影响成主导因素，特别是逆反应速反应速率的影响成主导因素，特别是逆反应速率的增大，使总反应速率逐渐减小，直至为零。率的增大，使总反应速率逐渐

9、减小，直至为零。 正因为正因为v正正v逆逆0，所以同一瞬间同一，所以同一瞬间同一物质的生成量等于消耗量，总的结果是混合物质的生成量等于消耗量，总的结果是混合体系中各组成成分的体系中各组成成分的、等不等不随时间变化而改变。随时间变化而改变。三有气体参加的反应，根据混合三有气体参加的反应，根据混合气体的气体的是否不再改变是否不再改变来判断反应是否达到平衡。来判断反应是否达到平衡。化学平衡状态的一些化学平衡状态的一些 “等价标志等价标志”（1 1）对于对于反应前后气体体积不等反应前后气体体积不等的反应，当恒的反应，当恒温、恒容时，压强不变，气体的平均相对分子温、恒容时，压强不变，气体的平均相对分子质

10、量不变；或恒温、恒压时，体积不变，混合质量不变；或恒温、恒压时，体积不变，混合气体的密度不变，说明反应处于平衡状态。气体的密度不变，说明反应处于平衡状态。（2 2）对于有颜色物质参加的反应，体系颜色不对于有颜色物质参加的反应，体系颜色不变，说明反应处于平衡状态。变，说明反应处于平衡状态。 （3 3）对于吸热或放热反应，绝热体系的温度不对于吸热或放热反应，绝热体系的温度不变，说明反应处于平衡状态。变，说明反应处于平衡状态。三、化学平衡移动三、化学平衡移动勒夏特列原理勒夏特列原理 如果如果改变改变影响平衡的影响平衡的一个条件（浓度、一个条件（浓度、压强和温度）压强和温度），平衡就向能，平衡就向能减

11、弱减弱这种改变这种改变的方向移动。的方向移动。2006-20072006-2007高考复习高考复习F F(2 cos)FkrL0,sinsin20FxFN0,coscos20FyFmgNarccos2()kLkrmgMRPabBNQLMRPabBNQLEBLvI=RR22B L vF = BI L =R22B L vm a = m gsi n-F = m gsi n-R22B L va = gsi n-m R22B L v= m gsi nRm22m gRsi nv=B L22Mm22MmR2R1RR3R4100 3ABAN= 50 3N M = 2m g(L/2-d)= 20. 110(0.

12、 08-0. 02)= 0. 12(Nm )1112m gd = m gx + m g(x + x )1212x + xm=md20. 05+ 0. 08=0. 1= 0. 9(kg)0. 022m gd = 2m gx2m1x =d =0. 02 = 0. 1(m )2m20. 12m gd +M = m g(x -d +L/2)2mM0. 1m=(x - d +L/2)-=(0. 08 + 0. 08)- 0. 6 = 0. 2(kg)dgd0. 02生物平衡 水、血糖、体温平衡调节水、血糖、体温平衡调节+ + + + + +- - - - - -+ +使细胞外液使细胞外液渗透压趋向渗透压

13、趋向于恢复正常于恢复正常集合管集合管肾小管和集合管肾小管和集合管对水的重吸收，对水的重吸收，是随着体内水的是随着体内水的出入情况而变化出入情况而变化的。的。二二 血糖的调节血糖的调节（一）血糖的平衡（一）血糖的平衡来来源源消化、吸收消化、吸收肝糖元分解肝糖元分解非糖物质转化非糖物质转化去去路路氧化分解氧化分解合成糖元合成糖元转变成脂肪、转变成脂肪、某些氨基酸某些氨基酸血糖含血糖含量升高量升高血糖含血糖含量降低量降低在正常情况下，血糖的来源和去路能在正常情况下，血糖的来源和去路能够保持动态平衡，从而使血糖的含量够保持动态平衡，从而使血糖的含量维持在维持在80120mg/dL.胰岛素胰岛素胰高血糖

14、素胰高血糖素血糖升高血糖升高血糖降低血糖降低分泌增加分泌增加分泌增加分泌增加+ + + + + +- -（二）血糖平衡的调节（二）血糖平衡的调节有关神经有关神经神经系统间接发挥调节作用血血 糖糖 升升 高高下丘脑下丘脑某一区域某一区域胰岛胰岛B B细胞细胞 胰高血糖素胰高血糖素分泌增多分泌增多 肾上腺素肾上腺素分泌增多分泌增多胰岛素胰岛素分泌增加分泌增加胰岛胰岛A A细胞细胞肾上腺肾上腺髓质髓质下丘脑下丘脑另一区域另一区域血血 糖糖 降降 低低（- -）（+ +）胰岛素是人体内唯胰岛素是人体内唯一降低血糖的激素一降低血糖的激素（三）血糖平衡的意义：（三）血糖平衡的意义：、当血糖浓度低于、当血糖

15、浓度低于505060mg/dL60mg/dL时：时：、当血糖浓度低于、当血糖浓度低于45mg/dL45mg/dL时：时：、当、当空腹空腹血糖浓度高于血糖浓度高于130 mg/dL130 mg/dL时：时：、当血糖浓度高于、当血糖浓度高于160160180 mg/dL180 mg/dL时：时：低血糖早期症状低血糖早期症状低血糖晚期症状低血糖晚期症状高血糖高血糖糖尿病糖尿病对于保证人体各种组织和器官的能量供应以对于保证人体各种组织和器官的能量供应以及保持人体健康有重要意义及保持人体健康有重要意义血糖高血糖高不一定是不一定是不一定是不一定是也不一定是也不一定是高血糖高血糖糖尿糖尿糖尿病糖尿病（四）糖

16、尿病及其防治（四）糖尿病及其防治1 1、诊断：诊断：糖尿病糖尿病2 2、病因：病因：3 3、症状：症状：4 4、防治：防治：验血验血验尿验尿高血糖高血糖糖糖 尿尿胰岛胰岛B细胞受损细胞受损“三多一少三多一少”药物治疗药物治疗控制饮食控制饮食多食、多食、 多尿、多饮多尿、多饮体重减轻体重减轻多食多食消瘦消瘦多尿多尿多饮多饮返回体温调节体温调节当人处在寒冷环境时当人处在寒冷环境时冷觉感觉器兴奋冷觉感觉器兴奋下丘脑体温调节中枢分析综合下丘脑体温调节中枢分析综合皮肤血管收缩皮肤血管收缩血流减少，血流减少，散热减少散热减少肾上腺素增加，代肾上腺素增加，代谢加快，立毛肌谢加快，立毛肌收缩，骨胳肌战收缩，骨

17、胳肌战栗，产热增加栗，产热增加汗液分泌增加，汗液分泌增加，散热增加散热增加保证了酶的活性，维持内环境稳定是新陈代谢保证了酶的活性，维持内环境稳定是新陈代谢等生命活动正常进行的必要条件等生命活动正常进行的必要条件当人处在炎热环境时当人处在炎热环境时温觉感觉器兴奋温觉感觉器兴奋皮肤血管舒张皮肤血管舒张血流增加，血流增加，散热增加散热增加传入神经传入神经传入神经传入神经传出神经兴奋传出神经兴奋传出神经兴奋传出神经兴奋体温恒定体温恒定体温恒定体温恒定意义意义总结体验高考 1、（08山东卷3）2008年1月12日我国科考队员登上了南极“冰盖之颠”。他们生理上出现的适应性变化是（ ） 体温下降 机体耗氧量降低 皮肤血管收缩 体温调节中枢兴奋性增强 甲状腺激素分泌量增加 A、 B、 C、 D、D （08全国I1）为了验证胰岛素具有降低血糖含量的作用.在设计实验时，如果以正常小鼠每次注射药物前后小鼠症状的变化为观察指标，则下列对实验组小鼠注射药物的顺序，正确的是（ ） A先注射胰岛素溶液，后注射葡萄糖溶液 B先注射胰岛素溶液，再注射胰岛素溶液 C先注射胰岛素溶液，后注射生理盐水 D先注射生理盐水，后注射胰岛素溶液D （08天津卷理综天津卷理综30-II）为探究血糖调节的影响）为探究血糖调节的影响因素，设计如下实验流程。实验中因素，设计如下实验流程。实验中5只家兔的注只家兔的注射剂量