第二章第三节化学平衡(全)

1、第二章第二章 第三节第三节化学平衡化学平衡 -张云凤张云凤一、什么是可逆反应？一、什么是可逆反应？ 在在同一条件同一条件下下,既能向正反应方向进既能向正反应方向进行行,同时又能向逆反应方向进行的反应同时又能向逆反应方向进行的反应,叫叫做可逆反应做可逆反应.NH3H2ONH3H2O 注意：可逆反应总是不能进行注意：可逆反应总是不能进行到底到底， 得到的总是反应物与生成物的得到的总是反应物与生成物的混合物混合物开始时开始时c(CO) 、c(H2O)最大，最大，c(CO2) 、c(H2)=0 随着反应的进行，正反应速率逐渐减随着反应的进行，正反应速率逐渐减 小，逆反应小，逆反应速率逐渐增大速率逐渐增

2、大c(CO2) 、c(H2)逐渐增大逐渐增大 进行到一定程度，总有那么一刻，正反应速率和进行到一定程度，总有那么一刻，正反应速率和逆反应速率的大小不再变化逆反应速率的大小不再变化 ，且正反应速率且正反应速率=逆反应逆反应速率速率 在容积为在容积为1L的密闭容器里，加的密闭容器里，加0.01molCO和和0.01molH2O(g),COH2O CO2H2c(CO) 、c(H2O)逐渐减小逐渐减小正反应正反应速率速率逆反应逆反应速率速率相等相等时间时间速速率率 反应仍在进行，但是四种物质的浓度均保持不变，反应仍在进行，但是四种物质的浓度均保持不变，达到动态平衡，这就是我们今天要重点研究的重要达到动

3、态平衡，这就是我们今天要重点研究的重要概念概念化学平衡状态化学平衡状态二、二、化学平衡状态化学平衡状态1.定义定义 指在一定条件下的可逆反应里，正反应速率指在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。持不变的状态。强强调调三三点点前提条件：可逆反应前提条件：可逆反应实质：正反应速率实质：正反应速率=逆反应速率逆反应速率标志：反应混合物中各组分的标志：反应混合物中各组分的 浓度保持不变的状态浓度保持不变的状态2.化学平衡状态的特征化学平衡状态的特征(2)动：动态平衡（正逆反应仍在进行）动：动态平衡（正逆

4、反应仍在进行）(3)等：正反应速率等：正反应速率=逆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。不变，各组分的含量一定。(5)变：条件改变，原平衡被破坏，在新变：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。(1)逆逆：可：可逆反应逆反应速率：速率：v正正=v逆逆（即任何一种物质的生成速率等于（即任何一种物质的生成速率等于 其消耗速率）其消耗速率）各成分的含量保持不变各成分的含量保持不变直直接接以以xA(g)+yB(g) zC(g)为例，分析为例，分析化学反应达到平衡状态的标志：化学反应达到平衡状

5、态的标志：3.判断平衡标志判断平衡标志混合气体的总压、总体积、总物质的混合气体的总压、总体积、总物质的量不随时间的延长而改变量不随时间的延长而改变(x+yz)各物质的物质的量，物质的量浓度不各物质的物质的量，物质的量浓度不随时间的延长而改变随时间的延长而改变间接间接【例】【例】 在一定温度下在一定温度下,可逆反应可逆反应A(气气)+3B(气气) 2C(气气)达到平衡的标志是达到平衡的标志是（）（）A.C的生成速率与的生成速率与C分解的速率相等分解的速率相等 B.单位时间内生成单位时间内生成nmolA,同时生成同时生成3nmolBC.A、B、C的浓度不再变化的浓度不再变化 D.A、B、C的分子数

6、比为的分子数比为1:3:2AC判断可逆反应达到平衡状态？判断可逆反应达到平衡状态？【例【例2】 下列说法中可以充分说明反应下列说法中可以充分说明反应: P(气气)+Q(气气) R(气气)+S(气气) , 在恒温下已达平衡在恒温下已达平衡状态的是（）状态的是（） A. 反应容器内压强不随时间变化反应容器内压强不随时间变化B.P和和S的生成速率相等的生成速率相等C.反应容器内反应容器内P、Q、R、S四者共存四者共存 D.反应容器内总物质的量不随时间而反应容器内总物质的量不随时间而 变化变化B【例【例3】下列说法可以证明反应】下列说法可以证明反应N2+3H2 2NH3 已已达平衡状态的是达平衡状态的

7、是( )ACA.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有3个个HH键形成键形成B.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有3个个HH键断裂键断裂C.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有6个个NH键断裂键断裂D.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有6个个NH键形成键形成 【练习一】在一定温度下的恒容容器中【练习一】在一定温度下的恒容容器中,当下列物理当下列物理量不再发生变化时量不再发生变化时,表明反应表明反应: A(固固)+3B(气气) 2C(气气)+D(气气) 已达平衡状态的是已达平衡状态的是 A.混合气体的压强混合气体的压强 B.混合气体的密度混合气体的密度 C.B的物质的量浓度的物

8、质的量浓度 D.气体的总物质的量气体的总物质的量BC【练习二】【练习二】 在一定温度下在一定温度下,下列叙述下列叙述不是不是可逆反应可逆反应A(气气)+3B(气气) 2C(气气)+2D(固固)达到平衡的标志达到平衡的标志的是的是 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 3

9、amolBA、B、C、D的分子数之比为的分子数之比为1:3:2:2 A. B. C. D.(A ) 1.定义定义 可逆反应中旧化学平衡的破坏、新化学平衡可逆反应中旧化学平衡的破坏、新化学平衡的建立过程叫做化学平衡的移动。的建立过程叫做化学平衡的移动。三三.化学平衡移动化学平衡移动研究对象：研究对象：已建立平衡状态的体系已建立平衡状态的体系 平衡移动的标志：平衡移动的标志： 反应混合物中各组分的浓度发生改变反应混合物中各组分的浓度发生改变 V正正 V逆逆2.影响化学平衡的因素影响化学平衡的因素（1）浓度）浓度Fe3+ + 3SCN- Fe(SCN)3 (硫氰化铁硫氰化铁)现象现象：增加：增加Fe

10、3+ 或或 SCN-的浓度，平衡向生的浓度，平衡向生 成成Fe(SCN)3的方向移动，故红色加深。的方向移动，故红色加深。结论结论：在其它条件不变的情况下，：在其它条件不变的情况下，增加反应物的浓度增加反应物的浓度(或减少生成物的浓度或减少生成物的浓度)，平衡向，平衡向正反应方向移动；正反应方向移动；反之，增加生成物的浓度反之，增加生成物的浓度(或减少反应物的浓度或减少反应物的浓度 )，平衡向逆反应方向移动。平衡向逆反应方向移动。t2V”正正 = V”逆逆V逆逆V,正正t3V正正= V逆逆V正正V逆逆t1 t（s） V（molL-1S-1）0 平衡状态平衡状态平衡状态平衡状态增增大大反反应应物

11、物浓浓度度速率速率-时间关系图：时间关系图：原因分析原因分析:增加反应物的浓度增加反应物的浓度, 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；思考：思考： 1、在二氧化硫转化为三氧化硫的过程中，应该怎、在二氧化硫转化为三氧化硫的过程中，应该怎样通过改变浓度的方法来提高该反应的程度？样通过改变浓度的方法来提高该反应的程度？ 2、可逆反应、可逆反应H2O(g)C(s) CO(g)H2(g) 在一定在一定条件下达平衡状态，改变下列条件，能否引起平衡条件下达平衡状态，改变下列条件，能否引起平衡移动移动？CO浓度有何变化浓度有何变化? 增大水蒸气浓度增大水蒸气浓度 加入更多的碳加入更多的碳

12、 增加增加H2浓度浓度增加氧气的浓度 总结：改变纯固体或纯液体的量，不会使平衡发生移动总结：改变纯固体或纯液体的量，不会使平衡发生移动浓度对化学平衡移动的几个注意点浓度对化学平衡移动的几个注意点对平衡体系中的对平衡体系中的固态和纯液态固态和纯液态物质，其浓度可看物质，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作一个常数，增加或减小固态或液态纯净物的量并不影响不影响V正正、V逆逆的大小，所以化学平衡不移动。的大小，所以化学平衡不移动。只要是只要是增大增大浓度，不论增大的是反应物浓度，还浓度，不论增大的是反应物浓度，还是是 生成物浓度，新平衡状态下的反应速率一定生成物浓度，新平衡状态下

13、的反应速率一定大大于原平衡状态；减于原平衡状态；减小小浓度，新平衡状态下的速率一浓度，新平衡状态下的速率一定定小小于原平衡状态。于原平衡状态。反应物有两种或两种以上反应物有两种或两种以上, 增加一种物质的浓度增加一种物质的浓度, 该物质的平衡转化率该物质的平衡转化率降低降低, 而其他物质的转化率而其他物质的转化率提提高。高。（2）压强）压强N2 十十 3H2 2NH3NH3%随着压强的增大而增大，即平衡向正反随着压强的增大而增大，即平衡向正反应的方向移动。应的方向移动。实实验验数数据：据：解释：解释：说明说明：增大压强增大压强,正逆反应速率均增大，但正逆反应速率均增大，但增大倍数不增大倍数不一

14、样，平衡向着体积缩小的方向移动一样，平衡向着体积缩小的方向移动加压加压体积缩小体积缩小 浓度增大浓度增大正反应速率增大正反应速率增大 逆反应速率增大逆反应速率增大 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。压强压强(MPaH3 %2.09.216.4 35.5 53.6 69.4a.前提条件：前提条件：b.结论：结论： 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 积发生改积发生改变。变。 aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) a+bc+d对于反应对于反应前后气体体积发生变化前后气体体积发生变化的化学反应，在其它条件的

15、化学反应，在其它条件不变的情况下不变的情况下增大压强，会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动，增大压强，会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动，减小压强，会使化学平衡向着气体体积增大的方向移动。减小压强，会使化学平衡向着气体体积增大的方向移动。体积缩小体积缩小：即气体分子数目减少即气体分子数目减少体积增大体积增大：即气体分子数目增多即气体分子数目增多说明说明:V正正= V逆逆V正正V逆逆t1 t（s） V（molL-1S-1）0t2V”正正 = V”逆逆V逆逆V正正增大压强增大压强c.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+d思考：对于反应

16、思考：对于反应 H2O+CO H2+CO2如果增大压强如果增大压强,反应速率是否改变反应速率是否改变,平衡是否移动？平衡是否移动？高温高温催化剂催化剂速率速率-时间关系图：时间关系图：V(molL-1S-1)T(s)0V正正= V逆逆V正正= V逆逆增大压强增大压强, ,正逆正逆反应速率均增大，反应速率均增大，但但增大倍数一样，增大倍数一样， V V正正= V= V逆逆，平平衡不移动。衡不移动。t2例例:恒温下恒温下, 反应反应aX(g) bY(g) +cZ(g)达达到平衡后到平衡后, 把容器体积压缩到原来的一把容器体积压缩到原来的一半且达到新平衡时半且达到新平衡时, X的物质的量浓度由的物质

17、的量浓度由0.1mol/L增大到增大到0.19mol/L 下列判断正确的是下列判断正确的是: A. ab+c B. ab+c C. ab+c D. ab=c A3.温度温度2NO2 N2O4 H = 57 KJKJ（红棕色）（红棕色）（无色）（无色） 在其它条件不变的情况下，在其它条件不变的情况下， 升高温度升高温度,平衡向吸热反应方向移动。平衡向吸热反应方向移动。 降低温度降低温度,平衡向放热反应方向移动。平衡向放热反应方向移动。a.结论结论:b.原因分析原因分析: 在其它条件不变的情况下在其它条件不变的情况下, 升高温升高温度度, 不管是吸热反应还是放热反应不管是吸热反应还是放热反应,反应

18、速反应速率都增大率都增大,但吸热反应增大的倍数大于放热反但吸热反应增大的倍数大于放热反应增大的倍数应增大的倍数,故平衡向吸热反应的方向移动故平衡向吸热反应的方向移动.V正正= V逆逆V正正V逆逆t1 t（s） V（molL-1S-1）0t2V”正正 = V”逆逆V逆逆V正正升高温度升高温度c.速率速率-时间关系图：时间关系图：2NO2 N2O44、催化剂对化学平衡的影响：、催化剂对化学平衡的影响： 同等程度改变化学反应同等程度改变化学反应速率，速率，V正正= V逆逆，只改变反应到达平衡所需要的时间，只改变反应到达平衡所需要的时间，而不影响化学平衡的移动。而不影响化学平衡的移动。V（molL-1

19、S-1）V正正= V逆逆t1T(s)0V正正= V逆逆催化剂对可逆反应的影响：催化剂对可逆反应的影响： 可见，要引起化学平衡的移动，必须是由于可见，要引起化学平衡的移动，必须是由于外界条件的改变而引起外界条件的改变而引起V V正正 V V逆逆。平衡移动的本质：平衡移动的本质：化学平衡为动态平衡，条件改变造成化学平衡为动态平衡，条件改变造成V V正正 V V逆逆平衡移动原理平衡移动原理（勒沙特列勒沙特列原理）： 如果改变影响平衡的条件（如浓度、压强、或温度）如果改变影响平衡的条件（如浓度、压强、或温度） 等，平衡就向能等，平衡就向能减弱减弱这种这种改变改变的方向移动。的方向移动。课堂练习课堂练习

20、下列事实中不能用平衡移动原理解释的是下列事实中不能用平衡移动原理解释的是 (A) 密闭、低温是存放氨水的必要条件密闭、低温是存放氨水的必要条件 (B) 实验室用排饱和食盐水法收集氯气实验室用排饱和食盐水法收集氯气 (C) 硝酸工业生产中，使用过量空气以提硝酸工业生产中，使用过量空气以提高高NH3的利用率的利用率 (D) 在在FeSO4溶液中，加入铁粉以防止氧溶液中，加入铁粉以防止氧化化D在高温下，反应在高温下，反应2HBr(g) H2 (g) + Br2 (g) （正反应吸热）达到平衡，要使混气（正反应吸热）达到平衡，要使混气颜色加深颜色加深，可采取的方法是，可采取的方法是A减压减压B缩小体积

21、缩小体积C升温升温D增大增大H2浓度浓度 B、C 已建立化学平衡的某可逆反应，当改变条件使化学已建立化学平衡的某可逆反应，当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时，下列有关叙述正确的是平衡向正反应方向移动时，下列有关叙述正确的是 生成物的百分含量一定增加生成物的百分含量一定增加 生成物的产量一定增加生成物的产量一定增加 反应物的转化率一定增大反应物的转化率一定增大 反应物浓度一定降低反应物浓度一定降低 正反应速率一定大于逆反应速率正反应速率一定大于逆反应速率 使用了合适的催化剂使用了合适的催化剂 A (B) (C) (D) B密闭容器中密闭容器中mA(g)+nB(g) pC(g),反应达到平反应

22、达到平衡，经测定增大压强衡，经测定增大压强P时，时，A的转化率随的转化率随P而变化而变化的曲线如下图。则：的曲线如下图。则：(1)增大压强，增大压强，A的转化率的转化率_平衡向平衡向 移动，移动，达到平衡后，混合物中达到平衡后，混合物中C的浓度的浓度_。(2)上述化学方程式中的系数上述化学方程式中的系数m、n、p的正确关系的正确关系是是 ， (3)当降低温度时，当降低温度时，C的浓度减小，的浓度减小，正反应是正反应是_热反应。热反应。增增大大m+np增大增大吸吸A的的转转化化率率P正反应方向正反应方向一定温度下，对于已达平衡的反应体系中，生一定温度下，对于已达平衡的反应体系中，生成物以它的化学

23、计量数为乘幂的浓度之积除以成物以它的化学计量数为乘幂的浓度之积除以反应物以它的化学计量数为乘幂的浓度之积是反应物以它的化学计量数为乘幂的浓度之积是个常数个常数三三.化学平衡常数化学平衡常数1.定义定义 这个常数叫做该反应的这个常数叫做该反应的化学平衡常数化学平衡常数2、平衡常数的平衡常数的数学表达式：数学表达式： 对于一般的可逆反应对于一般的可逆反应mA+nB pC+qD c(C)pc(D)q c(A) mc(B) n K = a.如果反应中有如果反应中有固体固体和和纯液体纯液体参加，它们的浓度不参加，它们的浓度不应写在平衡关系式中，因为它们的浓度是固定不变应写在平衡关系式中，因为它们的浓度是

24、固定不变的，化学平衡关系式中只包括气态物质和溶液中各的，化学平衡关系式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度。如：溶质的浓度。如：CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)K=CO2CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(l)K=CO/(CO2H2)3.书写平衡常数关系式的规则书写平衡常数关系式的规则例例 N2 (g) + 3 H2 (g) 2NH3 (g) K1 = 1.60 10 5 1/2N2 (g) + 3/2 H2 (g) NH3 (g) K2 = 3.87 10 2 K1 K2 ， K1 = K22b.同一化学反应，可以用不同的化学反应式来表示，同一化学反应，可以用不同的化学反应式来表示，每个化学方程式都有自己的平衡常数关系式及相应