第三节 化学平衡2015

第三节化学平衡

第一课时化学平衡状态1.一碗水里放很多糖，会出现什么情况？问题：溶解平衡是可逆的、动态平衡2.什么是溶解平衡？溶解平衡状态是静止的吗？有哪些标志？

溶质的溶解和结晶的速率相等；

溶液的浓度、溶质的质量保持不变反应速率

时间V溶解V结晶V溶解=V结晶t1溶解平衡的v-t图固体溶质溶解结晶溶液中溶质0一、可逆反应与不可逆反应1.可逆反应相同条件下，同时向正、逆两个反应方向进行的反应2.可逆反应的特点具有反应限度①可逆反应向两个方向进行的两个化学反应，在相同的条件下同时进行、共存。③在反应体系中，各反应物和生成物共同存在。②在相同条件下，要用“”连接。1.反应刚开始时：反应物浓度————，正反应速率————生成物浓度为————，逆反应速率为——最大最大00在反应CO+H2OCO2+H2中，将0.01molCO和0.01molH2O(g)通入1L密闭容器中，反应一段时间后，各物质浓度不变催化剂高温高压2.反应过程中：反应物浓度————，正反应速率

，生成物浓度

，逆反应速率

。

减小逐渐减小增大逐渐增大3.一定时间后，必然出现：正反应速率＝逆反应速率化学平衡状态的建立t1v正v逆v正＝v逆时间速率

这时，CO、H2O的消耗量等于CO2、H2反应生成的CO、H2O的量，反应仍在进行，但是四种物质的浓度均保持不变，处于动态平衡，这就是我们今天要重点研究的重要概念—化学平衡状态。在一定条件下，可逆反应进行到一定的程度时，正反应速率与逆反应速率相等，化学反应进行到最大限度，反应物和生成物的浓度不再发生变化，反应混合物处于化学平衡状态，简称化学平衡。前提条件：υ正=υ逆反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态可逆反应实质：标志：1.化学平衡状态：二、化学平衡状态2.化学平衡状态的特征(1)逆：(2)等：(3)定：(5)变：可逆反应υ正=υ逆反应混合物中各组分的浓度保持不变，或各组分的百分含量一定。条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。(4)动：动态平衡（正逆反应仍在进行）注：化学平衡是一种动态平衡。它只与起始状态和终了状态有关，与变化途径无关。1.直接标志：

υ正=υ逆（本质特征）

mA(g)+nB(g)pC(g)①对于同一物质应有消耗速率等于生成速率。②对于方程式中不同的物质来说,化学反应速率的方向必须对立，且不同的物质速率之比等于方程式的化学计量数之比｡如何判断一个可逆反应达到平衡（新P24）②各成分百分含量不再改变；③压强不变；（当m+n≠p

时）④混合气体的平均摩尔质量不变；（当m+n≠p

时）⑤混合气体的密度不变；（当m+n≠p,恒温恒压时）⑥颜色、温度等不变。2.间接标志：①各成分浓度不再改变；mA(g)+nB(g)pC(g)规律：某一可变物理量不再随时间改变而改变即表明达到平衡状态。变量不变了①容器内N2、H2、NH3三者共存②容器内N2、H2、NH3三者浓度相等③容器内N2、H2、NH3的浓度比恰为1:3:2④tmin内生成1molNH3同时消耗0.5molN2⑤tmin内，生成1molN2同时消耗3molH2⑥某时间内断裂3molH-H键的同时，断裂6molN-H键⑦容器内质量不随时间的变化而变化⑧容器内压强不随时间的变化而变化⑨容器内混合气体密度不再发生变化⑩容器内的平均摩尔质量不再发生变化平衡状态的判断例：N2+3H22NH31.可逆反应在

密闭容器中反应，达到平衡状态的标志是（）1)单位时间里消耗2nmolNO2同时生成nmolO2;2)单位时间里生成nmolO2

同时生成2nmolNO2;3)单位时间里生成nmolO2

同时生成2nmolNO;4)混合气体的颜色不再发生变化的状态5)用NO2、NO、O2的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为2:2:1的状态

A1）4）5)B2）3）4)5)C2）4）D1)2)3)5)C练习

2.在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再发生变化时,表明反应:A(s)+3B(g)2C(g)+D(g)已达平衡状态的是()A.混合气体的压强B.混合气体的密度C.B的物质的量浓度D.气体的总物质的量BC练习：小结：在化学平衡状态时存在的关系：(1)现象与本质(各组成成分的含量不变为表面现象，V正＝V逆是达到平衡状态的本质)(2)动与静(正反应和逆反应不断进行，而各组分的浓度保持不变)(3)内因与外因(外界条件一定时，V正＝V逆，平衡建立；外界条件改变时，V正≠V逆，平衡被破坏。)一定条件下条件改变υ′正≠υ′逆

υ″正=υ″逆

旧化学平衡(新平衡)υ正=υ逆

新条件下平衡破坏新化学平衡旧平衡问题：1.化学平衡移动的本质原因是什么？

2.

v

受那些因素影响？如何影响？化学平衡的移动现象分析:Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+

橙色

黄色滴加3～10滴浓H2SO4滴加10～20滴6mol/LNaOHK2Cr2O7溶液增大c(H+)橙色加深C(Cr2O72-)增大逆移平衡破坏减小c(H+)黄色加深平衡破坏正移增大生成物的浓度平衡向逆反应方向移动结论:减小生成物的浓度平衡向正反应方向移动溶液黄色加深C(CrO42-)增大溶液橙色加深课P26实验2-5FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl(血红色)(黄色)编号步骤1步骤2现象现象12加饱和FeCl3溶液加1mol/LKSCN溶液滴加NaOH溶液滴加NaOH溶液溶液红色加深溶液红色加深有红褐色沉淀生成，溶液红色变浅上述实验能得出什么结论？做出相应的v-t图,从反应速率的角度分析化学平衡移动的本质原因。实验2-6一）浓度对化学平衡的影响三、外界条件对化学平衡的影响增加反应物的浓度或减小产物的浓度，平衡向正反应方向移动减小反应物的浓度或增加产物的浓度，平衡向逆反应方向移动1.结论t2V”正=V”逆V’逆V,正t3V正=V逆V正V逆t1t（s）

V（molL-1S-1）0平衡状态Ⅰ平衡状态Ⅱ增大反应物浓度2.速率-时间关系图：增加反应物的浓度,V正>V逆，平衡正向移动；增大反应物浓度vtV正V逆V’逆V’正>V’逆V’正平衡正向移动V’正=V’逆减小生成物浓度vtV逆V’正=V’逆平衡正向移动V’正>V’逆V’正V’逆V正小结：浓度速率—时间图有何规律？υ正____υ逆υ正____

υ逆____增大C浓度υ正____υ逆υ正____

υ逆____减小B浓度υ正____υ逆υ正____

υ逆____增大B浓度移动方向速率比较加入瞬间的速率变化改变条件可逆反应：mA(g)+nB(g)pC(g)减小C浓度υ正____

υ逆____υ正____υ逆增大不变>正移减小不变<逆移不变增大<逆移不变变小>正移3.原因分析：答:

不移动，因为固体的浓度是一个常数，改变固体的量，它的浓度不变，υ正和υ逆不变，仍保持υ正=υ逆。改变固体或纯液体的量，速率不变，平衡不移。问:在一定温度下,反应C(s)+CO2(g)

2CO(g),平衡后,增加一部分碳,化学平衡如何移动?为什么?4.浓度对化学平衡移动的几个注意点①增加或减小平衡体系中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增大；减小浓度，新平衡状态下的速率一定减小。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。④改变浓度后，速率－时间图象是连续的。5.应用：在工业生产中适当增大廉价的反应物的浓度，使化学平衡向正反应方向移动，可以提高价格较高原料的转化率，以降低生产成本。2SO2(g)+O2(g)SO3(g)的平衡体系中，为了提高SO2的利用率，可采用什么措施？催化剂实验2－72NO2(气)N2O4(气)△H＝－56.9kJ/mol[讨论]混和气体受热颜色加深，说明①

；。混和气体遇冷颜色变浅，说明①

；②

。NO2浓度增大

平衡向逆反应方向移动NO2浓度减小

平衡向正反应方向移动NO2平衡球混和气体受热颜色变深；遇冷颜色变浅。现象：二）

温度对化学平衡的影响升高温度，平衡向吸热方向移动降低温度，平衡向放热方向移动1.结论：[分析]A：混合物受热，速率均，但，故平衡向反应方向移动；B：混合物遇冷，速率均，但，故平衡向反应方向移动；其他条件不变时，若正反应为放热反应，能否画出温度升高时的v－t图象？Ѵ(吸)>Ѵ(放)吸热增大减少Ѵ(放)>

Ѵ(吸)放热V正=V逆V正V逆t1

t（s）

0t2V”正=V”逆V’逆V‘正升高温度（正反应是放热反应）2.速率-时间关系图：2NO2N2O4注意：温度对平衡的影响，图像具有突变性。为什么？小结：温度的速率—时间图有何规律？1.下列各反应达到化学平衡后，加压或降温都能使化学平衡向逆反应方向移动的是()。A．2NO2N2O4（∆H<0）B．C（s）＋CO22CO（∆H>0）

C．N2＋3H22NH3（∆H<0）D．H2SH2＋S（s）（∆H>0）B练习已知N2十3H22NH3生产中NH3%随着压强的增大而增大，即平衡向正反应的方向移动。实验数据：解释：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。压强(MPaH3%2.09.216.435.553.669.4思考：1.结论增大体系的压强，平衡向气体体积减小的方向移动；

减小体系的压强，平衡向气体体积增大的方向移动。（其它条件不变）二）压强对化学平衡的影响影响条件：1.反应体系有气体；2.反应前后气体系数之和不相等。V正=V逆V正V逆t1

t（s）

V（molL-1S-1）0t2V”正=V”逆V’逆V，正增大压强2.速率-时间关系图：aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)a+b>c+d注意：压强对平衡的影响，图像具有不连续性。为什么？小结：压强的速率—时间图有何规律？vtvtV’正V’逆V’正=V’逆

V’逆V’正V’正=V’逆V气减小的反应，增大PV气减小的反应，减小Pt2aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)a+b>c+dt2速率-时间关系图：V(molL-1S-1)T(s)0V正=V逆V’正=V’逆t2问：对于H2（g）+I2（g）

2HI（g），若改变压强，平衡会移动吗？加压时它的υ-t图怎样画？答：不会移动。压强同倍数改变υ正和υ逆，

υ′正和υ′逆还相等,对于反应前后气体体积不变的反应，改变压强、平衡不移动。注意：对于反应前后气体总体积相等的可逆反应，改变压强只改变化学反应速率，而对平衡无影响；对如下平衡A(气)＋B(气)2C(气)＋D(固)

0t1t2t3加压对化学平衡的影响V正V正′=V逆′V逆V正′=V逆′V正V逆0t1t2t3减压对化学平衡的影响不移动不移动正逆逆正

υ正（）

υ逆（）m+n=pm+n=pm+n<p减小压强m+n>pm+n<pm+n>p增大压强移动方向反应特点速率变化改变条件可逆反应：mA(g)+nB(g)≒pC(g)

υ正（）

υ逆（）增大增大减小减小3.原因分析：问：对于N2

（g）+3H2

（g）≒

2NH3（g）反应已达平衡，改变外界条件，平衡如何移动？为什么？①恒温恒容时，充入N2；③恒温恒压时，充入惰性气体。②恒温恒容时，充入惰性气体；小结：

①恒温恒容时，充入惰性气体,

速率不变，平衡不移。

②恒温恒压时，充入惰性气体，速率减小，平衡向气体体积增大的方向移。练习：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2.一定条件下带活塞的密闭容器中，发生如下可逆反应：（正反应放热），达平衡后，四次改变条件（每次只改变一个条件），对v正、v逆的影响如图所示。则改变的这四个条件依次为：tV正V逆①②③vV逆V正V逆V正④①增大压强②减小反应物浓度③升高温度④加入催化剂2A(g)+B(g)2C(g)当υ正>υ逆时，化学平衡向

方向移动。当υ正<υ逆时，化学平衡向

方向移动。正反应逆反应当υ正=υ逆时，化学平衡

移动。不如改变外界条件：3.化学平衡状态与反应速率的内在联系条件的改变平衡移动的方向平衡移动的结果增大反应物浓度减小生成物浓度升高温度

降低压强回顾、总结、新思考正反应方向减弱反应物浓度增大的趋势正反应方向吸热反应的方向气体体积增大的反应方向减弱生成物浓度减小的趋势减弱温度升高的趋势减弱压强降低的趋势如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、温度、压强等），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。勒夏特列原理五、平衡移动原理——勒夏特列原理如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、温度、或压强等），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。注意：①是“减弱”这种改变，不是“消除”这种改变②有平衡的移动时才能应用③勒沙特列原理适用于任何动态平衡体系（如：溶解平衡、电离平衡等），未平衡状态不能用此来分析计算模式：

mA

＋nB

pC

＋qD初始量a

b

c

d变化量

x

平衡量【a－x】【b－】

【c－】【d－】1.某物质的转化率2.平衡时某气体的体积分数3.定温定容：n与p成正比4.定温定压：n与v成正比充入氩气充入氮气和氢气减小容器体积活动一：探究平衡移动的条件

N2+3H22NH3；△H<02SO2(g)+O2(g)

2SO3(g)H2(g)+I2(g)2HI(g)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)2NO2(g)N2O4(g)对下列已达平衡的气体体系加压，判断平衡是否发生移动，并说明理由。不移动移动不移动移动我们来认识化学反应的限度1.一定温度下，可逆反应达平衡时，为常数；对其它平衡体系的数据进行分析，都有类似的关系。2.与反应物的___________无关；起始浓度3.与平衡建立的___________无关；过程对于任意一个可逆反应怎样定量表示化学反应限度？

mA(g)+nB(g)

pC(g)+qD(g)

你能用通式表示吗？在一定温度下，可逆反应中任意状态生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值

——————cP(C)·cq(D)cm(A)·cn(B)浓度商Q=

达到化学平衡时Q=K三、化学平衡常数——K

在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数），用符号K表示。

mA(g)+nB(g)

pC(g)+qD(g)

Q=K=——————cP(C)·cq(D)cm(A)·cn(B)

已知2NO2(g)

2NO(g)+O2(g)在某温度时分别测得下表中的数据：

序号某时刻体系中各物质浓度(mol/L)结果分析

c(NO2)

c(NO)

c(O2)10.080.220.11

2

0.06

0.240.12K=1.92思考：浓度积Q与K的关系0.831.92Q未达平衡达平衡如何利用Q和K的相对大小判断反应是否达到平衡或反应进行的方向cp(C)平cq(D)平K=

cm(A)平cn(B)平cp(C)

cq(D)Q=

cm(A)

cn(B)温度(K）

序号

初始浓度（mol/L）

平衡浓度（mol/L）

c0(H2)c0(I2)

c0(HI)

c(H2)c(I2)c(HI)698.6②0.011350.009044

00.0035600.0012500.01559③

0

00.010690.0011410.0011410.008410798.6

④

0.011350.00904

00.004560.001950.00859⑥

0

00.012580.002580.002580.00742活动5:

观察表中数据，思考影响化学平衡常数的因素是什么？

已知反应H2(g)＋I2(g)

2HI(g)

△Ｈ<0。现在698.6K和798.6K时分别用不同起始浓度的H2、I2、HI进行反应，平衡后得到以下实验数据。c(HI)2c

(H2)c(I2)54.606754.30608.28838.2627K受温度影响

25℃时，发生下列反应：N2O4(g)2NO2(g)，平衡后得到以下实验数据起始时各物质的浓度(10-3mol/L)平衡时各物质的浓度(10-3mol/L)平衡浓度关系c(NO2)c(N2O4)c(NO2)c(N2O4)2006.326.843008110209.4615.2010022.888.6c

(N2O4)c2(NO2)5.84×10-35.82×10-35.89×10-35.87×10-3起始时各物质的浓度(10-3mol/L)平衡时各物质的浓度(10-3mol/L)平衡浓度关系c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)11.976.94405.6170.593612.7012.289.96403.8411.52416.8712.018.40304.5809.7331.4860015.201.6961.69611.810012.871.4331.433100037.774.2134.21329.34c2(HI)c(H2)·c(I2)48.3848.6149.5448.4848.7148.81

457.6℃时，发生下列反应：H2(g)+I2(g)2HI(g),平衡后得到以下实验数据mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)K=cp(C)·cq(D)cm(A)·cn(B)可逆反应达到平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，用符号K表示。以化学计量数为幂观察以下三个反应的平衡常数表达式，讨论平衡常数表达式的书写要领。2Fe3++Fe3Fe2+Cl2+H2O(l)H++Cl-+HClOK=c3(Fe2+)c2(Fe3+)K=c

(H+)·c(Cl-)·c(HClO)

c

(Cl2)K=c

(CO2)·c(H2)

c(CO)·

c

(H2O)活动二：探究平衡常数涵义

C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)K=cp(C)·cq(D)cm(A)·cn(B)可逆反应达到平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数。在一定温度下起始时各物质的浓度(10-3mol/L)平衡时各物质的浓度(10-3mol/L)平衡常数c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)11.976.94405.6170.593612.700037.774.2134.21329.3411.359.0404.561.958.590016.553.393.399.770012.582.582.587.42c2(HI)c(H2)·c(I2)48.3848.81457.6℃525.3℃8.308.318.27H2(g)+I2(g)2HI(g)△H<0的平衡常数K温度457.6℃525.3℃平衡常数K48.78.3N2O4(g)2NO2(g)△H>0的平衡常数K温度25℃60℃平衡常数K5.84×10-31.66升高温度，吸热反应的K值增大，放热反应的K值减小cp(C)·cq(D)cm(A)·cn(B)QC

=活动三：探究平衡移动的本质原因mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)条件Qc是否变化K值是否变化Qc与K比较平衡是否移动增大c(A)增大c(C)缩小容器体积升高温度使用催化剂mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)不变变化变小不变变大不变可能变化不变不变不变QC≠KQC≠KQC≠KQC=K不确定移动移动移动可能移动不移动H2(g)+I2(g)2HI(g)N2O4(g)2NO2(g)cp(C)·cq(D)cm(A)·cn(B)QC

==Kcp(C)·cq(D)cm(A)·cn(B)QC

=平衡逆向移动平衡正向移动平衡不移动活动三：探究平衡移动的本质原因QC>KQC<KQC≠KmA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)活动四：探究平衡常数的简单应用