选修四：第二章第3节《化学平衡》

第二章第3节化学平衡主要内容：

1、化学平衡状态的概念、特征2、化学平衡移动3、化学平衡状态的判断依据与方法4、平衡常数、转化率5、等效平衡原理6、化学平衡图像题、计算题一、化学平衡状态的概念与特征

化学平衡状态，就是在一定条件下可逆反应里，当正反应速率与逆反应速率相等时，反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变的状态。1、定义：强调四点条件：一定条件（温度、浓度与压强）对象：可逆反应本质：正反应速率=逆反应速率现象：各组分百分含量(或质量)、浓度（或体积分数）等保持不变2、化学平衡状态的特征(逆、动、等、定、变)(1)逆：研究对象可逆反应。(2)动：动态平衡（正逆反应仍在进行）(3)等：正反应速率=逆反应速率≠0(4)定：反应混合物中各组分的浓度保持不变，各组分的百分含量一定。(5)变：条件变化，化学平衡状态将被破坏,直到在新的条件下建立新的平衡。在一定温度下，向aL的密闭容器中加入1molX气体和2molY气体，发生如下反应：

X(g)+2Y(g)2Z(g)，此反应达到平衡的标志是A、容器内压强不随时间变化B、容器内各物质的浓度不随时间变化C、容器内X、Y、Z的浓度之比为1：2：2D、单位时间内消耗0.1molX同时生成0.2molZAB2、一定温度下在容积恒定的密闭容器中进行反应：A(s)+2B(g)

C(g)+D(g),当下列物理量不发生变化时，能表明该反应达到平衡的是：①混合气体的密度②容器内气体的压强③混合气体总物质的量④B的物质的量浓度A、①④B、②③C、②③④D、只能④A3、在一定温度下，向aL的密闭容器中加入2molNO2(g)发生如下反应：2NO2(g)2NO

(g)+O2(g)，不能作为此反应达到平衡的标志的是A、混合气体的密度不再变化B、混合气体的颜色不再变化C、混合气体的相对分子质量不再变化D、容器内的压强不再变化A4、化学平衡状态的判断：举例反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)

混合物体系中各成分的含量①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定②各物质的质量或各物质的质量分数一定③各气体的体积或体积分数一定④总压强、总体积、总物质的量一定正、逆反应速率的关系①在单位时间内消耗了mmolA同时生成mmolA，即

v正=v逆②在单位时间内消耗了nmolB同时生成pmolC，均指v正③vA:vB:vC:vD=m:n:p:q，v正不一定等于v逆④在单位时间内生成了nmolB，同时消耗qmolD，因均指v逆平衡平衡平衡不一定平衡不一定不一定不一定化学平衡移动的概念

[定义]

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。研究对象：已建立平衡状态的体系平衡移动的标志：1、V正≠V逆2、反应混合物中各组分的浓度发生改变

影响化学反应速率的外界条件主要有哪些？化学反应速率浓度温度压强催化剂一、浓度对化学平衡的影响：Fe3++3SCN-Fe(SCN)3(硫氰化铁)溶液变成红色A.加少量FeCl3——红色加深；B.加少量KSCN——红色也加深；增加Fe3+或SCN-的浓度，平衡向生成Fe(SCN)3的方向移动，故红色加深。现象：结论：原因分析:速率-时间关系图：增大反应物浓度

t（s）

V（molL-1S-1）V正V逆V正=V逆平衡状态ⅠV”正=V”逆平衡状态ⅡV,正V’逆增加反应物的浓度,V正>V逆，平衡向正反应方向移动；

小结：浓度对化学平衡的影响在其它条件不变的情况下，增加反应物的浓度(或减少生成物的浓度)，平衡向正反应方向移动；反之，增加生成物的浓度(或减少反应物的浓度)，平衡向逆反应方向移动。意义：增大成本较低的反应物的浓度，提高成本较高的原料的转化率。结论思考：

1、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？

2、可逆反应H2O(g)＋C(s)CO(g)＋H2(g)在一定条件下达平衡状态，改变下列条件，能否引起平衡移动？CO浓度有何变化?①增大水蒸气浓度②加入更多的碳③增加H2浓度增加氧气的浓度①③

浓度对化学平衡移动的几个注意点①对平衡体系中的固态和纯液态物质，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不影响V正、V逆的大小，所以化学平衡不移动。②只要是增大浓度，不论增大的是反应物浓度，还是生成物浓度，新平衡状态下的反应速率一定大于原平衡状态；减小浓度，新平衡状态下的速率一定小于原平衡状态。③反应物有两种或两种以上,增加一种物质的浓度,该物质的平衡转化率降低,而其他物质的转化率提高。二、压强对化学平衡的影响：N2十3H22NH3实验数据：压强(MPaH3%2.09.216.435.553.669.4NH3%随着压强的增大而增大，即平衡向正反应的方向移动。解释：加压→体积缩小→浓度增大→正反应速率增大逆反应速率增大→V正>V逆→平衡向正反应方向移动。说明：增大压强,正逆反应速率均增大，但增大倍数不一样，平衡向着体积缩小的方向移动1.前提条件：反应体系中有气体参加且反应前后总体积发生改变。

aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)a+b≠c+d2.结论：

对于反应前后气体体积发生变化的化学反应，在其它条件不变的情况下，增大压强，会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动，减小压强，会使化学平衡向着气体体积增大的方向移动。说明:体积缩小：即气体分子数目减少体积增大：即气体分子数目增多3.速率-时间关系图：增大压强aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)a+b>c+dV正=V逆V正V逆t1

t（s）V”正=V”逆t2思考：对于反应

H2O+COH2+CO2如果增大压强,反应速率是否改变,平衡是否移动？高温催化剂速率-时间关系图：V(molL-1S-1)T(s)0V正=V逆t2V’正=V’逆增大压强,正逆反应速率均增大，但增大倍数一样，V’正=V’逆(1+1=1+1)，平衡不移动。练习1：下列反应达到化学平衡时，增大压强，平衡是否移动？向哪个方向移动？①2NO(g)+O2(g)2NO2(g)②H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)③H2O(g)+C(s)CO(g)+H2(g)④CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)⑤H2S(g)H2(g)+S(s)正向移动不移动逆向移动逆向移动不移动练习2.恒温下,反应aX(g)bY(g)+cZ(g)达到平衡后,把容器体积压缩到原来的一半且达到新平衡时,X的物质的量浓度由0.1mol/L增大到0.19mol/L,下列判断正确的是:

A.a＞b+cB.a＜b+c

C.a＝b+cD.a＝b=c

A三、温度对化学平衡的影响：2NO2N2O4△H<0红棕色

无色气体的颜色平衡移动的方向热水冷水加深逆向移动变浅正向移动在其它条件不变的情况下：(1)结论:(2)v-t图像：N2＋3H22NH3△H<0平衡向吸热方向移动（逆向）平衡向放热方向移动（正向）2、温度变化对化学平衡的影响v逆v正

v正v逆温度降低,化学平衡向放热方向移动。温度升高,化学平衡向吸热方向移动；vtT↑v正v逆vtT↓v正v逆V正=V逆V正=V逆催化剂同等程度改变化学反应速率，V’正=V’逆，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。例：对如下平衡

A(气)

＋B(气)2C(气)

＋D(固)

V正V逆0t1t2V正′=V逆′t3正的对化学平衡的影响V正V逆0t1t2V正′=V逆′t3负的对化学平衡的影响四、催化剂可见，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V正≠

V逆。平衡移动的本质：化学平衡为动态平衡，条件改变造成V正≠

V逆[平衡移动原理（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）等，平衡就向能减弱这种改变的方向移动。外界条件对化学反应速率与化学平衡的影响

可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)△H=+QkJ·mol-1条件变化反应特征化学反应速率υ正与υ逆的关系平衡移动方向υ正υ逆增大c(A)可逆反应增大c(C)减小c(A)可逆反应减小c(C)增大压强m+n＞p+qm+n=p+qm+n＜p+q加快加快加快加快正反应方向加快加快加快加快加快加快减慢减慢减慢减慢逆反应方向逆反应方向平衡不移动正反应方向正反应方向逆反应方向υ正＞υ逆υ正＜

υ逆υ正＜υ逆υ正＞υ逆υ正＞υ逆υ正=υ逆υ正＜υ逆外界条件对化学反应速率与化学平衡的影响条件变化反应特征化学反应速率υ正与υ逆的关系平衡移动方向υ正υ逆减小压强m+n＞p+qm+n=p+qm+n＜p+q升高温度△H＜0△H

＞0降低温度△H

＜0△H

＞0

可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)△H=QkJ·mol-1减慢减慢减慢减慢逆反应方向加快加快减慢减慢减慢减慢减慢加快减慢加快平衡不移动正反应方向正反应方向正反应方向逆反应方向逆反应方向υ正＜υ逆υ正=υ逆υ正＞υ逆υ正＜υ逆υ正＞υ逆υ正＞υ逆υ正＜υ逆在高温下，反应2HBr(g)H2(g)+Br2(g)（正反应吸热）达到平衡，要使混气颜色加深，可采取的方法是A．减压 B．缩小体积C．升温 D．增大H2浓度B、C练习1

2、一定量的混合气体在密闭容器中发生反应：

mA(g)+nB(g)pC(g)达到平衡后，温度不变，将气体体积缩小到原来的1/2但达到平衡时，C的浓度为原来的1.8倍，则下列说法正确的是

A、m+n>pB、A的转化率降低C、平衡向正反应方向移动D、C的体积分数增加(

B

)1.定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡状态时，生成物平衡浓度的幂之积与反应物平衡浓度的幂之积的比值是一个常数，这个常数称是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数)，用符号K表示。由于该常数是以浓度幂之积的比值表示，故又称浓度平衡常数，用KC表示。二、化学平衡常数与转化率

对于反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)cp(C)·cq(D)cm(A)·cn(B)

平衡常数的数学表达式K=2.数学表达式：1、如果反应中有固体和纯液体参加，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：CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)K=[CO2]CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l)K=[CO]/([CO2][H2])三、书写平衡常数关系式的规则例

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

K1=1.601051/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g)

K2=3.87102

K1

K2

，

K1=K222、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的平衡常数。3)多重平衡规则：若干方程式相加(减)，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积(商)例题:

2NO(g)+O2(g)2NO2

2NO2(g)N2O4

2NO(g)+O2(g)N2O4(g)(1)平衡常数K与温度有关，与浓度无关，由K随温度的变化可推断正反应是吸热反应还是放热。若正反应是吸热反应,升高温度,K增大;若正反应是放热反应,升高温度,K减少;例如：不同温度时，反应:H2(g)+I2(g)2HI(g),的浓度平衡常数与温度的关系如下：△温度623K698K763K浓度平衡常数66.954.445.9

通过改变温度，平衡常数大小的变化趋势可以判断上可逆反应的正方向是放热反应.4、影响平衡常数的因素及平衡常数的意义(2)平衡常数K值的大小，可推断反应进行的程度。

K值越大，表示反应进行的程度越大，反应物的转化率越大；K值越小，表示反应进行的程度越小，反应物的转化率越小。(3)反应的平衡常数与反应可能进行的程度。一般来说，反应的平衡常数K≥105，认为正反应进行得基本完全；K≤10-5则认为这个反应的正反应很难进行(逆反应较完全）。达到平衡后各物质的浓度变化关系，在计算中注意。（2）生成物：平衡浓度=初始浓度+转化浓度生成物D:c平(D)=c0(D)+△c(D)（3）各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中相应的化学计量数之比。△c(A):△c(D)=a:d（1）反应物：平衡浓度=初始浓度-转化浓度；反应物A:c平(A)=c0(A)-△c(A)5、有关化学平衡常数的计算

对于反应:aA+bBcC+dD平衡常数的计算例1:合成氨的反应N2+3H22NH3在某温度下各物质的浓度平衡是:[N2]=3mol·L-1,[H2]=9mol·L-1,[NH