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文档简介
第二章化学反应速率与化学平衡第二节化学平衡
第一课时化学平衡状态回顾我们所接触的各种反应:Ag++Cl-=AgCl2Na+2H2O=2NaOH+H2↑2Mg+O2====2MgO点燃对于这些不可逆反应,我们在进行化学计算时,从未关心过反应能否进行彻底的问题,即限度问题。各种反应物之间是一种“同归于尽”或者“你死我活”的关系,它们不存在限度,即反应能进行彻底。那么可逆反应呢?它们就有限度,即反应不能进行彻底。其实对于限度,我们并不陌生,比如某种固体在水中的溶解就存在限度。一大块糖放入水中一段时间后溶液浓度及糖块质量保持不变。达到溶解限度,形成饱和溶液。但是经过仔细的长时间观察发现:饱和溶液并不是一个静止的系统,未溶解的那一部分固体,其质量虽然不变,但是他的外形却在变化,小晶体会长大,有的棱角会消失。固体溶质溶液中的溶质结晶溶解其实,从最初糖块进入水中开始,这两个过程就一直同时存在。思考:既然“固体溶解”和“溶液结晶”这两个过程一直存在,为什么在起初,我们只看到了其中之一的“固体溶解”;而在溶液饱和后,一个也看不到了。时间t速率v0t1溶解速率结晶速率可逆过程虽然永远有两个相反的方向,但是因为二者速率不等,我们永远只能观察到那个速率相对较大的过程,而当二者速率相等时,我们在宏观上将看不到任何变化。就像上图水池中的水位变化一样。达到饱和进水口出水口1.定义:在同一条件下既可以向正反应方向进行,同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。正反应:从左向右的过程逆反应:从右向左的过程速率含义与浓度关系V正V逆反应物的消耗速率或生成物生成速率反应物的生成速率或生成物消耗速率决定于生成物浓度决定于反应物浓度一、可逆反应在方程式中用“”表示。2.特点:①三同:a.相同条件下;b.正逆反应同时进行;C.反应物与生成物同时存在。反应物与生成物同时存在,任一组分的转化率都
100%。3.表示:②一小:小于绝大多数的化学反应都有一定的可逆性,但有的逆反应倾向比较弱,习惯上称为不可逆反应。离子反应、爆炸……一、可逆反应对于可逆反应:
2SO2+O22SO3
在达到平衡后又充入一定量的18O2,一段时间后,18O原子存在于()A.只存在于O2中B.只存在于O2、SO3中C.只存在于O2、SO2中D.存在于O2、SO2
、SO3中催化剂△学以致用D▶在固定容积的密闭容器中进行如下反应:2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g),已知反应过程某一时刻SO2、O2、SO3浓度分别为0.2mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L,达到平衡时浓度可能正确的是(
)A.SO2为0.4mol/LB.SO2为0.25mol/LC.SO2、SO3均为0.15mol/LD.SO2为0.24mol/L,SO3为0.14mol/L极端假设法、守恒法B【夯实基础】对于可逆反应:CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O达到平衡后又加入一定量CH3CO18OC2H5,一段时间后,18O原子存在于()A.只存在于CH3COOC2H5中B.只存在于CH3COOC2H5、C2H5OH中C.只存在于CH3COOC2H5、CH3COOH中D.存在于反应四种物质中浓硫酸△学以致用B一定条件下,可逆反应:X(g)+3Y(g)2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度分别为0.1mol·L-1、0.3mol·L-1、0.08mol·L-1,反应达到平衡时,X、Y、Z的浓度分别为
c1mol·L-1、c2mol·L-1、c3mol·L-1。则下列判断不正确的是(
)A.c1∶c2=1∶3B.平衡时,Y和Z的生成速率之比为3∶2C.X、Y的转化率不相等D.c1的取值范围为0
≤
c1
≤
0.14CD学以致用N2+3H22NH3催化剂高温高压2SO2+O22SO3催化剂高温
SO2
+H2O
H2SO3NH3+H2ONH3·H2OH2+I22HI加热CO2+H2OH2CO32NO2N2O4Cl2+H2OHCl+HClO只有可逆反应才有限度,才有化学平衡,那么什么是化学平衡呢?3、常见的可逆反应1、化学平衡状态的建立.V正=v逆时间t速率v0t1.V正(N2)V逆(N2)平衡状态时间t浓度c0t1H2NH3N2二、化学平衡状态
一定条件下,可逆反应的正、逆反应速率相等,反应体系中所有参加反应的物质的质量或浓度保持不变的状态。定义:这时的状态就是在一定条件下,反应达到了“限度”。对于可逆反应体系来说,称之为“化学平衡状态”。浓度不变≠浓度相等≠浓度成比例研究对象:可逆反应内在本质:v正=v逆
≠0外在标志:反应混合物中各组分的浓度保持不变注意条件一定(恒温恒容
或
恒温恒压)
2、化学平衡状态的含义动态平衡,不能说反应停止了v(正)=v(逆)
≠0反应混合物中各组分的含量保持不变,各组分的浓度保持一定条件改变,原平衡被破坏,在新的条件下,建立新的平衡②等③动④定⑤变t1
平衡状态V(逆)V正=V逆≠0;tV正(但各组分浓度不一定相等)研究对象可逆反应
①逆t1之后,反应处于平衡状态3、化学平衡状态的特征将0.2mol·L-1KI溶液和0.05mol·L-1Fe2(SO4)3溶液等体积混合后,取混合液分别完成下列实验,能说明溶液中存在化学平衡“2Fe3++2I-
Fe2++I2”的是(
)A.①和②B.②和④C.③和④
D.①和③实验编号实验操作实验现象①滴入KSCN溶液溶液变红②滴入AgNO3溶液有黄色沉淀生成③滴入K3[Fe(CN)6]溶液有蓝色沉淀生成④滴入淀粉溶液溶液变蓝D学以致用如何判断达到化学平衡状态?从平衡状态的定义入手:①速率:v正=v逆直接标志:②各组分的浓度保持恒定正反应速率等于逆反应速率;各组分的浓度和百分含量保持不变。4、化学平衡状态的判定如何理解
V正=V逆
?一正一逆
符合比例▶一定条件下,可逆反应
N2+3H2
2NH3。(1)单位时间内,有1molN2消耗,同时有1molN2生成(2)单位时间内,有3molH2消耗,同时有2molNH3消耗(3)单位时间内,有1molN2生成,同时有2molNH3生成(4)断开1molN≡N的同时有6molN—H断裂以上均表示V(正)=V(逆)可逆反应
的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是()A.3v正(N2)=v正(H2)B.v正(N2)=v逆(NH3)C.2v正(H2)=3v逆(NH3)D.v正(N2)=3v逆(H2)N2+3H22NH3C知识巩固关键:一正一逆,符合比例
如何理解反应混合物中各组分的浓度保持不变?各组分浓度不变、体积分数不变、物质的量不变、质量不变注意:浓度不变≠浓度相等≠浓度成比例▶在一定温度下,可逆反应:A2(g)+B2(g)2AB(g)达到平衡的标志是()(1)A2、B2、AB的浓度不再变化(2)A2、B2、AB的浓度之比为1:1:2(3)A2、B2、AB的浓度相等
①气体的总物质的量不变②气体的压强不变③气体的颜色不变④气体的密度不变⑤气体平均相对分子质量不变间接标志例2:在容器体积不变和其它条件不变以2NO2(g)N2O4(g)为例,分析化学反应是否达到平衡状态:变量不变即平衡颜色、混合气体的总压强、总体积、总物质的量、密度、平均摩尔质量、转化率等保持不变①全部是气体参与的等体积反应还是非等体积反应;②有固体参与的等体积反应还是非等体积反应。1.“两审”一审题干条件:二审反应特点:恒温恒容或恒温恒压或绝热;“两审”、“两标志”突破化学平衡状态标志的判断【重难点突破】2.“两标志”(1)直接标志“一正一逆,符合比例”(2)间接标志“变量不变即平衡”(1)能说明2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)达到平衡状态的是________。【重难点突破】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:①混合气体的压强;②混合气体的密度;③混合气体的总物质的量;④混合气体的平均相对分子质量;⑤混合气体的颜色;⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比;
⑦某种气体的百分含量①③④⑦(2)能说明I2(g)+H2(g)
2HI(g)达到平衡状态的是________。【重难点突破】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:①混合气体的压强;②混合气体的密度;③混合气体的总物质的量;④混合气体的平均相对分子质量;⑤混合气体的颜色;⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比;
⑦某种气体的百分含量⑤⑦(3)能说明2NO2(g)
N2O4(g)达到平衡状态的是
。【重难点突破】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:①混合气体的压强;②混合气体的密度;③混合气体的总物质的量;④混合气体的平均相对分子质量;⑤混合气体的颜色;⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比;
⑦某种气体的百分含量①③④⑤⑦(4)能说明C(s)+CO2(g)2CO(g)达到平衡状态的是________。【重难点突破】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:①混合气体的压强;②混合气体的密度;③混合气体的总物质的量;④混合气体的平均相对分子质量;⑤混合气体的颜色;⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比;
⑦某种气体的百分含量①②③④⑦(5)能说明NH2COONH4(s)
2NH3(g)+CO2(g)达到平衡状态的是________。【重难点突破】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:①混合气体的压强;②混合气体的密度;③混合气体的总物质的量;④混合气体的平均相对分子质量;⑤混合气体的颜色;⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比;
⑦某种气体的百分含量①②③(6)能说明5CO(g)+I2O5(s)
5CO2(g)+I2(s)达到平衡状态的是________。【重难点突破】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:①混合气体的压强;②混合气体的密度;③混合气体的总物质的量;④混合气体的平均相对分子质量;⑤混合气体的颜色;⑥各反应物或生成物的浓度之比等于化学计量数之比;
⑦某种气体的百分含量②④⑦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)不能说明已达平衡状态的是(其中只有B气体有颜色)()
A.混合气体的压强B.混合气体的密度C.气体的平均相对分子质量D.气体的颜色A知识巩固在一定温度下,下列叙述不是可逆反应A(g)+3B(g)⇌2C(g)+2D(s)达到平衡的标志的是()①C的生成速率与C的分解速率相等②单位时间内生成amolA,同时生成3amolB③A、B、C的浓度不再变化④A、B、C的百分含量不再变化⑤混合气体的总压强不再变化⑥混合气体的物质的量不再变化⑦单位时间内消耗amolA,同时生成3amolB⑧A、B、C、D的分子数之比为1:3:2:2A.②⑧B.②⑤⑧C.①③④⑦D.②⑤⑥⑧A知识巩固在两个绝热恒容的密闭容器中进行下列两个可逆反应:
甲:C(s)+H2O(g)⇌CO(g)+H2(g)
乙:CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)
现有下列状态:①混合气体平均相对分子质量不再改变
②恒温时,气体压强不再改变③各气体组成浓度相等
④体系中温度保持不变⑤同一时间内断裂氢氧键速率是断裂氢氢键速率的2倍
⑥混合气体密度不变⑦单位时间内,消耗水质量与生成氢气质量比为9:1
其中能表明甲、乙容器中反应都达到平衡状态的是A.①②⑤
B.③④⑥
C.⑥⑦
D.④⑤D知识巩固第二章化学反应速率与化学平衡第二节化学平衡
第二课时化学平衡常数
化学平衡状态(化学平衡)是指在一定条件下的可逆反应,正反应和逆反应的相等,反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。在一定的温度下,化学平衡体系中反应物浓度与生成物浓度之间有什么关系呢?序号起始时浓度mol/L平衡时浓度mol/L平衡时c0(H2)c0(I2)c0(HI)c(H2)c(I2)c(HI)10.011970.00694400.0056170.00059360.0127048.3720.012280.00996400.0038410.001250.0168748.6230.012010.0084030.00.0045800.00097330.0148649.544000.015200.0016960.0016960.0118148.495000.012870.0014330.0014330.0100048.706000.037770.0042130.0042130.0293448.50平均值48.70密闭容器457.6℃【问题探究一】分析上表,你得出什么结论?观察数据I2(g)+H2(g)2HI(g)平衡时,通过分析实验数据得出:数据解读常数与反应物的起始浓度大小无关;与正向建立还是逆向建立平衡无关。c2(HI)c(H2)·c(I2)
为常数
结论1:结论2:序号起始时浓度mol/L平衡时浓度mol/L平衡时c0(H2)c0(I2)c0(HI)c(H2)c(I2)c(HI)10.010670.0119600.0018310.0031290.0176754.520.011350.0090400.003560.001250.0155954.630.011340.0075100.0045650.0007380.0135454.454000.010690.0011410.0011410.00841054.33观察数据【继续探究】对比上表与前一表的数据,你得出什么结论?I2(g)+H2(g)2HI(g)密闭容器425.6℃平衡时,通过分析实验数据得出:数据解读常数与反应物的起始浓度大小无关;与正向建立还是逆向建立平衡无关。c2(HI)c(H2)·c(I2)
为常数
结论1:结论2:结论3:温度改变,该常数也发生改变。【问题探究】以上的结论是否只适用于某一特定反应还是适用于所有的可逆反应?请用以下数据来确认。2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)密闭容器起始时浓度mol/L平衡时浓度mol/L平衡时c0(SO2)c0(O2)c0(SO3)c(SO2)c(O2)c(SO3)T110.02000.010000.01440.00780.005620.03000.020000.01960.01480.0104T210.02000.010000.01600.00800.004020.08000.030000.05800.01900.0220c(SO3)2c(SO2)2·c(O2)19.3919.027.817.57
对于一般的可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),任意时刻—————叫该反应的浓度商,用Q表示。进一步研究发现,当该反应在一定的温度下达到平衡时,该数值为常数,称为化学平衡常数。
cp(C)cq(D)cm(A)cn(B)
在一定温度下,当一个可逆反应达到平衡状态时,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,即平衡常数。mA
(g)+nB(g)pC
(g)+qD(g)注:平衡常数一般不写单位浓度幂之积之比二、化学平衡常数1、化学平衡常数定义2、化学平衡常数表达式
cp(C)·cq(D)K=
cm(A)·cn(B)(c为平衡浓度)(2)同一反应K只受温度影响,与反应物或生成物的浓度无关,也与反应是正向开始还是逆向开始无关。定量的衡量化学反应进行的程度(1)K值越大,表示反应进行的程度越大,反应物转化率也越大。
一般K>105时,反应进行基本完全K<10-5时,该反应很难进行3、化学平衡常数的意义固体或纯溶剂不列入平衡常数的表达式中!【例】CaCO3(s)
CaO(s)+CO2(g)
K=CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(l)
K=(1)化学平衡常数表达式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度。4、书写平衡常数关系式的规则【例】Cl2+H2O
HCl+HClO
Cl2+H2O
H++Cl-
+HClO
K=(2)对于离子反应,应以离子方程式书写平衡常数表达式4、书写平衡常数关系式的规则【例】N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
K1=
1/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g)
K2=(3)同一化学反应,化学计量数不同,平衡常数表达式及相应的平衡常数不同。K1
K2
,K1=K22写出K1、K2的表达式并分析它们的关系;4、书写平衡常数关系式的规则【例】N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
K1=2NH3(g)N2(g)+3H2(g)
K2=K1
K2
,K1=1/K2写出K1、K2的表达式并分析它们的关系;4、书写平衡常数关系式的规则【例】2NO(g)+O2(g)2NO2(g)
K1=
2NO2(g)N2O4(g)
K2=
2NO(g)+O2(g)N2O4(g)
K3=K3=K1K2写出K1、K2、K3的表达式并分析它们的关系;4、书写平衡常数关系式的规则写出下列反应的平衡常数表达式(2)C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g)(1)CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(l)(3)Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+
【夯实基础】【教材】P33~35例题1例题2
(不看解答,自己演算)5、化学平衡常数的计算(1)三段式计算(2)根据化学平衡常数计算平衡转化率【例题1】在某温度下,将含有H2和I2各0.10mol
的气态混合物充入10L的密闭容器中,充分反应并达到平衡后,测得c(H2)=0.0080mol·L-1:(1)计算该反应的平衡常数。(2)在上述温度下,若起始时向该容器中通入H2和I2(g)各0.2mol,试求达到化学平衡时各物质的浓度。例题讲解反应物的平衡转化率α某反应物的转化率(α)=该反应物已转化的量该反应物的起始总量×100%=该反应物的起始浓度-该反应物的平衡浓度该反应物的起始浓度×100%思考:除了化学平衡常数外,还有没有其他方法能用来表示化学反应进行的限度呢?例题讲解【例题2】在容积不变的密闭容器中,将2.0molCO与10molH2O混合加热到830℃,达到下列平衡:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)此时该反应的K为1.0。求达到平衡时CO转化为CO2的转化率。
【练习】反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),某温度下,将初始浓度为0.4mol/L的SO2和0.2mol/LO2混合一密闭容器中,当达到平衡状态时,测得SO2的转化率为80%,试求:1、平衡时SO2、O2、SO3的浓度。
2、此反应的平衡常数。学以致用【练习1】450K时一容器中通入N2和H2,在一定条件下反应达平衡后,测得c(N2)=3mol/L,c(H2)=9mol/L,c(NH3)=4mol/L,求K、N2的转化率。学以致用K=7.3×10-3αN2=40%【练习】将固体NH4I置于密闭容器中,在一定温度下发生下列反应:
⑴NH4I(s)NH3(g)+HI(g)⑵2HI(g)H2(g)+I2(g)达到平衡时:c(H2)=0.5mol/L,c(HI)=4.0mol/L,则此温度下反应⑴的平衡常数为
。学以致用20学以致用【练习】已知某反应的平衡常数K与温度T(单位:K)之间的关系如图所示,其中直线的斜率为()。①根据图象可知,该反应的平衡常数随温度升高而____________(填“增大”“减小”或“不变”)。②该反应的ΔH
=
______________kJ/mol。减小
-24.9(1)判断可逆反应进行的程度K<10-510-5~105>105反应程度很难进行反应可逆反应接近完全
K值越大,表示反应进行的最大程度越大,反应物的转化率越大;K值大小只能预示某可逆反应向某方向进行的最大限度,但不能预示反应达到平衡所需时间的长短。6、化学平衡常数的应用(2)判断化学反应进行的方向
在某温度下,某时刻反应是否达平衡,可用该时刻产物的浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比即浓度商Q与K比较大小来判断。
如:可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
Q<K反应向正反应方向进行;Q
=K反应处于平衡状态;Q
>K反应向逆反应方向进行。6、化学平衡常数的应用△H>0(吸热反应),K与温度成正比;△H<0
(放热反应),K与温度成反比。(3)判断可逆反应的热效应6、化学平衡常数的应用
【夯实基础】D在体积为2L的恒容密闭容器中发生反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其平衡常数K和温度t的关系如下表所示:请填写下列空白:
吸热700℃t/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6【夯实基础】在体积为2L的恒容密闭容器中发生反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其平衡常数K和温度t的关系如下表所示:请填写下列空白:(3)在830℃时,向容器中充入1molCO、5molH2O,保持温度不变,反应达到平衡后,其平衡常数
1.0(填“大于””小于“或”等于“)。(4)若在1200℃时,在某时刻反应混合物中CO2、H2、CO、H2O的物质的量分别为4mol、4mol、8mol、8mol,则此时反应所处的状态为
(填“向正反应方向进行中”“向逆反应方向进行中”或“平衡状态”)。等于向逆反应方向进行中t/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6【夯实基础】1.分压平衡常数Kp(只受温度影响)其他类型平衡常数
一定温度下,气相反应:mA(g)+nB(g)eC(g)+fD(g)达平衡时,在浓度平衡常数表达式中,用分压代替浓度,即气态生成物分压幂之积与气态反应物分压幂之积的比值为一个常数,用符号Kp表示,Kp的表达式如下:pe(C)·pf(D)pm(A)
·pn(B)Kp=①某气体的分压=气体总压×该气体的体积分数(物质的量分数)气体总压=气体分压之和气体分压之比=气体物质的量之比气体分压与总压之比=气体物质的量分数②分压平衡常数的单位一般要求写出【拓展延伸】例1、一定温度下,在1L恒容密闭容器中充入2molNO(g)和1molCl2(g),起始总压强为P0,发生反应:2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g)达到平衡后,压强为原来的5/6。该温度下反应的平衡常数Kc=
、Kp=
。26/P05/3例2、一定温度下,在初始体积为1L的恒压密闭容器中充入2molNO(g)和1molCl2(g),起始总压强为P0,发生反应:2NO(g)+Cl2(g)2NOCl(g)达到平衡后,体积为原来的5/6。该温度下反应的平衡常数Kc=
、Kp=
。5/P0
名师点拨:(1)恒温恒容,P变,算Kp要小心;
(2)恒温恒压,V变,算Kc要小心!【学以致用】
2.52.8×10-32.8×10-3结论:当△n(g)=0时,Kc=Kp=Kx2.8×10-3【学以致用】2.标准平衡常数Kθ(相对分压平衡常数)(只受温度影响)
一定温度下,气相反应:mA(g)+nB(g)eC(g)+fD(g)达平衡时,在浓度平衡常数表达式中,用相对分压代替浓度,所得的平衡常数为标准平衡常数,用符号Kθ表示,Kθ的表达式如下:
①某气体的相对分压=该气体的分压÷pθ,其中pθ=100kPa(标准压力)②标准平衡常数的量纲为1【拓展延伸】
例4、【2021·湖南新高考·节选】某兴趣小组对反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下,将0.1molNH3通入3L的密闭容器中进行反应(此时容器内总压为200kPa),各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。0.48NH3H2N2【学以致用】若③=①2则K3=K12③=①½则K3=K11/2③=-①
则K3=1/K1③=①+②
则K3=K1K2③=①-②
则K3=K1/K24、书写平衡常数关系式的规则第二章化学反应速率与化学平衡第二节化学平衡
第三课时影响化学平衡的因素(1)
在火灾现场,人们的呼吸存在下述反应:CO+Hb·O2O2+Hb·CO(血液中的血红蛋白用Hb表示)。当空气中的CO浓度较大时,人体就感到缺氧、胸闷。而当过多的血红蛋白与一氧化碳结合时,就会因窒息而引起死亡。你知道吗?为什么在逃生和自救时,应迅速到达通风较好的地方。而医院抢救CO中毒病人最有效的方法是吸氧?Vt(时间)反应速率V正V逆V正=V逆达到平衡t1t=0V正
>V逆=00~t1V正↓
V逆↑t1V正
=V逆>0平衡建立t1后V正
=V逆>0保持平衡准备1c增大υ
,p增大υ
,T增大υ
,加入催化剂υ
。准备2可逆反应υ(正)>υ(逆)
;υ(正)=υ(逆)
;υ(正)<υ(逆)
。增大增大增大增大平衡状态正向转化逆向转化知识准备(1)定义:可逆反应中,旧化学平衡的破坏,新化学平衡建立过程叫做化学平衡的移动。V正=V逆≠0条件改变平衡1建立新平衡破坏旧平衡一定时间V正≠V逆′′1、化学平衡的移动不平衡平衡2V正=V逆≠0′′′′可能导致平衡移动V正>V逆,平衡正移′′V正<V逆,平衡逆移′′(2)本质原因:V正≠V逆(3)标志:各组分的百分含量发生改变v正=v逆tv化学平衡状态v正′=v逆′新化学平衡状态v正≠v逆●●平衡的建立平衡的移动t2改变条件t0v正v逆●●t1t3(4)v-t图表示化学平衡移动①若外界条件变化瞬间引起v正>v逆:平衡正移②若外界条件变化瞬间引起v正<v逆:③若外界条件变化瞬间引起v正=v逆:(5)化学平衡移动的方向判断平衡逆移平衡不移实验向试管b中加入少量铁粉向试管c中滴加4滴1mol/LKSCN溶液现象溶液颜色比a试管中的浅溶液颜色比a试管中的深2、浓度对化学平衡的影响加入铁粉滴加KSCN思考与讨论(1)在上述实验中,化学平衡状态是否发生了变化?你是如何判断的?(2)反应物或生成物浓度的改变是怎样影响化学平衡状态的?(3)在一定温度下,当可逆反应达到平衡时,若浓度商增大或减小,化学平衡状态是否会发生变化?如何变化?Vt(时间)反应速率V正V逆V正=V逆达到平衡t1t2t3V正′V正=V逆′′建立新平衡′V逆增大c(反)2、浓度变化对化学平衡的影响aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)(1)图像平衡移动:正反应方向化学平衡aA+bBcC+dD浓度改变增大c(反)减小c(反)增大c(生)减小c(生)v-t图移动方向正向移动1、浓度变化对化学平衡的影响试一试(1)图像化学平衡aA+bBcC+dD浓度改变增大c(反)减小c(反)增大c(生)减小c(生)v-t图移动方向正向移动逆向移动逆向移动正向移动1、浓度变化对化学平衡的影响注意:若只改变反应物浓度或生成物浓度,则有一个点(未改变浓度)与原平衡点重合,不能断开(1)图像(2)结论:在其他条件不变的情况下,
增大反应物的浓度或减小生成物的浓度,平衡向正反应方向移动;
减小反应物的浓度或增大生成物的浓度,平衡向逆反应方向移动。1、改变固体或纯液体的量,平衡不移动。2、对于离子反应,只有改变实际参加反应的离子的浓度,平衡才移动。易错警示2、浓度对化学平衡的影响注意:增加固体或纯液体的量不能改变其浓度,也不能改变速率,所以υ正仍等于υ逆,平衡不移动。2、浓度变化对化学平衡的影响(3)规律在其他条件不变的情况下c反增加或c生减小,都可以使化学平衡向正反应方向移动c生增加或c反减小,都可以使化学平衡向逆反应方向移动CO+Hb·O2O2+Hb·CO(血液中的血红蛋白用Hb表示);血红蛋白与氧气的结合过程就涉及化学平衡移动。当吸入新鲜空气时,由于氧气浓度增大,Q>K,化学平衡逆向移动,使人体中的血红蛋白分子(Hb)与氧气分子结合,形成氧合血红蛋白分子Hb·O2
,满足生命活动的需要。血红蛋白分子示意图你知道吗?等温条件下,对于已达到化学平衡的反应,当改变反应物或生成物的浓度时,根据浓度商与平衡常数的大小关系,可以判断化学平衡移动的方向。当Q<K:反应向正方向进行v正>v逆Q=K:平衡不移动v正=v逆Q>K:反应向逆方向进行v正<v逆Q变化c改变K不变平衡移动(4)判断化学平衡移动的方向2、浓度变化对化学平衡的影响(4)应用在工业生产中,可适当增大廉价反应物的浓度,使化学平衡向正反应方向移动,可提高价格较高原料的转化率,以降低成本。平衡正向移动,CO浓度增大平衡不移动,CO浓度不变平衡逆向移动,CO浓度减小
可逆反应H2O(g)+C(s)CO(g)+H2(g)在一定条件下达到平衡状态,改变下列条件,能否引起平衡移动?CO的浓度有何变化?①增大水蒸气浓度②加入更多的碳③增加H2浓度学以致用
已知在氨水中存在下列平衡:NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-
(1)向氨水中加入MgCl2固体,平衡向
移动,
NH4+浓度
。(2)向氨水中加入浓盐酸,平衡向
移动,此时溶液中浓度减小的粒子有
。(3)向氨水中加入少量NaOH固体,平衡向
.移动,此时发生的现象是
。正反应方向增大正反应方向OH-、NH3·H2O、NH3逆反应方向有气体放出学以致用人体血液内的血红蛋白(Hb)易与O2结合生成HbO2,因此具有输氧能力,CO吸入肺中发生反应:CO+HbO2==O2+HbCO,37℃时,该反应的平衡常数K=220。HbCO的浓度达到HbO2浓度的0.02倍,会使人智力受损。据此,下列结论错误的是()A.CO与HbO2反应的平衡常数K=c(O2)·c(HbCO)/c(CO)·c(HbO2)B.人体吸入的CO越多,与血红蛋白结合的O2越少C.当吸入的CO与O2浓度之比大于或等于0.02时,人的智力才会受损D.把CO中毒的病人放入氧仓中解毒,其原理是使上述平衡向左移动C学以致用2NO2(红棕色)⇌N2O4(无色)实验体系压强减小体系压强增大现象混合气体颜色先变浅又逐渐变深混合气体颜色先变深又逐渐变浅结论又逐渐变深是因为生成了更多NO2(逆向)又逐渐变浅是因为消耗了更多NO2(正向)3、压强变化对化学平衡的影响其它条件不变的情况下,对有气体参与的可逆反应,当到达平衡时:增大压强(减小容器容积),化学平衡向气体体积缩小方向移动;减小压强(增大容器容积),化学平衡向气体体积增大方向移动。1、固体或液体物质的体积受压强影响很小,可忽略不计。当平衡混合物中都是固体或液体物质时,改变压强,化学平衡一般不发生移动。2、对等体积反应,压强改变,只改变速率,对化学平衡移动无影响。易错警示Q变化c变化K不变平衡移动V变化P变化(1)结论V正=V逆V正V逆t1
t(s)
V(mo.lL-1S-1)0t2V’逆V’正增大压强平衡状态Ⅰ平衡状态ⅡV”正=V”逆N2+3H22NH3
3、压强变化对化学平衡的影响(2)图像V正=V逆V正V逆t1t(s)
V(molL-1S-1)0t2V”正=V”逆V’逆V’正减小压强平衡状态Ⅰ平衡状态ⅡN2+3H22NH3
试一试:画出减小压强对该化学平衡的影响的图示可逆反应2NO2N2O4
CO2(g)+C(s)
2CO(g)温度改变加压减压加压减压v-t图3、压强变化对化学平衡的影响(2)图像改变压强时,υ正、υ逆均会发生变化,所以两个点与原平衡点断开在一密闭容器中,反应aA(g)bB(g)达到平衡后,保持温度不变,将容器体积扩大一倍,当达到新的平衡时,B的浓度是原来的60%,则A.平衡向逆反应方向移动了B.物质A的转化率减小了C.物质B的质量分数增加了D.a>bC学以致用在密闭容器中发生:N2(g)+3H2(g)
2NH3(g),⑴容积不变时,充入He气体,气体压强
反应物质浓度—————,反应速率————,化学平衡——————;⑵气体压强不变时,充入He气体,容器的体积________,各气体的浓度_____,反应速率———,化学平衡向——————
方向移动;不变不变不移动减小增大减小本质探究增大⑶容积不变时,充入NH3气体,气体压强
化学平衡——————方向移动。增大逆反应逆反应(3)充入“惰性气体”对化学平衡的影响保持体积不变充入惰性气体,平衡不移动恒温恒容恒温恒压保持压强不变充入惰性气体,平衡向气体体积增大的方向移动恒容不移动,恒压即减压3、压强变化对化学平衡的影响(4)用平衡常数解释:反应2NO2(红棕色)⇌N2O4(无色)达平衡之后,
改变压强平衡如何移动?Q<K,平衡向正反应方向移动3、压强变化对化学平衡的影响思考:一定温度下的密闭容器中,可逆反应2NO2(红棕色)⇌N2O4(无色)已达平衡后,先拉伸至原容器体积的2倍,达到平衡后,再恢复至原来的体积,作出此过程中P-t图。小尖角蕴含大道理已知反应:2NO2(红棕色)
N2O4(无色)△H<0。将一定量的NO2充入注射器中后封口,下图是在拉伸和压缩注射器的过程中气体透光率随时间的变化(气体颜色越深,透光率越小)。下列说法正确的是A.b点的操作是拉伸注射器B.d点:v(正)<v(逆)C.
c点与a点相比,c(NO2)增大,c(N2O4)减小D.
若不忽略体系温度变化,且没有能量损失,则T(b)>T(c)
B学以致用已知化学反应2A(?)+B(g)⇌2C(?),达到平衡,当增大压强时,平衡向逆反应方向移动,则A和C的状态可能是什么?C为g,A为s或l学以致用某温度时,一定压强下的密闭容器中发生反应:aX(g)+bY(g)⇌cZ(g)+dW(g),达平衡后,保持温度不变,压强增大至原来的2倍,当再达到平衡时,W的浓度为原平衡状态的1.8倍,下列叙述正确的是(
)A.平衡正移
B.(a+b)>(c+d)C.Z的体积分数变小
D.X的转化率变大C学以致用第二章化学反应速率与化学平衡第二节化学平衡
第四课时影响化学平衡的因素(2)V正=V逆≠0改变条件平衡1建立新平衡破坏旧平衡一段时间V正≠V逆′′化学平衡的移动不平衡平衡2V正=V逆≠0′′′′V正>V逆′′V正<V逆′′正移逆移速率改变可能导致我们回忆浓度和压强对平衡的影响:2NO2(红棕色)⇌N2O4(无色)△H=-56.9kJ/mol4、温度变化对化学平衡的影响实验放进热水中放进冰水中现象红棕色加深红棕色变浅结论升高温度,平衡逆向移动,NO2浓度增大降低温度,平衡正向移动,NO2浓度减小热水冰水
在其他条件不变的情况下:升高温度,化学平衡向吸热反应的方向移动;降低温度,化学平衡向放热反应的方向移动。浓度以及压强改变首先影响Q(浓度商),进而促使化学平衡移动;温度的改变首先影响的是K(平衡常数),进而促使化学平衡移动。Q不变T变平衡移动K变△H不变4、温度变化对化学平衡的影响(1)结论【例1】现有两个可逆反应,其平衡常数与温度的关系如下图所示,试问反应(1)和(2)分别对应哪个图像?(1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H<0(2)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)△H>0平衡常数温度ab结论:(1)温度升高,K值增大,正反应吸热
(2)温度升高,K值减小,正反应放热化学平衡
aA+bBcC+dDΔH>0(吸热)aA+bBcC+dDΔH<0(放热)温度改变升温降温升温降温速率与时间图象移动方向正向移动逆向移动逆向移动正向移动4、温度变化对化学平衡的影响(2)图像改变温度时,υ正、υ逆均会发生变化,所以两个点与原平衡点断开
1、在恒容密闭容器中发生N2+3H22NH3(正反应为放热反应)达到平衡后,其他条件不变,升高温度,则下列说法正确的是()A.V正减小、V逆增大B.V正和V逆均增大C.气体的平均相对分子质量减小D.气体的密度减小BC课堂检测2、在一定条件下,发生CO+NO2CO2
+NO的反应,达到化学平衡后,降低温度,混合物的颜色变浅,下列有关该反应的说法中正确的是()A.正反应为吸热反应B.正反应为放热反应C.降温后CO的浓度增大D.降温后各物质的浓度不变B课堂检测【例2】如图所示,三个烧瓶中分别充满NO2气体并分别放置在盛有下列物质的烧杯(烧杯内有水)中:在①中加入CaO,在②中不加其他任何物质,在③中加入NH4Cl晶体,发现①中红棕色变深,③中红棕色变浅。下列叙述正确的是(
)A.2NO2⇌N2O4是放热反应B.NH4Cl溶于水时放出热量C.①中平衡混合气的平均相对分子质量增大D.③中气体的压强增大A学以致用【例3】在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度T的关系如表:t℃ 700 800 830 1000 1200K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6回答下列问题:(1)该反应的化学平衡常数表达式为K=_________________
(2)该反应为_____反应(选填“吸热”、“放热”).(3)某温度下,物质的平衡浓度符合下式:3c(CO2)c(H2)=5c(CO)c(H2O),试判断此时的温度为______(4)若830℃时,向容器中充入1molCO、5molH2O,反应达到平衡后,其化学平衡常数K_____
1.0(大于、小于或等于)c(CO)c(H2O)/[c(CO2)c(H2)]吸热700℃等于学以致用(5)830℃,容器中的反应已达到平衡.在其他条件不变的情况下,扩大容器的体积.平衡_____(选填“向正反应方向”、“向逆反应方向”、“不”).(6)若1200℃,在某时刻平衡体系中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2mol/L、2mol/L、4mol/L、4mol/L,则此时上述反应的平衡移动方向为______________(正反应方向、逆反应方向或不移动)不逆反应方向【例3】在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度T的关系如表:t℃ 700 800 830 1000 1200K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6学以致用能量反应过程反应物生成物无催化剂有催化剂EaEa’△H催化剂对反应活化能的影响5、催化剂对化学平衡的影响催化剂能够同等程度地改变正、逆反应速率,对化学平衡的移动无影响,但使用催化剂能改变反应达到平衡所需的时间。思考:催化剂对化学平衡无影响,为什么在化工生产中常常使用催化剂呢?某密闭容器中发生如下反应:X(g)+3Y(g)⇌2Z(g)(正反应放热)上图表示该反应的速率(v)随时间(t)变化的关系,t2、t3、t5时刻外界条件有所改变,但都没有改变各物质的初始加入量。下列说法中正确的是
A.t2时加入了催化剂B.t3时降低了温度
C.t5时增大了压强D.t4~t5时间内转化率最低tt1v正v正vt2t3v正t4t5t6A学以致用其他条件不变时c反增大,平衡______;c反减小,平衡______;c生增大,平衡______;c生减小,平衡______。总结其他条件不变时增大压强向
的反应方向移动;减小压强向
的反应方向移动;其他条件不变时升高温度,平衡向
的方向移动;降低温度,平衡向
的方向移动其他条件不变时加入催化剂,______反应速率,平衡_______正移逆移逆移正移气体体积减少气体体积增大吸热反应放热反应加快不移动改变条件使平衡移动的瞬间曲线是连续的,则是物质浓度发生改变改变条件使平衡移动的瞬间曲线出现断点,则是温度改变或是压强改变改变条件反应速率变化但是平衡不移动,则是使用催化剂或是反应前后气体分子数不变的反应中压强改变看图技巧:解题技巧已知反应3A(g)+B(g)⇌2C(g)+2D(g)
ΔH<0,下图中,a、b曲线分别表示在不同条件下,A与B反应时D的体积分数随时间t的变化情况。若想使曲线b(实线)变为曲线a(虚线),可采取的措施有哪些?①增大A的浓度②升高温度③增大D的浓度④加入催化剂⑤恒温下,缩小反应容器体积⑥加入稀有气体,保持容器内压强不变平衡未发生移动,但是速率加快了。④⑤学以致用第二章化学反应速率与化学平衡第二节化学平衡
第五课时勒夏特列原理其他条件不变时c反增大,平衡______;c反减小,平衡______;c生增大,平衡______;c生减小,平衡______。温故知新其他条件不变时增大压强向
的反应方向移动;减小压强向
的反应方向移动;其他条件不变时升高温度,平衡向
的方向移动;降低温度,平衡向
的方向移动其他条件不变时加入催化剂,______反应速率,平衡_______正移逆移逆移正移气体体积减少气体体积增大吸热反应放热反应加快不移动充入“惰性气体”对化学平衡的影响保持体积不变充入惰性气体,平衡不移动恒温恒容恒温恒压保持压强不变充入惰性气体,平衡向气体体积增大的方向移动恒容不移动,恒压即减压温故知新现有反应:mA(g)+nB(g)pC(g),达到平衡后,当升高温度时,B的转化率增大;当减小压强时,混合体系中C的质量分数也减小,则(1)该反应的逆反应为_________热反应,且m+n_________p(填“>”“=”“<”)。(2)减压使容器体积增大时,A的质量分数_________。(填“增大”“减小”或“不变”,下同)(3)若加入B(体积不变),则A的转化率_________,B的转化率_________。(4)若升高温度,则平衡时B、C的浓度之比将______。学以致用放>增大增大减小减小现有反应:mA(g)+nB(g)pC(g),达到平衡后,当升高温度时,B的转化率增大;当减小压强时,混合体系中C的质量分数也减小,则(5)若加入催化剂,平衡时气体混合物的总物质的量_________。(6)若B是有色物质,A、C均无色,则加入C(体积不变)时混合物颜色_______,而维持容器内压强不变,充入氖气时,混合物颜色_______(填“变深”“变浅”或“不变”)。学以致用不变变深变浅在密闭容器中,一定条件下,进行如下反应:NO(g)+CO(g)1/2N2(g)+CO2(g)ΔH=-373.2kJ·mol-1,达到平衡后,为提高该反应的速率和NO的转化率,采取的正确措施是()A.加催化剂同时升高温度B.加催化剂同时增大压强C.升高温度同时充入N2D.降低温度同时增大压强学以致用B选项改变条件新平衡与原平衡比较A升高温度X的转化率变小B增大压强X的浓度变小C充入一定量YY的转化率增大D使用适当催化剂X的体积分数变小学以致用A勒夏特列原理条件改变平衡移动方向平衡移动结果浓度C反↑C生↓增大压强升高温度正移正移向体积减小方向移动向吸热反应方向移动反应物浓度降低生成物浓度增大体系压强减小体系温度降低改变影响平衡的一个条件(浓度、温度、压强)平衡就向能够削弱这种改变的方向移动。勒夏特列原理条件改变平衡移动方向平衡移动结果浓度C生↑C反↓减小压强降低温度逆移逆移向体积增大方向移动向放热反应方向移动生成物浓度降低反应物浓度增大体系压强增大体系温度升高1、定义存在动态平衡(为可逆反应)因为某些条件变化使动态平衡发生了移动四、勒夏特列原理
如果改变影响平衡的一个因素(如温度、压强、及参加反应的物质的浓度),平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。
对着干原理2、适用对象1、用勒夏特列原理解释:除去Cl2(HCl)为什么要用饱和食盐水?思考2、能否用勒夏特列原理解释:H2(g)+Br2(g)2HBr(g)加压时颜色加深?3、注意(1)平衡移动的方向为“减弱”外界条件变化的方向(2)平衡移动的结果只是“减弱”了外界条件的变化三、勒夏特列原理勒夏特列原理中的“减弱”不等于“消除”,更不是“扭转”
平衡移动不能将外界影响完全消除,只能减弱4、“减弱”下列事实不能用勒夏特列原理解释的是A用浓氨水和氢氧化钠固体快速制取氨气B在硫酸亚铁溶液中加入少量铁粉以防Fe2+氧化C实验室中常用排饱和食盐水的方法收集氯气D将CO中毒的病人迅速抬到空气新鲜的地方或放入高压氧舱中解毒学以致用BN2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol
思考在工业生产中,可以通过以下途径来提高合成氨的产率。请利用有关知识分析采取这些措施的原因1.向反应器中注入过量N2。2.在高压下进行反应。3.及时移去液氨。学以致用练习1、下列能用勒夏特列原理解释的是()A.溴水中存在下列平衡Br2+H2OHBr+HBrO,
加入AgNO3溶液后,溶液颜色变浅B.工业上由氢气和氮气合成氨是在较高温度下进行的C.SO2催化氧化成SO3的反应,需要使用催化剂D.H2、I2、HI平衡混和气加压后颜色变深A学以致用练习2、下列不能用勒夏特列原理解释的是()A、用加压的方法促进CO2在水中的溶解B、合成氨工业用铁触媒作催化剂C、红棕色的NO2加压后颜色先变深再变浅D、实
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