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化學反應(yīng)原理 第二章化學反應(yīng)速率和化學平衡 第三節(jié)化學平衡 思考 20 時 將一塊質(zhì)量為40g的NaCl晶體投入到100g水中 充分攪拌 至固體不再溶解為止 靜置 經(jīng)過相當長的時間后 發(fā)現(xiàn)NaCl晶體質(zhì)量不再發(fā)生變化 但NaCl晶體的形狀可能發(fā)生改變 為什么 什么是飽和溶液 在一定溫度下 在一定量的溶劑里 不能再溶解某種溶質(zhì)的溶液 叫做這種溶質(zhì)的飽和溶液 飽和溶液中溶質(zhì)的溶解過程完全停止了嗎 沒有 以NaCl溶解于水為例 NaCl溶解的速率與溶解在水中的NaCl結(jié)晶析出晶體的速率相等 v溶解 v結(jié)晶 v溶解 v結(jié)晶 v溶解 v結(jié)晶 即 溶解速率 結(jié)晶速率達到了溶解的平衡狀態(tài) 一種動態(tài)平衡 那么 可逆反應(yīng)的情況又怎樣呢 可逆反應(yīng) 正反應(yīng) 從左向右進行的反應(yīng) 逆反應(yīng) 從右向左進行的反應(yīng) 在同一條件下向正反應(yīng)方向進行的同時又向逆反應(yīng)方向進行的反應(yīng) 用表示 例 H2 I22HI 可逆反應(yīng)的特點 同一條件下正逆反應(yīng)同時進行 可逆反應(yīng)通常不能進行到底 反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不能達到100 反應(yīng)體系中得到的總是反應(yīng)物與生成物的混合物 單位時間反應(yīng)物濃度的減少或生成物濃度的增加 單位時間反應(yīng)物濃度的增加或生成物濃度的減少 決定于生成物濃度 決定于反應(yīng)物濃度 正反應(yīng)速率 逆反應(yīng)速率 相等 時間 速率 1 定義 化學平衡狀態(tài) 就是指在一定條件下的可逆反應(yīng)里 正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等 反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài) 注意三點 前提 適用范圍 可逆反應(yīng) 內(nèi)在本質(zhì) v 正 v 逆 0 外在標志 反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變 如何判斷可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài) 或達到平衡的標志 可逆反應(yīng) 2 化學平衡狀態(tài)的特征 1 動 動態(tài)平衡 v 正 v 逆 0 2 等 3 定 5 逆 4 變 v 正 v 逆 反應(yīng)混合物中各組分的濃度保持不變 條件改變 原平衡被破壞 在新的條件下建立新的平衡 v正 v逆1 同一物質(zhì)2 消耗 生成 含量保持不變 1 物質(zhì)的量2 物質(zhì)的量濃度3 體積分數(shù) 1 不同物質(zhì)2 一正一逆3 速率之比等于計量數(shù)之比 在500 釩觸媒的作用下 某密閉容器中反應(yīng)2SO2 O22SO3 H 0達到化學平衡狀態(tài)時的標志是 ASO2的消耗速率等于SO3的生成速率BSO2的生成速率等于SO2的消耗速率CSO2的消耗速率等于O2消耗速率的2倍DSO3的生成速率等于O2生成速率的2倍 BD 在一定溫度下 可逆反應(yīng)A g 3B g 2C g 達到平衡的標志是 A C的生成速率與C的分解速率相等B 單位時間生成nmolA 同時生成3nmolBC 單位時間生成B的速率 與生成C的速率相等D 單位時間生成nmolA 同時生成2nmolC AD 下列說法可以證明反應(yīng)N2 3H22NH3已達平衡狀態(tài)的是 A 1個N N鍵斷裂的同時 有3個H H鍵形成B 1個N N鍵斷裂的同時 有3個H H鍵斷裂C 1個N N鍵斷裂的同時 有6個N H鍵斷裂D 1個N N鍵斷裂的同時 有6個N H鍵形成 AC 百分含量 質(zhì)量分數(shù) 某一組分的質(zhì)量 總質(zhì)量 物質(zhì)的量分數(shù) 某一組分的物質(zhì)的量 總物質(zhì)的量 體積分數(shù) 某氣體組分的體積 總體積 物質(zhì)的量分數(shù) 下列說法中可以充分說明反應(yīng) P g Q g R g S g 在恒溫恒容下已達平衡狀態(tài)的是 A P Q R S的濃度不再變化 B P Q R S的分子數(shù)比為1 1 1 1 C 反應(yīng)容器內(nèi)氣體總物質(zhì)的量不再變化 D 混合氣體的壓強不再變化 E 氣體的平均分子量不再變化 F 各組分的質(zhì)量分數(shù)不再改變 G 混合氣體的密度不再變化 AF 對于不同類型的可逆反應(yīng) 某一物理量不變是否可作為平衡已到達的標志 取決于該物理量在到達平衡前 后是否發(fā)生變化 若是則可 否則 不行 下列說法中可以充分說明反應(yīng) 在恒溫恒容下已達平衡狀態(tài)的是 A P Q R S的濃度不再變化 B P Q R S的分子數(shù)比為2 1 1 1 C 反應(yīng)容器內(nèi)氣體總物質(zhì)的量不再變化 D 混合氣體的壓強不再變化 E 氣體的平均分子量不再變化 F 各組分的質(zhì)量分數(shù)不再改變 G 混合氣體的密度不再變化 2P g Q g R g S g ACDEF 下列說法中可以充分說明反應(yīng) A s 3B g 2C g D g 在恒溫恒容下已達平衡狀態(tài)的是 A 混合氣體的壓強不再改變 B 氣體的平均分子量不再改變 C 各組分的質(zhì)量分數(shù)不再改變 D 混合氣體的密度不再改變 BCD 下列說法中可以充分說明反應(yīng) A g 3B g 2C g D g 在恒溫恒容下已達平衡狀態(tài)的是 A 混合氣體的壓強不再改變 B 氣體的平均分子量不再改變 C 各組分的質(zhì)量分數(shù)不再改變 D 混合氣體的密度不再改變 ABC 下列說法中可以充分說明反應(yīng) A g 3B g 2C g 2D g 在恒溫恒容下已達平衡狀態(tài)的是 A 混合氣體的壓強不再改變 B 氣體的平均分子量不再改變 C 各組分的質(zhì)量分數(shù)不再改變 D 混合氣體的密度不再改變 C 在一定溫度下的恒容容器中 當下列物理量不再發(fā)生變化時 表明反應(yīng) A s 3B g 2C g D g 已達平衡狀態(tài)的是 其中只有B氣體有顏色 A 混合氣體的壓強B 混合氣體的密度C 氣體的平均分子量D 氣體的顏色 BCD ACD D 在一定溫度下的固定體積的密閉容器中 下列敘述不是可逆反應(yīng)A g 3B g 2C g 2D s 達到平衡的標志的是 C的生成速率與C的分解速率相等 單位時間內(nèi)生成amolA 同時生成3amolB A B C的濃度不再變化 A B C的百分含量不再變化 混合氣體的總壓強不再變化 混合氣體的物質(zhì)的量不再變化 單位時間內(nèi)消耗amolA 同時生成3amolB A B C D的分子數(shù)之比為1 3 2 2A B C D A B C 在恒溫下 固定容積的密閉容器中 有可逆反應(yīng)2SO3 g 2SO2 g O2 g 可用來確定該反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)的是 A 容器內(nèi)壓強不隨時間改變而改變B SO3的消耗速率與SO2的生成速率相等C 正反應(yīng)生成SO2的速率與逆反應(yīng)生成SO3的速率相等D 容器內(nèi)混合氣體的密度不再改變 AC 在一定溫度下 達到平衡的標志是 A 單位時間內(nèi)生成nmolH2 同時生成nmolI2B 容器內(nèi)總壓強不再變化C 單位時間內(nèi)生成2nmolHI 同時生成nmolH2D 當時 C 下列說法中可以充分說明反應(yīng) P g Q g R g S g 在恒溫下已達平衡狀態(tài)的是 A 反應(yīng)容器內(nèi)壓強不再變化B P和S的生成速率相等C 反應(yīng)容器內(nèi)P Q R S四者共存D 反應(yīng)容器內(nèi)總物質(zhì)的量不隨時間變化而變化 B 復習 1 可逆反應(yīng)有哪些特點 2 什么叫 反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行 3 如何理解一個可逆反應(yīng)中 v正 v逆 4 可逆反應(yīng)進行方向與正逆反應(yīng)速率有何聯(lián)系 如何理解 定義 可逆反應(yīng)中 舊化學平衡被破壞 新化學平衡建立過程 叫做化學平衡的移動 v正 v逆 v正 v逆 0 條件改變 平衡1不平衡平衡2 建立新平衡 破壞舊平衡 v正 v逆 0 一定時間 二 化學平衡的移動 思考與交流 有哪些條件能改變化學平衡呢 1 濃度對化學平衡的影響 P26 溶液橙色加深 溶液黃色加深 現(xiàn)象分析 Cr2O72 H2O2CrO42 2H 橙色黃色 增大c H c Cr2O72 增大 平衡逆向移動 減小c H 平衡正向移動 結(jié)論 增大生成物的濃度平衡向逆反應(yīng)方向移動 結(jié)論 減小生成物的濃度平衡向正反應(yīng)方向移動 溶液黃色加深 c CrO42 增大 溶液橙色加深 實驗探究 P27實驗2 6 FeCl3 3KSCNFe SCN 3 3KCl現(xiàn)象 溶液變成紅色 紅色 A 加少量FeCl3的紅色加深 B 加少量KSCN的紅色也加深 無色 黃色 無色 思考 加少量NaOH溶液顏色有何變化 有紅褐色沉淀生成 溶液紅色變淺 實驗結(jié)論 在其他條件不變時 增大反應(yīng)物或減小生成物的濃度化學平衡向正反應(yīng)方向移動減小反應(yīng)物或增大生成物的濃度化學平衡向逆反應(yīng)方向移動 向右移動 向左移動 原因分析 運用濃度對化學反應(yīng)速率的影響以及化學平衡的建立等知識 解釋濃度對化學平衡的影響 t2 v 正 v 逆 v 逆 v 正 t3 平衡狀態(tài) 增大反應(yīng)物濃度 速率 時間關(guān)系圖 原因分析 增加反應(yīng)物的濃度 v正 v逆 平衡向正反應(yīng)方向移動 當減小反應(yīng)物的濃度時 化學平衡將怎樣移動 速率 時間關(guān)系圖 討論 減小反應(yīng)物濃度 平衡逆向移動 v 逆 v 正 結(jié)論 減小反應(yīng)物的濃度 v正 v逆 平衡向逆反應(yīng)方向移動 減小生成物濃度 平衡正向移動 v 正 v 逆 v正 增大生成物濃度 平衡逆向移動 v 逆 v 正 圖象連續(xù) 為什么 濃度對化學平衡移動的幾個注意點 對平衡體系中的固態(tài)和純液態(tài)物質(zhì) 其濃度可看作一個常數(shù) 增加或減小固態(tài)或液態(tài)純凈物的量并不影響v正 v逆的大小 所以化學平衡不移動 只要是增大濃度 不論增大的是反應(yīng)物濃度 還是生成物濃度 新平衡狀態(tài)下的反應(yīng)速率一定大于原平衡狀態(tài) 減小濃度 新平衡狀態(tài)下的速率一定小于原平衡狀態(tài) 反應(yīng)物有兩種或兩種以上 增加一種物質(zhì)的濃度 該物質(zhì)的平衡轉(zhuǎn)化率降低 而其他物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率提高 改變濃度后 速率 時間圖象是連續(xù)的 對于離子反應(yīng) 只有改變實際參加反應(yīng)的離子的濃度才能改變平衡 應(yīng)用 在工業(yè)生產(chǎn)中適當增大廉價的反應(yīng)物的濃度 使化學平衡向正反應(yīng)方向移動 可以提高價格較高原料的轉(zhuǎn)化率 以降低生產(chǎn)成本 練習 可逆反應(yīng)H2O g C s CO g H2 g 在一定條件下的恒容容器中達到平衡狀態(tài) 改變下列條件 能否引起平衡移動 CO的濃度有何變化 增大水蒸氣濃度 加入更多的碳 增加H2濃度 平衡正向移動 CO濃度增大 平衡不移動 CO濃度不變 平衡逆向移動 CO濃度減小 小結(jié) 增加固體或純液體的量不能改變其濃度 也不能改變速率 所以v 正 仍等于v 逆 平衡不移動 已知在氨水中存在下列平衡 NH3 H2O NH3 H2O NH4 OH 1 向氨水中加入MgCl2固體 平衡向移動 OH 濃度 NH4 濃度 2 向氨水中加入濃鹽酸 平衡向移動 此時溶液中濃度減小的粒子有 3 向氨水中加入少量NaOH固體 平衡向 移動 此時發(fā)生的現(xiàn)象是 正反應(yīng)方向 減小 增大 正反應(yīng)方向 OH NH3 H2O NH3 逆反應(yīng)方向 有氣體放出 課堂練習 2 溫度對化學平衡的影響P28 實驗探究 實驗2 7 2NO2 g N2O4 g H 56 9kJ mol 紅棕色 無色 混合氣體受熱顏色變深 遇冷顏色變淺 現(xiàn)象 討論 A 混合氣體受熱顏色變深 說明 B 混合氣體遇冷顏色變淺 說明 NO2濃度增大 平衡向逆反應(yīng)方向移動 NO2濃度減小 平衡向正反應(yīng)方向移動 結(jié)論 在其它條件不變的情況下 A 溫度升高 會使化學平衡向著吸熱反應(yīng)的方向移動 B 溫度降低 會使化學平衡向著放熱反應(yīng)的方向移動 分析 A 混合物受熱時 速率均增大 但v 吸 v 放 故平衡向吸熱反應(yīng)方向移動 B 混合物遇冷 速率均減少 但v 吸 v 放 故平衡向放熱反應(yīng)方向移動 其他條件不變時 若正反應(yīng)為放熱反應(yīng) 能否畫出溫度升高時的v t圖象 t2 v 正 v 逆 v 逆 v 正 升高溫度 正反應(yīng)是放熱反應(yīng) 速率 時間關(guān)系圖 2NO2N2O4 注意 溫度對平衡的影響 圖像具有不連續(xù)性 為什么 溫度對平衡影響 速率 時間關(guān)系圖 升溫對吸熱反應(yīng)有利 降溫對放熱反應(yīng)有利 已知可逆反應(yīng)2SO2 O22SO3的正反應(yīng)為放熱反應(yīng) 升高溫度產(chǎn)生的影響是 A v 正 增大 v 逆 減小B v 正 v 逆 不同程度增大C v 正 減小 v 逆 增大D v 正 v 逆 同等程度增大 B 練習 已知高溫下反應(yīng) 正反應(yīng)為吸熱反應(yīng) 要使混合氣體顏色加深 可采取的方法是 A 保持容積不變 加入HBr g B 降低溫度 C 升高溫度 D 保持容積不變 加入H2 g AC 2HBr g H2 g Br2 g 3 壓強對化學平衡的影響 NH3 隨著壓強的增大而增大 即平衡向正反應(yīng)的方向移動 實驗數(shù)據(jù) 解釋 說明 增大壓強 正逆反應(yīng)速率均增大 但增大倍數(shù)不一樣 平衡向著氣體體積縮小的方向移動 加壓 體積縮小 濃度增大 正反應(yīng)速率增大逆反應(yīng)速率增大 v正 v逆 平衡向正反應(yīng)方向移動 1 先決條件 2 結(jié)論 對于反應(yīng)前后氣體體積發(fā)生變化的化學反應(yīng) 在其它條件不變的情況下 增大壓強 減小容器體積 會使化學平衡向著氣體體積縮小的方向移動 減小壓強 增大容器體積 會使化學平衡向著氣體體積增大的方向移動 體積縮小 即氣體分子數(shù)目減少體積增大 即氣體分子數(shù)目增多 說明 v mol L 1 s 1 0 t2 v 正 v 逆 v 逆 v 正 增大壓強 3 速率 時間關(guān)系圖 注意 壓強對平衡的影響 圖像具有不連續(xù)性 為什么 速率 時間關(guān)系圖 v 正 v 逆 增大壓強 正逆反應(yīng)速率均增大 但增大倍數(shù)一樣 v 正 v 逆 平衡不移動 t2 規(guī)律 對于反應(yīng)前后氣體總體積相等的可逆反應(yīng) 改變壓強只改變化學反應(yīng)速率 而對平衡無影響 增大壓強 容器體積減小 濃度同等程度增大 顏色變深 但平衡不移動 壓強對化學平衡的影響 注意 對于反應(yīng)前后氣體總體積相等的反應(yīng) 改變壓強對平衡無影響 平衡混合物都是固體或液體的 改變壓強不能使平衡移動 壓強的變化必須改變混合物濃度 才有可能使平衡移動 正向移動 不移動 逆向移動 逆向移動 不移動 思考 對于反應(yīng) 和 增大壓強 縮小容器體積 時 平衡沒有移動 但正逆反應(yīng)速率有無變化 如何變化 課堂練習 壓強對化學平衡的影響 判斷壓強引起平衡移動的思路 壓強如何改變 壓強變化是否引起濃度變化 濃度改變則引起速率的變化速率變化后 若導致v正 v逆時平衡移動若v正 v逆時 則平衡不移動 不移動 逆向移動 向平衡體系3H2 g N2 g 2NH3 g 恒容時 充入Ne 則平衡 恒壓時 充入Ne 則平衡 壓強對化學平衡的影響 實驗探究2NO2 g N2O4 g 現(xiàn)象 2體積 紅棕色 1體積 無色 A 加壓混合氣體顏色先深后淺 B 減壓混合氣體顏色先淺后深 壓強對化學平衡的影響 2NO2 g N2O4 g 2體積 紅棕色 1體積 無色 討論 A 當加壓氣體體積縮小時 混合氣體顏色先變深是由于 后又逐漸變淺是由于 B 當減壓氣體體積增大時 混合氣體顏色先變淺是由于 后又逐漸變深是由于 NO2濃度增大 NO2濃度減小 平衡向正反應(yīng)方向移動 平衡向逆反應(yīng)方向移動 一定量的混合氣體在密閉容器中發(fā)生反應(yīng) mA g nB g pC g 達到平衡后 溫度不變 將氣體體積縮小到原來的1 2 達到平衡時 C的濃度為原來的1 8倍 則下列說法正確的是 A m n pB A的轉(zhuǎn)化率降低C 平衡向正反應(yīng)方向移動D C的體積分數(shù)增加 B 課堂練習 練習 1 下列反應(yīng)達到化學平衡時 增大壓強 平衡是否移動 向哪個方向移動 移動的根本原因是什么 2NO g O2 g 2NO2 g CaCO3 s CaO s CO2 g H2O g C s CO g H2 g H2O g CO g CO2 g H2 g H2S g H2 g S s 2 恒溫下 反應(yīng)aX g bY g cZ g 達到平衡后 把容器體積壓縮到原來的一半且達到新平衡時 X的物質(zhì)的量濃度由0 1mol L增大到0 19mol L 下列判斷正確的是 A a b cB a b cC a b cD a b c A 4 催化劑對化學平衡的影響 催化劑同等程度地加快正 逆反應(yīng)速率 v正 v逆 對化學平衡無影響 加催化劑 b v逆 v正 催化劑能縮短平衡到達的時間 向正反應(yīng)方向移動 向逆反應(yīng)方向移動 向體積縮小方向移動 向體積增大方向移動 向吸熱方向移動 向放熱方向移動 向減弱這種改變的方向移動 反應(yīng)物濃度減小 反應(yīng)物濃度增大 體系壓強減小 體系壓強增大 體系溫度減小 體系溫度增大 減弱這種改變 規(guī)律 改變一個條件 總結(jié) 改變反應(yīng)條件時平衡移動的方向 催化劑對化學平衡無影響 能縮短平衡到達的時間 平衡移動原理 勒夏特列原理 如果改變影響平衡的條件之一 如溫度 壓強 以及參加反應(yīng)的化學物質(zhì)的濃度 平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動 注意 是 減弱 這種改變 不是 消除 這種改變 只有單個條件改變 才能應(yīng)用 多個條件改變就要具體問題具體分析 勒沙特列原理適用于任何動態(tài)平衡體系 如 溶解平衡 電離平衡等 未平衡狀態(tài)不能用此來分析 勒夏特列原理 紅棕色 無色 思考與交流 討論 試比較以下三種狀態(tài)下的溫度關(guān)系 改變溫度前混合氣體溫度T1 改變溫度后瞬時氣體溫度T2 改變溫度達新平衡后混合氣體溫度T3 升溫 降溫 T2 T3 T1 T1 T3 T2 2NO2 g N2O4 g 2體積 紅棕色 1體積 無色 思考與交流 P2 P3 P1 P1 P3 P2 討論 試比較以下三種狀態(tài)下的壓強關(guān)系 改變壓強前混合氣體壓強p1 改變壓強后瞬時氣體壓強p2 改變壓強達新平衡后混合氣體壓強p3 加壓 減壓 課堂練習 下列事實中不能用平衡移動原理解釋的是 A 密閉 低溫是存放氨水的必要條件 B 實驗室用排飽和食鹽水法收集氯氣 C 硝酸工業(yè)生產(chǎn)中 使用過量空氣以提高NH3的利用率 D 在FeSO4溶液中 加入鐵粉以防止氧化 D 課堂練習 已建立化學平衡的某可逆反應(yīng) 當改變條件使化學平衡向正反應(yīng)方向移動時 下列有關(guān)敘述正確的是 生成物的百分含量一定增加 生成物的產(chǎn)量一定增加 反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率一定增大 反應(yīng)物濃度一定降低 正反應(yīng)速率一定大于逆反應(yīng)速率 使用了合適的催化劑A B C D B