6-2化学平衡.ppt

1、化学平衡,1、化学平衡状态的概念、特征 2、平衡常数、转化率 3、化学平衡状态的判断依据与方法 4、等效平衡原理 5、化学平衡移动 6、化学平衡图像题、计算题,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）,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,对象：可逆反应,一、化学平衡状态的概念与特征,2、化学平衡状态的特征,(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

2、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。,(1)逆：研究对象可逆反应。,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),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

3、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) CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(l),注意：书写平衡常数关系式的规则,K=c(CO2),K=c(CO)/c(CO2) c(H2),再如: 稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度也不必写在平衡关系式中，如：Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H+,K=c(CrO42-)2c(H+)2/c(Cr2O72-),又如：非水溶液中的反应，如有水生成或有水参加反应，此时水的浓度不可视为常数，必须表示在平衡关系式中。如酒精和醋酸的液相反应C2H5OH+CH3COOH CH3C

4、OOC2H5+H2O K=c(CH3COOC2H5)c(H2O)/(cC2H5OHcCH3COOH),例 N2 (g) + 3 H2 (g) 2NH3 (g) K1 = 1.60 10 5 1/2N2 (g) + 3/2 H2 (g) NH3 (g) K2 = 3.87 10 2 K1 K2 ， K1 = K22,2)同一化学反应，可以用不同的化学反应式来表示，用不同的化学反应方程式表示时，其对的平衡常数的表达式亦不同，但它们之间相互关联。,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

5、) N2O4 2NO (g) +O2(g) N2O4 (g),平衡常数的单位 浓度的单位为molL-1 K的单位为(molL-1)n；,对于反应: mA (g)+nB(g) pC(g)+qD(g),3.平衡常数的单位,(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;,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

6、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K105，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,

7、用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观，常用平衡转化率来表示反应限度。,6、转化率与平衡转化率（）,转化率：反应进行的过程中已反应掉了的反应物占反应物总量的百分比。,注意： 1、反应物A的平衡转化率是该条件最大转化率。 2、反应物的转化率可以用于表一个反应的进行程度。 3、反应物的转化率受外界条件（温度和浓度）的影响。 4、当反应物以反应方程式前的计量数的比例加入时，该反应的各反应物的转化率相等。,标志： （1）、比正逆。v正v逆0； （2）、比前后。反应混合物中各组分的体积分数、物质的量分数、质量分数不再发生变化； （3）、比K、Qc,三、化学平衡的标志,QC k， 未达平衡，逆向进行。,Q

8、C = k, 达平衡，平衡不移动。,QC k, 未达平衡，正向移动。,例2 化学平衡状态的判断：,平衡,平衡,平衡,不一定,平衡,不一定,不一定,不一定,平衡,不一定,平衡,不一定,平衡,不一定,四、等效平衡状态,1、等效平衡状态涵义：某一可逆反应，在一定条件（T、c、p）下，经过不同的途径建立平衡时，各组分的百分含量（质量百分含量、体积分数、物质的量分数）对应相等的状态互称为等效平衡状态（简称等效平衡）。,2、等效平衡的类型及判断 等同平衡（T、V、量相等） 等效平衡（T、P、量倍比）,例1：在等温等容积的条件下，可逆反应：2SO2+O22SO3由以下三种情况建立平衡： 2摩SO21摩O2

9、平衡 2摩SO3 平衡 a摩SO2b摩O2c摩SO3 平衡,问：1前两种反应和达到平衡时，体系中各物质的体积分数是否相等？,2若达到平衡时，体系中各物质的体积分数与相同，则a，b，c应满足什么条件？,答案：相同,答案:a+c=2;b+c/2=1,在恒温恒压下，对气体物质参加的反应，只要起始反应物之间物质的量之比相等，达到平衡时，各物质在体系中的体积百分数相等，即平衡为等效平衡。,2、恒压等效平衡,思考：对于反应前后气体相同的可逆反应，如H2+I2=2HI,其等同平衡与等效平衡的变化。,总论： 恒容建立起等同平衡 恒压建立起等效平衡 注意特殊情况：前后气体体积相等可逆反应，等容也可以等效。,1m

10、olH2 2mol I2,2molH2 4mol I2,2molH2 4mol I2,恒温恒容,平衡1,恒温恒压,平衡2,恒温恒容,平衡3,五、化学学平衡移动,当改变已经达到化学平衡的可逆反应的条件时,平衡状态被破坏,随反应的进行重新达到新平衡的过程叫做化学平衡移动。 勒夏持列原理：如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强和温度等），平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。 其中包含： 影响平衡的因素：浓度、压强、温度三种； 原理的适用范围：只适用于一项条件发生变化的情况（即温度或压强或一种物质的浓度），当多项条件同时发生变化时，情况比较复杂； 平衡移动的结果：只能减弱（不可能抵消）外界条件的变

11、化。 、平衡移动：是一个“平衡状态不平衡状态新的平衡状态”的过程。一定条件下的平衡体系，条件改变后，可能发生平衡移动。,1.化学平衡移动的概念,平衡移动原理（只改变一个条件）,化学平衡状 态 正=逆,外界条件改变 引起速率变化,正逆,正=逆,正逆,正逆,向右移动,不 移 动,向左移动,原因,方向,结果,过程分析,结果分析,2从正、逆反应速度是否相等判断：,3从浓度商和平衡常数分析： 对于一个一般的可逆反应：mA + nB pC + qD，在平衡状态时，平衡常数 K大于105时，反应基本完全。 非平衡状态时有浓度商 当Q = K时，平衡； 当Q K时，逆移。 欲破坏化学平衡状态，必须使Q K，,

12、4.影响化学平衡的条件,浓度、压强、温度、催化剂等。,c(反应物）增大，v正突增为v正， v逆不变，出现 v正 v逆，平衡正移，使v正渐减， v逆渐增，直至v正 v逆 时平衡， 且此时有v正 v逆 v正 v逆。 转化率：对于反应 mA(g)nB(g) pC(g)qD(g) 若增大的是c(A),则A的转化率减小，B的转化率增大,(1)、浓度,t2,V”正 = V”逆,V逆,V,正,t3,平衡状态,增大反应物浓度,速率-时间关系图：,原因分析:,增加反应物的浓度, V正 V逆，平衡向正反应方向移动；,结论：在其他条件不变，增大反应物浓度，平衡朝正反应方向移动；减小反应物浓度，平衡朝逆反应方向移动。

13、,在其他条件不变，减小生成物浓度，平衡朝正反应方向移动；增大生成物浓度，平衡朝逆反应方向移动。,注意:,影响化学平衡移动的浓度，而不是质量、物质的量或体积； 对于溶液中进行的离子反应，改变不参加反应的离子浓度，化学平衡一般不移动； 浓度的改变不一定会引起化学平衡的移动；,如：FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl，增加c (K+)或c (Cl-)，不会影响化学平衡。,如:对气体分子数不变的反应,同等程度地增大或减小各物质的浓度,化学平衡不移动。,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V(正)仍等于V(逆)，平衡不移动。,例：CO(g)H2O(g) CO2(g

14、)H2(g) 起始时各加入1mol的CO(g)和H2O(g)，平衡时，四种物质的物质的量相等， 求平衡常数 K 和CO(g)、H2O(g) 的转化率 若再加入2mol H2O(g)，求平衡后CO(g)、H2O(g) 的转化率。,速率-时间关系图：,小结：正在上向向正移动，逆在上向逆向移动。,图象连续？为什么？,增大反应物,减少生成物,减少反应物,增大生成物,（2）、压强,其他条件不变，增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动；减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动。,只有压强的变化引起反应物质的浓度变化时，化学平衡才有可能移动； 平衡移动过程中速率的变化情况（结合平衡移动方向分析） 对于某些物质

15、，压强的变化可能改变其聚集状态；,压强对化学平衡的影响,aA(g)+bB(g) cC(g),速率-时间关系图,压强对化学平衡的影响,注意 对于反应前后气体总体积相等的反应，改变压强对 平衡无影响；,例：对如下平衡 A(气) B (气) 2C (气) D (固),V正,V逆,0,t1,t2,V正= V逆,t3,加压对化学平衡的影响,V正,V逆,0,t1,t2,V正= V逆,t3,减压对化学平衡的影响,压强对化学平衡的影响,注意 对于反应前后气体总体积相等的反应，改变压强对 平衡无影响； 平衡混合物都是固体或液体的，改变压强不能使平 衡移动； 压强的变化必须改变混合物浓度（即容器体积有变 化）才能

16、使平衡移动。,(3)、温度,注：升高温度同时加快正逆反应速率，但吸热反应的速率增加的更多，故升温使可逆反应向吸热反应方向移动。即温度对吸热反应的速率影响更大。,2NO2 (g) N2O4 (g) H0,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。,温度对化学平衡的影响：,速率-时间关系图,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,0,t1,t2,V正= V逆,t3,正的对化学平衡的影响,V正,V逆,0,t1,t2,V正= V逆,t3,负的

17、对化学平衡的影响,(4)催化剂,5、难点分析,如果平衡向正反应方向移动，反应物转化率一定会增大吗？,不一定。这要看平衡向正反应方向移动是由什么条件引起的。如果是通过改变温度、压强或减小生成物浓度引起的平衡右移，则反应物的转化率一定增大。 如果是向体系中增加某种反应物的量，造成平衡向正反应方向移动，则转化率的变化要具体分析：,如果平衡向正反应方向移动，正一定增大吗？,不一定。因为平衡向正反应方向移动的原因是：正 逆，尽管正 减小，但只要满足正 逆平衡就向正反应方向移动。,若 m+n=p+q,则化学平衡不受压强影响,上述恒温恒压、恒温恒容两情况都不会使化学平衡移动,对于一个已达到平衡的可逆反应，向

18、其反应体系中充入惰性气体，平衡发生移动吗？,恒温恒容条件下，充入惰性气体，压强虽然增大，但各物质的浓度均不变，故平衡不移动； 恒温恒压条件下，充入惰性气体，压强虽然不变，但体积增大，各物质的浓度减小，平衡向气体体积增大的方向移动。,化学平衡中的图像问题,化学平衡中的常见图像 浓度时间图 速率时间图 某物质的转化率(或百分含量)-时间-温度(或压强)图 某物质的转化率(或百分含量)-温度-压强图,六、化学学平衡中的图像题,五看图像 一看面：即明确横纵坐标的意义（有几个变量）； 二看线：了解线的走向和变化趋势； 三看点：即起点、交点、终点、拐点与极值点等； 四看辅助线：如等温线、等压线、平衡线等；

19、 五看量的变化：如浓度、温度、压强的变化等。,分析判断 根据到达平衡的时间长短，结合化学反应速率理论判断温度的高低或压强的大小； 根据图像中量的变化判断平衡移动的方向，结合平衡移动原理，分析可逆反应的特点（是气体分子数增大还是减小的反应；或是吸热还是放热反应); 定一议二：若图像中有三个量，要先固定一个自变量，再讨论另外两个量之间的关系；思维要全面，要注意变换定量与变量，最后下综合结论。,图像题是化学平衡中的常见题型，这类题目是考查自变量（如时间、温度、压强等）与因变量（如物质的量、浓度、百分含量、转化率）之间的定量或定性关系。,1、浓度 - 时间图：,可用于： 1)写出化学反应方程式： 2)

20、求反应物的转化率：,A+2B 3C,A的转化率=33.3% B的转化率=66.7%,1)写出化学反应方程式： 2)求反应物的转化率：,例：,练：,5A 3B+2C,A的转化率=62.5%,浓度 - 时间图的关键： 写出反应方程式 A、何为反应物、生成物 B、反应物、生成物计量数关系 C、是否为可逆反应 计算反应物的转化率 计算某物质的化学反应速率,2、速度-时间图：,可用于： 1) 表示反应速率的变化和化学平衡的移动。 2) (已知反应)判断引起平衡移动的因素。,增大反应物浓度,正,引起平衡移动的因素是 ，平衡 将向 方向移动。,减小生成物浓度,正,已知对某一平衡改变温度时有如下图变化，则温度

21、的变化是 (升高或降低)，平衡向 反应方向移动，正反应是 热反应。,升高,正,吸,对于mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)，改变压强时有如下图变化，则压强变化是 (增大或减小)，平衡向 反应方向移动，m+n (、=)p+q。,增大,逆,对于反应A(g)+3B(g) 2C(g)+D(g)(正反应放热)有如下图所示的变化，请分析引起平衡移动的因素可能是什么？并说明理由。,由于v正、v逆均有不同程 度的增大，引起平衡移动 的因素可能是 a.升高温度 b.增大压强。根据反应方 程式，升高温度平衡向逆反应方向移动，与图示相符；增大压强平衡向正反应方向移动，与图示不相符。故此题中引起平衡移动的因

22、素是升高温度。,对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)有如下图所示的变化，请分析t1时的改变因素可能是什么？并说明理由。,由于v正、v逆相同程 度的增大，t1时的改变因素可能是 a.加入(正)催化剂 b.当m+n=p+q时增大压强。 平衡没有移动。,速率 - 时间图的关键： 看出反应速率的变化 判断化学平衡的移动方向 判断影响化学反应速率和化学平衡的因素,3、某物质的转化率(或百分含量)-时间-温度(或压强)图：,对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),T1T2;,P1P2;,正反应吸热,m+np+q,对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),P1

23、P2,m+n=p+q,对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),P1P2;,T1T2;,m+np+q,正反应吸热,某物质的转化率(或百分含量)-时间-温度(或压强)图的关键： 判断温度（或压强）的大小 学会“定一议二”法。,4、某物质的转化率(或百分含量)-温度压强图：,对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),正反应放热,正反应吸热,m+np+q,m+np+q,在以密闭容器中进行的反应,mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),m+n=pq,正反应吸热,对于2A(g)+B(g) C(g)+3D(g)(正反应吸热)有如下图所示的变化，图中Y轴可能表示： A、B

24、物质的转化率 B、正反应的速率 C、平衡体系中的A% D、平衡体系中的C%,A、D,某物质的转化率(或百分含量)-温度-压强图的关键： 学会“定一议二”法，找出条件改变对平衡的影响。,在一固定体积的容器中，在一定条件下发生反应A(s)2B(g) 2C(?)。且达到化学平衡。当升高温度时，容器内气体的密度随温度的变化如图所示,A.若C是气体，正反应是放热反应 B.若C是气体，正反应是吸热反应 C.若C是非气体，正反应是放热反应 D.若C是非气体，正反应是吸热反应,5、其它：,正反应吸热,正反应吸热,正反应放热,m+np+q,对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),1、反应3A(g

25、) 3B(?)+C(?)；H0，随着温度的升高，气体平均相对分子质量有变小趋势，则下列判断正确的是 A . B和C可能都是固体 B . B和C一定都是气体 C . 若C为固体，则B一定是气体 D . B和C可能都是气体,2、在一个固定容积的密闭容器中充入2molNO2，一定温度下建立如下平衡：2NO2N2O4，此时平衡混合气中NO2的体积分数为x%，若再充入1mol N2O4，在温度不变的情况下，达到新的平衡时，测得NO2的体积分数为y%，则x和y的大小关系正确的是 Axy B.xy C.x=y D.不能确定,CD,A,常见易错题讲解,3、反应NH4HS(s) NH3(g)+H2S(g)在某温

26、度下达到平衡。下列各种情况下，不能使平衡发生移动的是 A恒温、恒容时通入SO2气体 B移走一部分NH4HS固体 C容积不变，充入氮气 D充人氮气，保持压强不变,BC,4、可逆反应mA(g)+nB pC(g)+qD中，A和C都是无色气体，达平衡后，下列叙述正确的是（ ） A若增加B的量，平衡体系颜色加深，说明B必是气体。 B增大压强，平衡不移动，说明m+n一定等于p+q. C升温，A的转化率减小，说明正反应是吸热反应. D若B是气体，增大A的量，A、B转化率并不都增大。,AD,5、反应A+2B 2C；H0，已知C是气体，达平衡后同时升高温并降低压强，又达到新的平衡，若后次平衡时混合物中C的含量与

27、前次平衡时相同，则下列推断正确的是（ ） AA不一定是气态物质 BA一定是气态物质 CB一定不是气态物质 DB一定是气态物质,6、A、B、C、D表示易溶于水的弱电解质分子或离子，量在水溶液中存在下列化学平衡，加水稀释后，平衡向正方向转动的是（ ） AA+B C+DBA+B C+H2O CA+H2O C+DDA+2B+H2O C+D,AC,C,吸热,bc,830,8、在一个容积固定的反应器中，有一可左右滑动的密闭隔板，两侧分别进行如图所示的可逆反应，各物质的起始加入量如下：A、B、C均为4mol，D为6.5mol，F为2.0mol，设E为x mol。当x在一定范围内变化时，均可通过调节反应器的温度，使两侧反应都达到平衡，并且隔板恰好处于反应器的正中位置，请填写以下空白： 若x4.5，则右侧反应在起始时向 （填正反应或逆反应）方向进行，欲使起始反应维持向该反应方向进行，则x的最大取值应小于mol； 若x分别为4.5和5.0，则在这两种情况下，当反应达平衡时，A的物质的量 （填“相同”、“不同”或“无法确定”），其理由是,正,7.0,不同,因为这两种情况是在两个不同温度下达到化学平衡的，平衡状态不同，所以物质的量也不同。,9、反应C