化学平衡移动原理和应用

1、1自发过程自发过程 （1）含义：在一定条件下，）含义：在一定条件下，不用借助外力不用借助外力就就可以自动进行的过程，如高山流水、自由落体。可以自动进行的过程，如高山流水、自由落体。 （2）特点：）特点：体系趋向于从体系趋向于从_状态转变为状态转变为_状态状态（体系对外部做功或者（体系对外部做功或者_能量）。能量）。在密闭条件下，体系在密闭条件下，体系_自发地转变为自发地转变为_的倾向。的倾向。高能高能低能低能释放释放有序有序无序无序2化学反应方向的判据化学反应方向的判据（1）焓判据）焓判据 放热反应过程中体系能量放热反应过程中体系能量_，H_0，具有自发进行的倾向，但有些吸热反应，具有自发进行

2、的倾向，但有些吸热反应也可以自发进行，只根据焓变来判断反应进行也可以自发进行，只根据焓变来判断反应进行的方向不全面。的方向不全面。降低降低2化学反应方向的判据化学反应方向的判据（2）熵判据）熵判据熵：量度体系熵：量度体系_的物理量，符号的物理量，符号_，同一种物质，同一种物质，_态时熵值最大，态时熵值最大，_态时次态时次之，之，_态时最小。态时最小。熵增原理：在与外界隔离的体系中，自发过熵增原理：在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵程将导致体系的熵_，即熵变，即熵变_零。零。熵判据：体系的混乱度熵判据：体系的混乱度_，S_0，反应有自发进行的倾向，但有些熵减的过程也反应有自发进行的倾向

3、，但有些熵减的过程也能自发进行。能自发进行。混乱程度混乱程度气气液液固固增大增大大于大于增大增大S3复合判据复合判据公式：公式：_。应用：恒温、恒压下，判断化学反应自发性应用：恒温、恒压下，判断化学反应自发性的判据，不仅与焓变和熵变有关，还与温度有的判据，不仅与焓变和熵变有关，还与温度有关。关。a当当H0，S0时，反应时，反应_进行。进行。b当当H0，S0时，反应时，反应_进行。进行。c当当H0，S0或或H0，S0时，时，反应是否自发与反应是否自发与温度温度有关。有关。不自发不自发HTS自发自发化学反应方向的判断化学反应方向的判断H H 0 0 S S 0 0反应自发进行反应自发进行 H H

4、0 0 S S 0 0低温下反应自发进行低温下反应自发进行H H 0 0 S S 0 0高温下反应自发进行高温下反应自发进行H H 0 0 S S 0 0反应不能自发进行反应不能自发进行H HS SCaCO3 CaO+CO2 COCO分解分解4Fe(OH)2+ 2H2O+ O2 =4Fe(OH)3 2Na+2H2O=2NaOH+H2 G= H TS【注意注意】 (1)过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。定过程是否一定会发生和过程发生的速率。例如涂有防例如涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件，其发生腐蚀过程的自发锈

5、漆和未涂防锈漆的钢制器件，其发生腐蚀过程的自发性是相同的，但只有后者可以实现；又如装在不同地方性是相同的，但只有后者可以实现；又如装在不同地方的气体等例子。的气体等例子。(2)在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰时体系的在讨论过程的方向时，指的是没有外界干扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现性质。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。相反的结果。如水泵可以把水从低水位升至高水位；用如水泵可以把水从低水位升至高水位；用高温可使石灰石分解；高温可使石灰石分解；高温高压石墨转化为金刚石的例高温高压石墨转化为金刚石的例子，子，实现后者的先决条件是要向体系中输入能

6、量，该过实现后者的先决条件是要向体系中输入能量，该过程的本质仍然是非自发性的。程的本质仍然是非自发性的。G= H TS0的反应是的反应是否一定能自动发生？否一定能自动发生？反应能自发进行反应能自发进行只是说明在一定条件下该只是说明在一定条件下该反应有自动发生的趋势，即反应发生的可反应有自动发生的趋势，即反应发生的可能性，并不说明能实际发生，反应能否实能性，并不说明能实际发生，反应能否实际发生还涉及反应速率问题。际发生还涉及反应速率问题。例题：有例题：有A、B、C、D4个反应：个反应：在任何温度都能自发进行的反应是在任何温度都能自发进行的反应是_；任何温度都不能自发进行的反应是任何温度都不能自发

7、进行的反应是_。CB反应反应ABCDH/kJmol-110.51.8012611.7S/Jmol-1K-130.0113.084.0105.01 1下列说法中，正确的是下列说法中，正确的是( )( ) A A化学反应总是伴随着能量变化的化学反应总是伴随着能量变化的 B B能够自发进行的反应不一定都是放热反应能够自发进行的反应不一定都是放热反应 C C只有放热反应才能够自发进行只有放热反应才能够自发进行 D D能够自发进行的反应就一定能够发生并完成能够自发进行的反应就一定能够发生并完成2 2下列物质中，熵值下列物质中，熵值(S)(S)最大的是最大的是( )( ) A A金刚石金刚石 B BClC

8、l2 2(l) (l) C CI I2 2(g) D(g) DCu(sCu(s) )ABABC C3 3在在2525、1 1010110105 5 Pa Pa条件下，反应：条件下，反应：2N2N2 2O O5 5(g)= 4NO(g)= 4NO2 2(g)+O(g)+O2 2(g) (g) H= +56.7 kJH= +56.7 kJ mol mol-1-1能够自发进行。从能量上分析，生成物的总能量能够自发进行。从能量上分析，生成物的总能量比反应物的总能量比反应物的总能量 ，从反应前后的熵，从反应前后的熵值看，反应后的熵值值看，反应后的熵值 ( (填填“增加增加”、“减小减小”或或“不变不变”

9、) )。高高增加增加D5、下列反应中，熵减小的是（、下列反应中，熵减小的是（ ）A. (NH4 )2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)B. 2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)C. MgCO3(s)MgO(s)CO2(g)D. 2CO(g)2C(s)O2(g)4、以下自发反应可用能量判据来解释的是、以下自发反应可用能量判据来解释的是( )A、硝酸铵自发地溶于水硝酸铵自发地溶于水B、2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)； H=+56.7kJ/molC、(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); H=+74.9 kJ/molD、2H2(g)+O2(g)

10、=2H2O(l); H=-571.6 kJ/molD【课堂达标测试课堂达标测试】6.下列过程是非自发的是下列过程是非自发的是 （ ）A、水由高处向低处流；水由高处向低处流； B、天然气的燃烧；天然气的燃烧；C、铁在潮湿空气中生锈；铁在潮湿空气中生锈； D、室温下水结成冰。室温下水结成冰。7.碳酸铵碳酸铵（NH4）2CO3在室温下就能自发地分解在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法中正确的是产生氨气，对其说法中正确的是 （ ）A、其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵其分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大；增大；B、其分解是因为外界给予了能量；其分解是因为外界给予了能量；C、其分解

11、是吸热反应，据能量判据不能自发分解；其分解是吸热反应，据能量判据不能自发分解；D、碳酸盐都不稳定，都能自发分解。碳酸盐都不稳定，都能自发分解。DA规律方法总结规律方法总结自发反应中的焓变和熵变的关系自发反应中的焓变和熵变的关系1、在温度、压力一定的条件下，放热的熵增加的反应、在温度、压力一定的条件下，放热的熵增加的反应一定能自发进行一定能自发进行2、在温度、压力一定的条件下，吸热的熵减少的反应、在温度、压力一定的条件下，吸热的熵减少的反应一定不能自发进行一定不能自发进行3、当焓变和熵变的作用相反时，如果二者大小相差悬、当焓变和熵变的作用相反时，如果二者大小相差悬殊，可能某一因素占主导地位殊，可

12、能某一因素占主导地位4、当焓变和熵变的作用相反且二者相差不大，温度可、当焓变和熵变的作用相反且二者相差不大，温度可能对反应的方向起决定性作用能对反应的方向起决定性作用5、无热效应的自发过程是熵增加的过程，、无热效应的自发过程是熵增加的过程，如两种理想如两种理想气体的混合等。气体的混合等。 当当改变改变已经达到化学平衡的可逆反应的已经达到化学平衡的可逆反应的条条件件时时,平衡状态被破坏平衡状态被破坏,随反应的进行重新达到随反应的进行重新达到新平衡的过程新平衡的过程. 1.化学平衡移动的概念化学平衡移动的概念 勒夏持列原理勒夏持列原理：如果：如果改变改变影响平衡的一个影响平衡的一个条件（如浓度、压

13、强和温度等），平衡就向条件（如浓度、压强和温度等），平衡就向着能够着能够减弱这种改变减弱这种改变的方向移动。的方向移动。2.移动原理移动原理注意注意:影响平衡的因素：影响平衡的因素：浓度浓度、压强压强、温度温度三种；三种；原理适用范围：只适用于原理适用范围：只适用于一项条件发生变一项条件发生变化化的情况的情况(即温度或压强或一种物质的浓度即温度或压强或一种物质的浓度)，当多项条件同时发生变化时，情况比较复杂；当多项条件同时发生变化时，情况比较复杂；平衡移动的结果：平衡移动的结果：只能减弱（不可能抵消）只能减弱（不可能抵消）外界条件的变化外界条件的变化。平衡移动：是一个平衡移动：是一个“平衡状态

14、平衡状态不平衡状态不平衡状态新的平衡状态新的平衡状态”的过程。一定条件下的平衡的过程。一定条件下的平衡体系，条件改变后，可能发生平衡移动。体系，条件改变后，可能发生平衡移动。 化学平衡状态化学平衡状态正正=逆逆正正逆逆向右移动向右移动不不 移移 动动向左移动向左移动外界条件改变（1）从正、逆反应速度是否相等判断：）从正、逆反应速度是否相等判断：正正=逆逆正正逆逆正正逆逆3平衡移动方向的判断：平衡移动方向的判断：对于一个可逆反应：对于一个可逆反应：mA+nBmA+nB pCpC + + qDqD，在平衡状态时，平衡常数在平衡状态时，平衡常数 非平衡状态时有浓度商非平衡状态时有浓度商 当当Q =

15、KQ = K时，时， 当当Q KQ KQ K时，时， 欲破坏化学平衡状态，必须使欲破坏化学平衡状态，必须使Q K， PqmnCDKAB（2 2）从浓度商和平衡常数分析：从浓度商和平衡常数分析： 达平衡达平衡正向移动正向移动逆向移动逆向移动【例例】现有反应：现有反应：CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g); H V V逆逆 平衡平衡向向正反应方向正反应方向移动；移动；1 1）浓度）浓度增大增大A A的浓度的浓度A(g)+3B(g) 2C(g)+2D(s)消耗消耗 A A平衡向右移动平衡向右移动原平衡原平衡C（A） = C 1原平衡被破坏原平衡被破坏新平衡新平衡C C（A A） = C =

16、 C 2 2C（A） = C 3减弱减弱消除消除C C 1 1 C C 3 3 ca + b c a + b ca + b c压强对化学平衡的影响aA(g)+bB(g) cC(g)a + b = ca + b = cV正正 = V逆逆V正正 = V逆逆压强对化学平衡的影响aA(g)+bB(g) cC(g)1.1.增大压强，对于有气体参加和气体生增大压强，对于有气体参加和气体生成的化学反应来讲，由于缩小了体积，成的化学反应来讲，由于缩小了体积，气体的浓度增大，提高了反应速率。气体的浓度增大，提高了反应速率。2.2.若两边都有气体，则改变压强同时改变若两边都有气体，则改变压强同时改变正逆反应速率，

17、当反应前后分子数目不同正逆反应速率，当反应前后分子数目不同时，速率改变倍数不一样，分子数目多的时，速率改变倍数不一样，分子数目多的一侧速率改变倍数大。一侧速率改变倍数大。 当反应前后分子数目相同时，增大倍当反应前后分子数目相同时，增大倍数相同。数相同。对于反应前后气体总体积相等的反应，改对于反应前后气体总体积相等的反应，改变压强对平衡无影响；变压强对平衡无影响；平衡混合物都是固体或液体的，改变压强平衡混合物都是固体或液体的，改变压强不能使平衡移动；不能使平衡移动；压强的变化必须引起参与反应物质的压强的变化必须引起参与反应物质的浓度浓度改变改变才能使平衡移动。才能使平衡移动。压强对化学平衡的影响

18、的注意事项压强对化学平衡的影响的注意事项1.1.例：例： I2 + H2 2HI增大体系的压强，增大体系的压强， 平衡不移动，平衡不移动，但浓度增大，颜色加深，速率加快！但浓度增大，颜色加深，速率加快！2.充入充入”惰性气体惰性气体” a 恒压恒压 当成当成”减压减压” b 恒容恒容 速率不变，平衡不移动速率不变，平衡不移动注意：在在定温、容积可变定温、容积可变的容器中充入的容器中充入1molN2 和和3molH2，发生反应，发生反应N2+3H2 2NH3，当反当反应达到平衡后，下列措施将会对化学平衡产生应达到平衡后，下列措施将会对化学平衡产生什么影响？（填正向移动或逆向移动或不移动）什么影响

19、？（填正向移动或逆向移动或不移动）（1）压缩容器的容积）压缩容器的容积（2）定压向容器中充入氦气）定压向容器中充入氦气（3）定容容器中充入氦气）定容容器中充入氦气正向移动正向移动逆向移动逆向移动不移动不移动练习练习2、在密闭容器中进行下列反应、在密闭容器中进行下列反应CO2(g)+C(s) 2CO(g) H0达到平衡后，改变下列条件，则指定物质达到平衡后，改变下列条件，则指定物质的浓度及平衡如何变化：的浓度及平衡如何变化：（2）减小密闭容器体积，保持温度不变，则）减小密闭容器体积，保持温度不变，则平衡平衡 ; c(CO2) 。 （3）通入）通入N2，保持密闭容器体积和温度不变，保持密闭容器体积

20、和温度不变，则平衡则平衡 ; c(CO2) 。 （4）通入）通入N2，保持密闭容器压强和温度不变，保持密闭容器压强和温度不变，则平衡则平衡 ; c(CO2) 。 逆向移动逆向移动增大增大不移动不移动不变不变正向移动正向移动减小减小(3)(3)温度的影响温度的影响注：升高温度注：升高温度同时加快同时加快正逆反应速率，但吸正逆反应速率，但吸热反应的速率增加的更热反应的速率增加的更多多，故升温使可逆反，故升温使可逆反应应向吸热反应方向向吸热反应方向移动。即移动。即温度对吸热反应温度对吸热反应的速率影响更大的速率影响更大。2NO2 (g) N2O4 (g) H放放200200 C C300300 C

21、C100100 C Ca aA A压强压强0 0P等压线等压线正反应正反应 热热 m+n p+q吸吸0下图是在其它条件一定时，反应下图是在其它条件一定时，反应2NO+O2NO+O2 2 2NO 2NO2 2，H0 HVV逆逆的点是的点是 。ABCEDC C点点TNO转化率转化率200 C300 C100 CP等压线等压线压强压强0A%（2 2）物质百分含量）物质百分含量压强压强温度曲线温度曲线正反应正反应 热热m+n p+q放放mA(g)+nB(gmA(g)+nB(g) ) pC(g)+qD(gpC(g)+qD(g) )aAt0（3 3）转化率）转化率时间时间压强曲线压强曲线 m+n p+q0

22、A或或BC时间时间浓度t1 t2 t3此图在此图在t t2 2时，如果是加时，如果是加热，那么正反应是放热热，那么正反应是放热还是吸热？还是吸热？如果是减压，那么如果是减压，那么m+nm+n与与p+qp+q的关系？的关系？（5 5）浓度）浓度时间曲线时间曲线mA(g)+nB(gmA(g)+nB(g) ) pC(g)+qD(gpC(g)+qD(g) )其它：其它：Tvv逆逆v正正T1T2正反应正反应_Tvv正正v逆逆正反应正反应_TC%C%450正反应正反应_PA%A%P1m+n_p+q对于反应对于反应mAmA(g)(g)+nB+nB(g(g) ) pCpC(g)(g)+qD+qD(g(g) )

23、吸热吸热吸热吸热放热放热1、在恒温时，一固定容积的容器内发生如下反应：、在恒温时，一固定容积的容器内发生如下反应：2NO2(g) N2O4(g)，达平衡时，再向容器内通入一定量的，达平衡时，再向容器内通入一定量的NO2(g)，重新达到平衡，重新达到平衡后与第一次平衡时相比，后与第一次平衡时相比，NO2的体积分数的体积分数()A减少减少 B增大增大C不变不变 D无法判断无法判断思路点拨思路点拨可利用放大缩小思想分析。可利用放大缩小思想分析。听课记录听课记录本题考查化学平衡移动问题。如右图所示，假设原容器内本题考查化学平衡移动问题。如右图所示，假设原容器内有一可以滑动的隔板，原来左侧达到化学平衡状

24、态，现在右侧加入适量有一可以滑动的隔板，原来左侧达到化学平衡状态，现在右侧加入适量的的NO2也达到与原平衡相同的状态，在外力作用下，将右侧的活塞压到也达到与原平衡相同的状态，在外力作用下，将右侧的活塞压到X处，并撤去隔板，保证与原平衡时温度和体积相同，此时相对于原平处，并撤去隔板，保证与原平衡时温度和体积相同，此时相对于原平衡增大了体系压强，平衡正向移动，达到平衡后衡增大了体系压强，平衡正向移动，达到平衡后NO2的体积分数减小。的体积分数减小。【答案答案】A21和和2分别为分别为A在两个恒容容器中平衡体系在两个恒容容器中平衡体系A(g) 2B(g)和和2A(g) B(g)的转化率，在温度不变的情况下，均增加的转化率，在温度不变的情况下，均增加A的物的物质的量，下列判断正确的是质的量，下列判断正确的是()A1、2均减小均减小B1、2均增大均增大C1减小，减小，2增大增大 D1增大，增大，2减小减小解析解析：对于固定容积的容器中的两反应，增大：对于固定容积的容器中的两反应，增大A的物质的量，体系压强的物质的量，体系压强增大，增压平衡向气体体积减小的方向移动，即对增大，增压平衡向气体体积减小的方向移动，即对A(g) 2B(g)向向左移动，左移动，2A(g) B(g)向右移动。向右移动。答案答案：C 如图所示为装