化学平衡(正式)

第二节化学反应的方向和限度《化学反应速率和化学平衡》正

逆

相等

质量或浓度

反应物

生成物

逆

减小

减小

增大

增大

相等

保持不变

正反应速率=逆反应速率

质量（或浓度）A4.化学平衡状态的判断同一物质

物质的量浓度

质量分数

物质的量分数

体积分数

反应物的转化率

1．直接判断依据是

是

是

不一定

是

是

不一定

不一定

是

不一定

是

不一定

类型判断依据平衡状态气体密度①m＋n≠p＋q，恒温恒压时，密度保持不变平衡②m＋n＝p＋q时，密度保持不变不一定温度体系温度一定(其他不变)平衡颜色反应体系内有色物质的颜色一定平衡②⑥⑨⑥⑦⑧⑨⑩

AA【例2】

下列说法中可以充分说明反应:

P(g)+Q(g)R(g)+S(g),在恒温下已达平衡状态的是（）A.反应容器内压强不随时间变化B.P和S的生成速率相等C.反应容器内P、Q、R、S四者共存D.反应容器内总物质的量不随时间而变化BA.1个N≡N键断裂的同时,有3个H－H键形成B.1个N≡N键断裂的同时,有3个H－H键断裂C.1个N≡N键断裂的同时,有6个N－H键断裂D.1个N≡N键断裂的同时,有6个N－H键形成ACA.1个N≡N键断裂的同时,有3个H－H键形成B.1个N≡N键断裂的同时,有3个H－H键断裂C.1个N≡N键断裂的同时,有6个N－H键断裂D.1个N≡N键断裂的同时,有6个N－H键形成BC三、化学平衡移动

1．概念可逆反应达到平衡状态以后，若反应条件(如浓度，压强，温度等)发生了变化，原平衡被破坏，会建立新的平衡。这种由原平衡状态向新平衡状态变化的过程，叫做化学平衡的移动。2.过程1第3讲>

＝

<

1、浓度对化学平衡的影响四、影响化学平衡移动的因素：（1）结论：当其他条件不变时，增大反应物浓度或减小生成物浓度，化学平衡向————反应方向移动；增大生成物浓度或减小反应物浓度，化学平衡向————反应方向移动。正逆强调：气体或溶液浓度的改变会引起反应速率的变化，纯固体或纯液体用量的变化不会引起反应速率改变，化学平衡不移动思考：1、某温度下，反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)达到平衡后，增加或移去一部分碳固体，化学平衡移动吗？为什么？(2)浓度引起平衡移动的相关图象①增大反应物浓度0Vtt1V(正)V(逆)V(正)V(逆)②减小生成物浓度0Vtt1V(正)V(逆)V(正)V(逆)③增大生成物浓度V(逆)0Vtt1V(正)V(逆)V(正)④减小反应物浓度V(逆)V(正)0Vtt1V(正)V(逆)2.压强对化学平衡的影响(1)结论：②平衡混合物中只涉及固体或液体的反应，改变压强，平衡不会移动。（反应中有气体参加。）③对于反应前后气体总体积不变（△V=0

）的可逆反应，只改变压强，平衡不移动。在其他条件不变情况下，增大压强，平衡向气体分子数减少的方向移动；减少压强，平衡向气体分子数增大的方向移动。(2)说明:

①压强对化学平衡的影响实质上是浓度对平衡的影响。(3)压强引起平衡移动的相关图象①当

m+n＞p+q时：Vt0V(正)V(逆)V(正)V(逆)Vt0V(正)V(逆)V(逆)V(正)①增大压强②减小压强反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)改变压强，v缩变化程度大②当

m+n＜p+q时：Vt0V(正)V(逆)V(逆)V(正)③增大压强④减小压强Vt0V(正)V(逆)V(正)V(逆)反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)vtv’正=v’逆v正=v逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)③当m+n=p+q时：（4）惰性气体对化学平衡的影响①恒温、恒压时，充入惰性气体体积增大→浓度减小→相当于增大容积,减小压强②恒温、恒容时，充入惰性气体体积不变→浓度不变→反应速率不变，平衡不移动.对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，充入惰性气体，不论什么情况，平衡都不会移动讨论：在N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)密闭反应体系中，充入He气体：⑴容积不变时，反应物质浓度—————，反应速率————，化学平衡——————；⑵压强不变时，各气体物质的浓度—————，化学平衡向—————

方向移动不变不变不移动减小逆反应3、温度对化学平衡的影响

在其它条件不变的情况下，升高温度,平衡向吸热反应方向移动。降低温度,平衡向放热反应方向移动。【实验2－5】温度对平衡的影响：2NO2

N2O4（正反应放热）实验现象：温度升高，混合气体颜色加深，——————————，平衡向——————方向移动；温度降低，混合气体颜色变浅，————————————，平衡向——————方向移动NO2浓度增大逆反应NO2浓度减小正反应V正=V逆V正V逆t1t（s）V（molL-1S-1）0T2升温V”正=V”逆V’逆V‘正.温度对化学平衡的影响：4、催化剂对化学平衡的影响：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。V（molL-1S-1）V正=V逆t1T(s)0V’正=V’逆催化剂对可逆反应的影响：5、化学平衡移动原理——勒夏特列原理原理：如果改变影响平衡的一个条件（浓度、温度、压强等），化学平衡就向减弱这种改变的方向移动⑴、此原理只适用于已达平衡的体系⑵、平衡移动方向为减弱外界条件的方向。例如：增大浓度，平衡移向减小这种浓度的方向；增大压强，向减小压强方向移动。说明：⑶、“减弱”的含义：平衡移动的结果只是减弱了外界条件的改变，而不能完全抵消外界条件的变化量，更不会超越这种变化。①若N2的平衡浓度为amol/L，其他条件不变时，充入N2使其浓度增大到bmol/L后平衡向

方向移动，达到新平衡后，N2的浓度为cmol/L，则a、b、c的大小为

；②若平衡体系的压强为P1，之后缩小反应体系体积使压强增大到P2，此时平衡向——————方向移动，达到新平衡后体系的压强为P3，则P1、P2、P3的大小为

；③若平衡体系的温度为T1，之后将温度升高到T2，此时平衡向——————方向移动，达到新平衡后体系的温度为T3，则T1、T2、T3的大小为

。正反应a＜c＜b正反应P1＜P3＜P2逆反应T1＜T3＜T2讨论：反应N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)△H<0达到化学平衡，改变下列条件，根据反应体系中的变化填空：即：平衡移动的结果是减弱改变而不是抵消改变。五.化学平衡常数个常数称为化学平衡常数简称平衡常数。用K表示。1.定义

对于反应:

mA+nB

pC+qDc(C)·c(D)pqc(A)·c(B)mnK=2.表达式3.单位∴K的单位为(mol·L-1)

n；

n=(p+q)-(m+n)在一定温度下的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※当浓度的单位为

mol·L-1，称标准平衡常数，标准平衡常数不写单位

4.化学平衡常数的特点(1)化学平衡常数只与温度有关，与压强、起始浓度、起始反应方向均无关。(2)纯固体纯液体浓度固定，不能写在平衡关系式中。CaCO3(s)

CaO(s)+CO2(g)

例如：K=Fe3O4(s)+4H2(g)

高温3Fe(s)+4H2O(g)c(CO2))H(c)OH(c2424K=Cr2O72-+H2O

2CrO42-+2H+K=)Cr2O72-(c)CrO42-(c2)H+(c2(3)平衡常数与方程式书写方法有关。K1

=K32N2+3H22NH32NH3N2+3H2N2+H2NH31232K1)H(c)N(c)NH(c23232=K2)NH(c)H(c)N(c32232=K1=1/K2K3)H(c)N(c)NH(c//2232213=K1

=1/K2

=K32③②①化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变。若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。5.化学平衡常数的应用(1)、判断反应的吸放热情况若升温K增加，K只与温度有关若升温K减小，例题：不同温度时，反应:H2(g)+I2(g)2HI(g),的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面可逆反应的正方向:ΔH____0<该反应正方向为____反应。该反应正方向为____反应。ΔH___0ΔH___0吸热>放热<(2)、判断反应进行的程度；K值越大，表示反应进行的程度越大，反应物转化率也越大。一般来说，反应的平衡常数K≥105，认为正反应进行得较完全；K≤10-5则认为这个反应的正反应很难进行(逆反应较完全）。说明:①平衡常数数值大，并不代表此温度下反应速率快。H2(g)+Br2===2HBr(g)K=2.2×1018298K时K也很大，但由于速度太慢，常温时，几乎不发生反应。②平衡常数数值极小的反应，说明正反应在该温度下不可能进行，如:N2+O2

2NO

K=10-30(298K)

所以常温下用此反应固定氮气是不可能的。因此没有必要在该温度下进行实验，以免浪费人力物力也不代表常温下很容易发生。

Qc＜K，

Qc=K，

Qc

＞K，(3)、判断反应进行的方向；Qc=

[c(C)]p[c(D)]q

[c(A)]m[c(B)]n

浓度商：mA+nB

pC+qD

[c(C)]p[c(D)]q

[c(A)]m[c(B)]n

K=反应向正方向进行反应达到平衡状态反应向逆方向进行题解例：高炉炼铁中发生的基本反应如下:

FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)

已知1100℃，K=0.263

某时刻测得高炉中c(CO2)=0.025mol·L-1，c(CO)=0.1mol·L-1

在这种情况下△化学平衡常数.应用(3)此时化学反应速率是V正______V逆(填“大于”、“小于”或“等于”)，其原因是____________________。(1)该反应是否处于平衡状态_______(填“是”或“否”)，(2)反应向________进行？（填“正向”或“逆向”）否正向大于略化学平衡常数.应用△Qc=

[c(CO2)][c(CO)]解：FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)=

0.025mol·L-1

0.1mol·L-1=0.025已知1100℃，K=0.263某时刻测得高炉中c(CO2)=0.025mol·L-1，c(CO)=0.1mol·L-1

QcK，反应向正方向进行＜返回6.化学平衡常数的计算(1)已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平衡转化率例题1：在某温度下，将H2(g)和I2(g)各0.1mol混合物充入10L的密闭容器中，充分反应达到平衡时，测得[H2]=0.0080mol/L，求：(1)反应的平衡常数(2)其它条件不变，充入的H2(g)和I2(g)各0.2mol,求达平衡时各物质的平衡浓度。化学平衡常数.计算（2）已知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率。例题2:在2L的容器中充入1molCO和1molH2O(g),发生反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)800℃时反应达平衡,若k=1.求：（1）CO的平衡浓度和转化率。（2）若温度不变，上容器中充入的是1molCO和2molH2O(g)，CO和H2O(g),的平衡浓度和转化率是多少。（3）若温度不变，上容器中充入的是2molCO和4molH2O(g)，CO和H2O(g),的平衡浓度和转化率是多少。（4）若温度不变，要使CO的转化率达到90%，在题干的条件下还要充入H2O(g)物质的量为多少。△化学平衡常数.计算起始

相同

相同

条件

途径

C

B

D

七、化学反应进行的方向1．自发过程(1)含义：在一定条件下，不需要借助外力作用就能自发进行的过程．(2)特点①体系趋向于从

状态转变为

状态(体系对外部

或

热量)．②在密闭条件下，体系有从

转变为

的倾向性(无序体系更加稳定)．高能量低能量做功放出有序无序2．化学反应方向的判据(1)焓判据放热过程中体系能量

，ΔH

0，具有自发进行的倾向，但有些吸热反应也可以自发进行，故只用焓变判断反应方向不全面．降低＜(2)熵判据①熵：量度体系

程度的物理量，符号为

.②熵的大小：同种物质，三种状态下，熵值由大到小的顺序为

．③熵判据体系的混乱度

，ΔS

0，反应有自发进行的倾向．但有些熵减的过程也能自发进行，故只用熵变来判断反应方向也不全面．混乱S(g)＞S(l)＞S(s)增大＞S(3)复合判据——自由能变化①符号：

，单位：②公式：ΔG＝③应用恒温、恒压下，判断化学反应自发性的判据，不仅与焓变和熵变有关，还与温度有关，可推出下列关系式：a．当ΔH＜0，ΔS＞0时，ΔG

0，反应一定自发进行．b．当ΔH＞0，ΔS＜0时，ΔG

0，反应不可自发进行．c．当ΔH＞0，ΔS＞0或ΔH＜0，ΔS＜0时，反应是否能自发进行与

有关．ΔGkJ·mol－1ΔH－TΔS＜＞温度2．能自发进行的反应一定能实际发生吗？提示：不一定．化学反应方向的判据指出的仅仅是在一定条件下化学反应自发进行的趋势，并不能说明在该条件下反应是否实际发生，还要考虑化学反应的快慢问题.2．下列说法中，正确的是(

)A．化学反应总是伴随着能量变化B．能够自发进行的反应不一定都是放热反应C．只有放热反应才能够自发进行D．能够自发进行的反应就一定能够发生并完成解析：化学反应一定伴随能量变化，A项正确；吸热反应也可以自发进行，B项正确，C项错误；能够自发进行的反应不一定能够发生，D项错误．答案：ABΔHΔSΔH－TΔS反应情况－＋永远是负值在任何温度下过程均自发进行＋－永远是正值在任何温度下过程均非自发进行＋＋低温为正高温为负低温时非自发高温时自发－－低温为负高温为正低温时自发高温时非自发3.焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)ΔH＝－444.3kJ·mol－1

ΔS＝－280.1J·mo