化学平衡(选修4)讲义

1、2-3 化学平衡【知识回顾】什么是可逆反应？可逆反应有什么特点？一、可逆反应1、定义：2、表示方法：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反应3、特点：参加反应的物质不能完全转化可逆反应中，反应物与生成物共存4、速率关系即：可逆反应中，v(正)之比等于系数比；v(逆)之比也等于系数比【思考】某可逆反应的H100 kJ/mol，下列有关该反应的叙述正确的是 A正反应活化能小于100 kJ/molB逆反应活化能一定小于100 kJ/molC正反应活化能不小于100 kJ/mol D正反应活化能比逆反应活化能大100 kJ/mol【乐学七中】P67二、化学平衡1、化学平衡状态

2、的建立溶解平衡的建立【实验探究】将CuSO4粉末逐渐加入到20 mL水的烧杯中到烧杯底部有适量晶体出现起始：中间： 最终：v(溶)最大 v(析) 0v(溶)逐渐减小，v(析) 逐渐增大，但v(溶)v(析) v(溶)v(析)0，即达到溶解平衡状态 vtv(溶)v(析)v(溶)v(析)0化学平衡的状态建立vtv-t图【思考】当可逆反应达到限度的时候，反应体系中各物质的浓度有什么特点？ct21-c-t图定义：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持不变的状态，就叫做化学平衡状态，简称化学平衡【思考】根据前面的分析，请大家思考：化学平衡研究的对象是什么？定义：

3、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持不变的状态，就叫做化学平衡状态，简称化学平衡2、化学平衡的特征 化学平衡研究的对象是可逆反应【思考】当反应达到平衡时，有什么特点？定义：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持不变的状态，就叫做化学平衡状态，简称化学平衡2、化学平衡的特征 化学平衡研究的对象是可逆反应 化学反应处于化学平衡状态时，正反应速率等于逆反应速率，但都不等于零，即：同一物质的v(正)v(逆)0【思考】反应是否还在进行？为什么？定义：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

4、各组分的浓度保持不变的状态，就叫做化学平衡状态，简称化学平衡2、化学平衡的特征 化学平衡研究的对象是可逆反应 化学反应处于化学平衡状态时，正反应速率等于逆反应速率，但都不等于零，即：同一物质的v(正)v(逆)0【思考】平衡状态下的反应体系中各成分的量是否发生变化？ 化学平衡是动态平衡，反应处于平衡状态时，化学反应仍在进行，反应并没有停定义：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持不变的状态，就叫做化学平衡状态，简称化学平衡2、化学平衡的特征 化学平衡研究的对象是可逆反应 化学反应处于化学平衡状态时，正反应速率等于逆反应速率，但都不等于零，即：同一物质的

5、v(正)v(逆)0【思考】平衡能否一直保持不变？ 化学平衡是动态平衡，反应处于平衡状态时，化学反应仍在进行，反应并没有停 化学反应处于化学平衡状态时，反应化合物中各组分的浓度保持一定，体积分数保持一定（即不再发生改变）定义：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持不变的状态，就叫做化学平衡状态，简称化学平衡2、化学平衡的特征 化学平衡研究的对象是可逆反应 化学反应处于化学平衡状态时，正反应速率等于逆反应速率，但都不等于零，即：同一物质的v(正)v(逆)0 化学平衡是动态平衡，反应处于平衡状态时，化学反应仍在进行，反应并没有停 化学反应处于化学平衡状态时

6、，反应化合物中各组分的浓度保持一定，体积分数保持一定（即不再发生改变） 化学平衡是有条件的平衡状态，当外界条件变化，原有的化学平衡被破坏，直到建立新的化学平衡。逆：等：动：定：变：3、化学平衡的标志微观标志：v(A正)v(A逆)0实质宏观标志：反应混合物中个组分的浓度和体积分数保持不变3、化学平衡的标志微观标志：v(A正)v(A逆)0实质宏观标志：反应混合物中个组分的浓度和体积分数保持不变4、化学平衡状态的判断v(A正)v(A逆)0，只要能证明此即可反应混合物中各组成成分的质量分数保持不变 【归纳】判断一个反应是否达到平衡方法：微观方面：同一物质：不同物质：v(A正)v(A逆)0标出v方向，要

7、方向相反且v比等于系数比 宏观方面：【乐学七中】P685、有关化学平衡的计算5、有关化学平衡的计算【问题探究】当外界条件改变时，已经建立的化学平衡会不会发生什么变化？vtt1v(正)v(逆)v(正)v(逆)三、化学平衡的移动1、定义：2、化学平衡移动的原因可逆反应中旧化学平衡的破坏、新化学平衡的建立过程一定条件下的化学平衡平衡被破坏新条件下的化学平衡本质：v(正)v(逆)v(正)v(逆)v(正)v(逆)现象：各组分浓度保持一定各组分浓度保持新的一定【学与问】如果外界条件的改变使得v(正)、v(逆)同等程度地改变，平衡是否发生移动？反应混合物中各组分的体积分数发生了改变，才能说明化学平衡发生了移

8、动【思考】当外界条件发生改变时，我们如何才能判断平衡移动的方向？3、化学平衡移动方向的判定v(正)v(逆)：vtt1v(正)v(逆)v(正)v(逆)化学平衡向正反应方向（右）移动3、化学平衡移动方向的判定v(正)v(逆)：vtt1v(正)v(逆)v(正)v(逆)化学平衡向逆反应方向（左）移动3、化学平衡移动方向的判定v(正)v(逆)：vtt1v(正)v(逆)v(正)v(逆)化学平衡不移动四、外界条件对化学平衡的影响1、浓度【现象】【结论】橙红色变深增大产物浓度时平衡向逆反应方向移动黄色变深减小产物浓度时平衡向正反应方向移动编号12步骤1滴加饱和FeCl3滴加1 mol/L KSCN溶液现象步骤

9、2滴加NaOH溶液滴加NaOH溶液现象溶液变得更红溶液变得更红有红褐色沉淀产生溶液红色变浅有红褐色沉淀产生溶液红色变浅【结论】增大反应物浓度时平衡向正反应方向移动减小反应物浓度时平衡向逆反应方向移动 【思考】为什么改变反应物的浓度会引起化学平衡的移动？增大反应物浓度vtt1v(正)v(逆)v(正)v(逆)一定条件下的化学平衡v(正)v(逆)变化瞬间v(正)增大v(逆)不变新条件下v(正)v(逆)平衡向正反应方向移动【思考】为什么改变反应物的浓度会引起化学平衡的移动？减少生成物浓度vtt1v(正)v(逆)v(正)v(逆)一定条件下的化学平衡v(正)v(逆)变化瞬间v(正)不变v(逆)减小新条件下

10、v(正)v(逆)平衡向正反应方向移动【思考】为什么改变反应物的浓度会引起化学平衡的移动？增大生成物浓度vtt1v(正)v(逆)v(正)v(逆)一定条件下的化学平衡v(正)v(逆)变化瞬间v(正)不变v(逆)增大新条件下v(正)v(逆)平衡向逆反应方向移动【思考】为什么改变反应物的浓度会引起化学平衡的移动？减少反应物浓度vtt1v(正)v(逆)v(正)v(逆)一定条件下的化学平衡v(正)v(逆)变化瞬间v(正)减小v(逆)不变新条件下v(正)v(逆)平衡向逆反应方向移动【思考】是否增加反应物或减少生成物的量都能使平衡向正反应方向移动；增加生成物或减少反应物的量都能使平衡向逆反应方向移动？否。增大

11、固体或纯液体的量，由于浓度不变，所以平衡不移动【应用】在化工生产上，往往采用增大容易取得或成本较低的反应物的浓度的方法，使成本较高的原料得到充分的利用速率时间图改变反应物浓度vtt1v(正)v(逆)v(正)v(逆)v(正)v(逆)v(正)v(逆)v(正)v(逆)v(正)v(逆)c(反)c(反)改变生成物浓度vtt1v(正)v(逆)v(正)v(逆)v(正)v(逆)v(正)v(逆)v(正)v(逆)v(正)v(逆)c(产)c(产)改变反应物的浓度，只能使正反应的速率瞬间增大或减小；改变生成物的浓度，只能使逆反应的速率瞬间增大或减小只要v(正)在上面，v(逆)在下面，即v(正)v(逆)，化学平衡一定向

12、正反应方向移动，反之亦然速率时间图改变反应物浓度vtt1v(正)v(逆)v(正)v(逆)v(正)v(逆)v(正)v(逆)v(正)v(逆)v(正)v(逆)c(反)c(反)改变生成物浓度vtt1v(正)v(逆)v(正)v(逆)v(正)v(逆)v(正)v(逆)v(正)v(逆)v(正)v(逆)c(产)c(产)新旧平衡v关系：增大浓度：减小浓度：原平衡v(正)v(逆)新平衡v(正)v(逆)原平衡v(正)v(逆)新平衡v(正)v(逆)【练习】试用“浓度对化学平衡的影响”来解释“用排饱和食盐水法 收集Cl2可以抑制Cl2的溶解”2、压强【思考】压强的变化如何改变不同反应的v(正)和v(逆)的倍数？压强(MP

13、aH3 (%)2.09.216.435.553.669.4增大压强，NH3 的百分含量增大，平衡向正反应方向移动【思考】请分析合成氨的反应，找出加压后平衡右移和反应方程式中系数的关系？【结论】在其他条件不变时：增大压强，平衡向着气体体积减小的方向移动减小压强，平衡向着气体体积增大的方向移动 abc改变压强的速率时间图像vtt1v(正)v(逆)v(正)v(逆)PP一定条件下的化学平衡v(正)v(逆)变化瞬间v(正)v(逆)都增大P增大后v(正)v(逆)平衡向正反应方向移动vtt1v(正)v(逆)v(正)v(逆)PPabc改变压强的速率时间图像一定条件下的化学平衡v(正)

14、v(逆)变化瞬间v(正)v(逆)都增大P增大后v(正)v(逆)平衡不移动在其它条件不变时：增大压强，会使平衡向着气体体积缩小的方向移动减小压强，会使平衡向着气体体积增大的方向移动 在其他条件不变时：若反应前后气体体积不变，则平衡不移动【思考】浓度变化和压强变化的速率-时间图像有何区别？压强改变的瞬间，正、逆速率都改变，故v-t图像出现“断点”浓度改变的瞬间，只有浓度发生改变的方向的速率发生变化，v-t图像无“断点”对于无气体参加的化学平衡，改变压强不能使化学平衡发生移动n(HI)%tp1p2充入“无关气体”对平衡的影响恒容时充入“无关气体”总P增大但V不变反应物浓度不变v不变平衡不移动恒压时充

15、入“无关气体”V增大反应物浓度减小各气体的分压减小平衡向V(g)增大的方向移动【结论】压强的改变如果没有引起气体体积的变化，则不能引起平衡的移动。【学与问】温度的变化对化学反应速率有何影响？v(正)和v(逆)将如何变化？【学与问】温度的变化如何改变同一反应的v(正)和v(逆)的倍数？4.2.3.4 温度对化学平衡的影响【实验现象】温度升高，混合气体颜色加深，NO2浓度增大温度降低，混合气体颜色变浅，NO2浓度减小 【思考】如何解释这样的现象？放热反应vtv(正)v(逆)v(正)v(逆)TT吸热反应vtv(正)v(逆)v(正)v(逆)TT在其他条件不变时：升高温度，平衡向吸热方向移动降低温度，平

16、衡向放热方向移动 【学与问】升高温度后，化学平衡发生移动，反应速率在移动后与移动前有何关系？【学与问】分析以上图像，升温和降温对正、逆反应的速率有何影响？在可逆反应中，温度改变对v(吸)方向的影响程度更大【学与问】浓度、压强、温度的改变，已经建立的平衡将如何移动？【归纳】浓度：压强：温度：c(反)增大c(生)减小c(反)减小c(生)增大平衡右移c(反)减小平衡右移c(生)增大平衡左移c(反)增大平衡左移c(生)减小 P增大P减小T升高T降低平衡向n（或V）减小方向移动P减小平衡向n（或V）增大方向移动P增大平衡向v(吸)方向T降低平衡向v(放)方向T升高五、勒夏特列原理1、定义：如果改变影响平

17、衡的一个条件（如温度、压强、浓度），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动【学与问】对于一个正在进行的可逆反应，改变其中一个条件（如温度、压强、浓度），平衡应该怎样移动？勒夏特列原理不适用于未达到平衡的体系【思考】如何理解“减弱这种改变”这句话？化学平衡只能削弱外界条件的改变，而不能完全抵消这种改变2、要点：五、勒夏特列原理a、增大某种物质的浓度，化学平衡就向这种物质浓度减小的方向移动b、增大压强，化学平衡向气体体积减小的方向移动c、升高温度，化学平衡向吸热方向移动 3、原理的适用范围：已达平衡的可逆反应适用条件：一个能影响平衡移动的外界条件六、催化剂对化学平衡移动的影响【思考】催化剂能改变化学反

18、应速率，那么向一个已经达到平衡的反应体系中加入催化剂，平衡将如何移动？vtv(正)v(逆)v(正)v(逆)正催负催n(生)%t加催化剂催化剂的使用能以同等程度改变正反应速率和逆反应速率，故对化学平衡移动没有影响，只是能改变反应达平衡所需时间。【乐学七中】P76化学平衡的建立，与化学反应的途径无关。到达某种条件下的同一平衡状态有多种实现方式。1 mol H21 mol I22 mol HI七、等效平衡1、定义：在相同的条件下，对同一可逆反应，只要起始时加入物质的物质的量不同，而达到平衡时，同种物质的质量分数相同，这样的平衡称为等效平衡。相同条件：恒温、恒容或恒温、恒压不同途径：正向建立：只加反应

19、物逆向建立：只加生成物中间建立：反应物、生成物同时加入分批加入：反应一段时间再投料两平衡等效的标志：达到平衡时，各组分的含量（物质的量分数、质量分数、体积分数等）均对应相等2、等效平衡的分类：七、等效平衡恒温恒容时当mnpq时，在恒温恒容的条件下，改变起始加入情况，只要通过可逆反应的化学计量数之比换算成反应左右两边同一物质的量与原平衡相同，则两平衡等效（温容等）2、等效平衡的分类：七、等效平衡恒温恒容时当mnpq即反应前后气体体积不变的可逆反应，在恒温恒容时，只要反应物（或生成物）的物质的量之比与原平衡相同，则两平衡等效2、等效平衡的分类：七、等效平衡恒温恒压下的等效平衡在恒温恒压条件下，改变

20、起始加入情况，只要按化学计量数换算成反应式左右两边同一物质的量之比与原平衡相同，则达平衡后与原平衡相同即等效。（温压比） 已知编号起始状态物质的量n（mol）平衡时NH3的物质的量n（mol）N2H2NH3140a1.56010.5amn(n4m)恒容条件下，在可逆反应中若气态反应物的浓度均按比例改变，视为加压或减压八、化学平衡图像1、有关化学平衡图像的分析思路看懂图像：一看 ：面弄清楚横坐标、纵坐标的含义二看：线看清曲线的走向和变化趋势三看：点分析原点、交点、转折点、终点等含义四看：辅助线等温线、等压线等五看：量变判断图像中相关量的关系 联想规律：外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律作

21、出判断下结论：反应物的聚集状态，反应的热效应，气体体积的增大或减小等vt0v(正)v(逆)v(正)v(逆)比较T1_T2正反应是_热反应比较P1_P2ab_c先拐先平数据大【归纳】百分含量T（或P）图百分含量T图：A% 107Pa 105Pa 0 T A% 200 100 0 P 选定任一等压线，可看出随温度升高，A%增大，说明平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应；作一垂直于横轴的直线（等温线），可看出压强增大，A%增大，说明平衡想逆反应方向移动，逆反应为气体体积减小的反应，即：cab百分含量P图：选定任一等温线，可看出随压强增大，A%减小，说明平衡向正反应翻译移动，即正反应为气体体积减小的

22、反应，即 cab；作一等压线，可看出随温度升高，A%增大，说明平衡向逆反应翻译移动，逆反应为吸热反应。等温线等压线八、化学平衡常数【问题探究】当一个可逆反应达到化学平衡状态时，反应物和生成物的浓度之间有怎样的定量关系，请你分析教材P29的表进行归纳八、化学平衡常数1、定义：一定温度下，对于已达平衡的反应体系中，这时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比值，常用K表示2、表达式：3、影响因素：化学平衡常数只与温度有关，而与反应物或生成物的浓度无关【练习】设在某温度时，在容积为1 L的密闭容器内，把氮气和氢气两种气体混合，反应后生成氨气。实验测得，当达到平衡时，氮气和氢气的浓度各为2 mol/L，生成氨气的浓度为3 mol/L，求这个反应在该温度下的平衡常数和氮气、氢气在反应开始时的浓度。4、书写平衡常数关系式的规则【学与问】在进行有关平衡常数的计算时，对于反应中有固体、纯液体参加的反应，应该如何处理？如果反应中有固体和纯液体参加，它们的浓度