3、2化学反应中的平衡.ppt

1、3、2 化学反应中的平衡,一、化学反应有快有慢,二、化学反应速率,1、概念：,用单位时间内反应物浓度的减小或生成物浓度的增大来定量地表示。,2、意义：化学反应速率是表示化学反应快慢的物理量。,3、计算公式：,4、各物理量的单位： 反应物(或生成物)浓度： 反应时间 ： 化学反应速率：,mol/L,s，min，h 等,mol . L-1.s-1 , mol . L-1.min-1等,=,在2 L 的密闭容器中，通入1mol N2 和3mol H2 ，一定条件下发生反应，3min 后测得容器内N2 为 0.4 mol , 求反应速率（分别以N2、H2、NH3来表示反应速率）。,【练习】,0.1 m

2、ol/(L. min) 0.3 mol/(L. min) 0.2 mol/(L. min),5、说明：,（1）化学反应速率是指某一时间段内的平均反应速率，不是瞬时反应速率。,（2）在同一化学反应中，选用不同物质来表示反应速率时，可能有不同速率数值，但都可表示同一反应的速率，所以必须指明是何种物质的化学反应速率。,（3）在同一化学反应中，不同物质的化学反应速率之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。,m:n:p:q,、在2L密闭容器中，发生3A+B = 2C 的反应，若最初加入A和B都是4mol， A的平均反应速率是0.12mol/(L.s)，则10s后容器中的B的物质的量浓度是（） A、1

3、.6mol /L B、2.8mol /L C、3.2mol /L D、3.6mol/L,【练习】,D,A,反应A+3B=2C + 2D 在不同条件下反应速率分别为： VA=0.15mol /(L.min) VB=0.6mol /(L.min) VC=0.4mol /(L.min) VD=0.15mol /(L.min) 则该反应进行的最快的是（） A. B. C. D. E.,【练习】,C,比较反应速率快慢，首先转化为同种物质表示的速率,化学反应速率是受到一定条件影响的,三、影响化学反应速率的因素,反应物性质（内因）,反应条件（外因）,固体颗粒大小,浓 度,压 强,温 度,催化剂,2）浓度对化

4、学反应速率的影响,规律2：其他条件不变时，增大反应物的浓度，可以增大反应速率；减小反应物的浓度，可以减小化学反应的速率。,外界条件对化学反应速率的影响,1）固体表面积对化学反应速率的影响,规律1：其他条件不变时，增大固体反应物的表面积(即固体颗粒越细小），可以增大反应速率。,问题：增大气体或固体或纯液体反应物的浓度，化学反应速率都会增大吗？,3）温度对化学反应速率的影响。,规律3：其他条件不变时，升高温度，可以增大反应速率；降低温度，可以减慢反应速率。,【说明】,1、温度改变，对任何反应的速率都产生影响，无论是放热还是吸热反应。,2、温度改变，对可逆反应能同时改变正逆反应速率，但程度不同。一般

5、对吸热反应的影响更大。,4）催化剂对化学反应速率的影响,规律4：在其他条件不变时，催化剂可以改变化学反应的速率。正催化剂：能够加快反应速率的催化剂。 负催化剂：能够减慢反应速率的催化剂。,【说明】,1、催化剂具有选择性。,2、对于可逆反应，使用催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率。,3、如不特意说明，指正催化剂。,4、催化剂有一定的活化温度。,5、催化剂中毒现象。,规律5：对于有气体参加的反应，若其他条件不变，增大压强，反应速率加快；减小压强，反应速率减慢。,5）压强对反应速率的影响,【说明】,当改变容器内压强，而有关反应的气体浓度没有变化时，则反应速率不变。如：向容积不变的密闭容器中通入惰性

6、气体。,6）其他如光照、电磁波、超声波、溶剂的性质等，也会对化学反应的速率产生影响。,四、化学平衡的特征,1、可逆反应：,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,叫做可逆反应。,举例：,特征：,可逆反应总是不能进行到底，得到的总是反应物与生成物的混合物。,例如：在一密闭容器里，分别加入0.01mol/L的 H2和I2，加热至445，能发生什么反应？,不平衡状态,化学平衡状态（动态平衡）,(1) 定义,化学平衡状态，就是指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，反应混合物中各成分的含量保持不变的状态。,注意三点,前提（适用范围）：可逆反应,内在本质：v(

7、正)= v(逆) 0,外在标志：反应混合物中各成分 的含量保持不变。,2、化学平衡状态,(2) 化学平衡状态的特征, 动：动态平衡（v(正)= v(逆) 0）, 等：v(正)= v(逆) 0, 定：反应混合物中各成分的含量保持不变。, 变：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。,如何判断化学平衡?,(1)单位时间内A2、B2 生成AB的分子数与分解的AB的分子数相等：,已达平衡,(2)单位时间内生成2xmolAB的同时生成了x molA和xmolB,已达平衡,(3)一定温度时密闭容器中A2、B2、AB的分子数之比不再改变,已达平衡,(4)一定温度时密闭容器中A2、B2、AB的物质的

8、量分数或者质量分数或者各气体的体积分数不再改变,已达平衡,(5)外界条件不变时，A2、B2、AB浓度不随时间变化而变化,已达平衡,(6)外界条件不变时，A2、B2的转化率保持不变,已达平衡,(7)温度一定时，单位时间内放出一定热量同时吸收同等的热量，即体系温度不再改变,已达平衡,(8)体系颜色不再改变,已达平衡,(9)体系平均式量不再改变 (10)体系压强不再改变 (11)体系分子总数不再改变 (12)体系密度不再改变,不一定达到平衡,不一定达到平衡,不一定达到平衡,不一定达到平衡,除18项外，还有以下各项也为平衡状态的标志：,(9)体系平均式量不再改变 (10)体系压强不再改变 (11)体系

9、分子总数不再改变 (12)体系密度不再改变,3、化学平衡的移动,反应条件改变，引起V正 V逆,速率、各成分的含量和浓度与原平衡比较，均发生变化。,方向,原因：,结果：,V正 V逆 ： 平衡向正反应方向移动。反应物浓度减小，产物浓度增大。,V正 V逆 ： 平衡向逆反应方向移动。反应物浓度增大，产物浓度减小。,V正 = V逆 ： 平衡不移动。,4、影响化学平衡的条件,【实验】书本52页探究实验,（1）浓度对化学平衡的影响,在其他条件不变的情况下：增大反应物浓度或减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动；增大生成物浓度或减小反应物浓度，平衡向逆反应方向移动。,在生产上，往往采用增大容易取得的或成本较低的

10、反应物浓度的方法，使成本较高的原料得到充分利用。,应用：,2SO2 + O2 2SO3,增大反应物的浓度对化学平衡的影响的 v-t 图,t1,t2,t3,（2）压强对化学平衡的影响,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,会使平衡向着气体体积增大的方向移动.（适用于反应前后体积不等的可逆反应）,1、反应前后气态物质的总体积没有变化的可逆反应，增大或减小压强不能使化学平衡移动。例：,2HI(g) H2(g) + I2(g),增大压强，体积减小，浓度同等程度增大，颜色变深，但平衡不移动。,2、没有气体参与的反应，压强改变，浓度不变，平衡不移动。,3、在恒

11、温恒容的密闭容器中充入惰性气体，平衡不移动。,增大压强对下列两个化学平衡的影响图象分析,t1,t2,t3,t1,t2,(3) 温度对化学平衡的影响,结论：其它条件不变的情况下，温度升高，平衡向吸热反应方向移动；温度降低，平衡向放热反应方向移动。,(4) 催化剂： 在可逆反应中，催化剂能够同等程度地增加正反应速率和逆反应速率，因此它对化学平衡和移动没有影响（即不能改变达到化学平衡状态后的反应混合物的百分组成）。但能缩短到达平衡所需的时间。,时间,反应速率,t1,t2,如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强、温度等），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。,讨论1,向正反应方向,变淡,向正反应方向

12、,先变深后变浅,不移动,变深,向逆反应方向,变深,不移动,不变,六、平衡转化率,平衡转化率 =,（分子、分母的单位须相同）,转化率越大，说明可逆反应进行得越完全， 生产的效率越高。,【说明】,【练习1】书本53页练习,【练习2】书本54页讨论,七、化学平衡常数（简称平衡常数）,1、定义：,在一定温度下的可逆反应，当达到化学平衡时，把生成物浓度指数幂的乘积除以反成物浓度指数幂的乘积，得到的比值是一常数，这一常数称为该反应的化学平衡常数。,2、符号：,用“K”表示。,3、表达式：,（1）c(A)、c(B)、c(C)、c(D)都是平衡浓度，单位mol/L,【说明】,（2）在有气态物质参加的反应中，有

13、固体或纯液体物质参加反应时，固体、纯液体浓度视为1，不写入表达式中。,（3）水的浓度：, 在稀的水溶液中进行的反应：水的浓度看作为1。, 在非水溶液中的反应，则水的浓度要写入表达式中。 如：酯化反应中生成的水。,（4）K值必须注明温度 。,（5）K值与反应方程式书写形式有关：,K2 =,=,k32,4、K值的特点：,对于同一个反应，K值只与温度有关，而与浓度、压强、催化剂等无关。无论反应物的浓度如何改变，也不管反应是由左至右或由右至左，所得平衡常数都一样。,5、K值的应用：,（1）K值越大，可逆反应的程度越大，转化率越高。,（2）预测反应进行的方向：,QK ： 平衡向逆反应方向移动 QK ：

14、平衡向正反应方向移动,【讨论】书本55页讨论1、2.,6、平衡转化率与化学平衡常数K的关系：,（1）K只与温度有关，与反应物的起始浓度无关，不仅与外界条件有关，与反应物的起始浓度也有关。,（2）K值越大，一般也越大；越大，K值不一定越大。,（3）值变化，K值不一定变化。,7、化学平衡与勒夏特列原理应用,（1）应用浓度对平衡的影响，可提高某反应物的转化率。,增大某一反应物的浓度，可以提高另一反应物的转化率，故在生产中常采用增大价廉易得原料的浓度，使成本较高的原料得到充分利用；但应注意，被增大浓度的反应物，其本身转化率反而降低。,（2）在已达平衡的气体可逆反应中，若加入与任何气体都不反应的稀有气体

15、，平衡是否移动有两种可能：, 若为定温、定容容器，加入稀有气体将导致气体的总压强增大，但因体积未变，各原有气体的浓度也未变，故平衡不移动。, 若为定温、定压容器，加入稀有气体，要维持恒压则体积必须增大，即降低各原有气体的浓度，平衡向气体体积变大的方向移动。,（3）在气体可逆反应中，起始压强和平衡压强有如下关系：,在恒温、恒容条件下，密闭容器中，反应前后的压强之比等于反应前后气体的总物质的量之比，即：,（4）若反应有固体、纯液体物质参加，则固体、纯液体物质量的增多或减少对平衡移动没有影响。,（5）勒夏特列原理适用于一切动态平衡，包括固体物质的溶解平衡、化学平衡、弱电解质的电离平衡、盐类的水解平衡

16、等平衡体系，非平衡体系不能运用此原理。,（6）依据气体平均相对分子质量的变化判断平衡移动的方向。,若体系中各物质全是气体（反应前后气体总物质的量相等的可逆反应除外），在定温下加压，若气体混合物平均相对分子质量加大，则平衡向气体体积缩小的方向移动。,如果平均相对分子质量增大，平衡向生成C方向移动。,（7）根据勒夏特列原理，若确定平衡向正反应方向移动，产物的浓度不一定增加，产物在反应混合物中所占的百分含量不一定增大，转化率不一定提高。,如平衡体系,8、化学平衡图像问题认识图像的方法：,（1）一看面：横、纵坐标的含义；函数关系。 二看线：坐标中曲线的变化；函数的增减性、斜率等。 三看点：曲线上的原点

17、、交点、拐点、特殊点等的含义。,（2）遇到有两个变量（如温度和压强）的图像。应先让其中一个条件不变，分析另一个条件变化时对y轴的影响，然后再综合起来解决问题。,B,C,八、合成氨工业,1、合成氨的适宜条件,【讨论】,从反应速率和化学平衡两方面看，选择什么样的操作条件才有利于提高生产效率和降低成本呢？,从速率看: 温度高、压强大（即N2、H2浓度大）都会提高反应速率；,从化学平衡看，温度低、压强大都有利于提高N2和H2的转化率。,【小结】合成氨的适宜条件：,压强：2050MPa,温度：500左右,催化剂：铁触媒,浓度：及时分离液氨，不断补充N2、H2,2、合成氨工业简述：,（1）原料气的制备、净化和压缩：,一是将空气液化，蒸发，使它分离为N2和O2,二是将空气中的O2跟碳作用：C + O2 = CO2，再除去CO2,H2 ：,将水蒸气通过赤热的煤层（或焦炭层）：,原料气的净化,用压缩机压缩至高压,（2）氨的合