选修4化学平衡

第二章化学反应速率和化学平衡教师：吴一骧复习：什么叫可逆反应？可逆反应有哪些特点？在相同条件下，既能向正反应方向进行，同时，又能向逆反应方向进行的化学反应，叫做可逆反应。思考：化学反应速率研究反应的快慢，研究一个化学反应还需要讨论哪些内容？可逆反应的特点：①同一条件、同时反应、方向对立②不可能完全转化还需要研究化学反应进行的程度——化学平衡第三节化学平衡讨论：可逆反应为什么有“度”的限制？“度”是怎样产生的？分析：在一定温度下，将一定质量的蔗糖溶于100mL水的过程如右图，蔗糖在溶解时，一方面，蔗糖分子不断离开蔗糖表面扩散到水中，另一方面，溶液中的蔗糖分子又不断在未溶解的蔗糖表面聚集成为晶体。蔗糖晶体蔗糖溶液溶解结晶过程分析：①开始时，v溶解—————，v结晶＝———②然后，v溶解—————，v结晶——————最大0逐渐减小逐渐增大③最后，v溶解——v结晶＝建立溶解平衡，形成饱和溶液，即溶解的蔗糖的质量与结晶的蔗糖质量相等，固体质量不再减少了。讨论：在一定条件下，达到溶解平衡后，蔗糖晶体的质量和溶液的浓度是否变化？溶解和结晶过程是否停止？晶体质量和溶液的浓度不会发生改变，但溶解和结晶过程并未停止，v溶解＝v结晶，蔗糖溶解多少则结晶多少。“度”（限度）的产生—消耗量等于生成量，量上不再变化一、化学平衡的建立过程在反应CO+H2OCO2+H2中，将0.01molCO和0.01molH2O(g)通入1L密闭容器中，反应一段时间后，各物质浓度不变。1、反应刚开始时：反应物浓度————，正反应速率————，生成物浓度为————，逆反应速率为——。最大最大00逐渐减小逐渐减小逐渐增大逐渐增大2、反应过程中：反应物浓度———————，正反应速率———————，生成物浓度——————，逆反应速率————3、一定时间后，必然出现V正反应速率＝V逆反应速率···vtv正v逆v’正＝v’逆t14、t1时刻后，v正＝v逆,即正反应消耗的反应物的量与逆反应生成的反应物的量相等，反应物和生成物的浓度不再发生变化——化学平衡二、化学平衡1、概念：在外界条件不变的情况下，可逆反应进行到一定的程度时，V正反应速率=V逆反应速率，化学反应进行到最大限度，反应物和生成物的浓度不再发生变化，反应混合物处于化学平衡状态，简称化学平衡⑴反应条件：2、化学平衡的性质：温度、压强、浓度等不变可逆反应，不可逆反应一般不会出现平衡状态——条件不变是基础⑵研究对象：——可逆反应是前提⑶本质：v正＝v逆即同一物质消耗速率与生成速率相等——速率相等是实质⑷现象：反应混合物组成成分的浓度保持不变——浓度不变是标志注意：平衡时，反应混合物各组成成分的物质的量浓度、百分含量恒定，但不相等。同时，平衡状态下，反应体系的压强恒定、反应混合气体的相对分子质量恒定3、化学平衡的特征：逆、动、等、定、变、同⑴逆：研究的对象是可逆反应。⑵动：化学平衡是动态平衡，虽然达到平衡状态，但正反应和逆反应并未停止，是一个动态平衡。⑶等：达到化学平衡时，v正＝v逆＞0⑷定：反应混合物各组分的浓度保持一定。⑸变：化学平衡建立在一定条件下，条件改变时，平衡就会被破坏，变为不平衡，并在新条件下建立新的平衡。⑹同：在一定条件下，可逆反应不论是从正反应还是逆反应开始，还是正逆反应同时开始，只要起始浓度相当，均可以建立相同的化学平衡。即平衡的建立与途径无关。4、达到化学平衡的标志：V正=V逆和反应混合物各组分浓度保持不变是判断平衡的两大主要标志。⑴直接标志：①速率关系：v正＝v逆应用：判断平衡时，要注意用“同”、“等”、“逆”的原则同：同一种物质的V正和V逆才能比较等：转化后的反应速率必须相等逆：反应方向必须对立②含量关系：反应混合物各组分的浓度、质量分数、物质的量、摩尔分数、体积分数、分子数之比保持不变以反应mA(g)+nB(g)pC(g)为例，达到平衡的标志为：A的消耗速率与A的生成速率—————A的消耗速率与C的———速率之比等于———B的生成速率与C的———速率之比等于———A的生成速率与B的———速率之比等于———相等消耗m：p生成n：p消耗m：n异边同向，同边异向，比例计量例1、一定条件下，反应A2(g)+B2(g)2AB(g)达到平衡的标志是A、单位时间内生成nmolA2同时生成nmolABB、单位时间内生成2nmolAB同时生成nmolB2C、单位时间内生成nmolA2同时生成nmolB2D、单位时间内生成nmolA2同时消耗nmolB2√√例2、一定条件下，反应N2+3H22NH3达到平衡的标志是A、一个N≡N键断裂的同时，有三个H－H键形成B、一个N≡N键断裂的同时，有三个H－H键断裂C、一个N≡N键断裂的同时，有六个N－H键断裂D、一个N≡N键断裂的同时，有六个N－H键形成√√在判断化学平衡时，要注意化学键数与反应物质的物质的量之间的联系，同时要注意成键、断键与反应方向之间的关系。⑵间接标志：以反应mA(g)+nB(g)pC(g)为例①混合气体的总压强、总体积、总物质的量不随时间改变而———，（适用于—————————————）改变m+n≠p的反应②、混合气体的平均相对分子质量、密度不随时间改变而————，（适用于—————————————）改变m+n≠p的反应③各气体体积、气体分压、各物质的物质的量不随时间改变⑶、特殊标志：①对于有色物质参加反应，如果体系颜色不变，反应达到平衡②对于吸热或放热反应，如果体系温度不变，反应达到平衡气体的总压、气体的总的物质的量、混合气体的平均相对分子质量、混合气体的密度、反应混合物平衡时物质的量之比⑷在等系数的气体反应中不能作为平衡判据的是：例3、在一定温度下，向aL密闭容器中加入1molX气体和2molY气体发生如下反应：X(g)+2Y(g)2Z(g），此反应达到平衡的标志是：A、容器内压强不随时间变化B、容器内各物质的浓度不随时间变化C、容器内X、Y、Z的浓度之比为1:2:2D、单位时间消耗0.1molX的同时生成0.2molZ√√课堂练习：【１】在一定温度下,可逆反应A(g)+3B(g)2C(g)达到平衡的标志是（）A.C的生成速率与C分解的速率相等B.单位时间内生成nmolA,同时生3nmolBC.A、B、C的浓度不再变化D.A、B、C的分子数比为1:3:2AC【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B【3】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A(s)+3B(g)2C(g)+D(g)已达平衡状态的是()A.混合气体的压强B.混合气体的密度C.B的物质的量浓度D.气体的总物质的量BC【4】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的分压强不再变化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⑦A、B、C、D的分子数之比为1:3:2:2A.②⑦B.②⑤⑦C.①③④⑦D.②⑤⑥⑦(A)第二章化学反应速率和化学平衡第三节化学平衡（第二课时）★影响化学平衡的条件思考：反应条件改变是如何影响化学平衡？一定条件下的化学平衡v正＝v逆，反应混合物中各组分的含量恒定条件改变反应速率改变，且变化量不同非平衡状态平衡被破坏v正≠v逆，反应混合物中各组分的含量不断变化一定时间后新条件下的新化学平衡v’正＝v’逆，反应混合物中各组分的含量恒定平衡状态Ⅰ平衡状态Ⅱ化学平衡的移动一、化学平衡的移动总结：化学平衡的研究对象是——————，化学平衡是有条件限制的————平衡，只有在————————时才能保持平衡，当外界条件（浓度、温度、压强）改变时，化学平衡会被————，反应混合物里各组分的含量不断—————，由于条件变化对正逆反应速率的影响不同，致使v正——v逆，然后在新条件下建立————可逆反应动态条件一定破坏发生变化新的平衡≠1、化学平衡移动的定义：化学上把这种可逆反应中旧化学平衡的破坏、新化学平衡建立的过程叫做化学平衡的移动2、化学平衡的移动方向的速率判断：⑴若外界条件变化引起v正＞v逆：平衡向正反应方向移动⑵若外界条件变化引起v正＜v逆：平衡向逆反应方向移动⑶若外界条件变化引起v正＝v逆：旧平衡未被破坏，平衡不移动二、影响化学平衡的条件1、浓度对化学平衡的影响【实验2－5】【实验2－6】结论：增大任何一种反应物浓度使化学平衡向———反应方向移动正移动方向速率变化减小反应物浓度减小生成物浓度增大生成物浓度增大反应物浓度平衡移动原因浓度变化对反应速率的影响v正首先增大v逆随后增大且v’正＞v’逆正反应方向v逆首先增大v正随后增大且v’逆＞v’正逆反应方向v逆首先减小v正随后减小且v’正＞v’逆正反应方向v正首先减小v逆随后减小且v’逆＞v’正逆反应方向结论：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。正逆思考：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？结论：平衡不移动，因为固体或纯液体的浓度是常数，其用量的改变不会影响v正和v逆，化学平衡不移动强调：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2、压强对化学平衡的影响讨论：压强的变化对化学反应速率如何影响？v正和v逆怎样变化？结论：压强增大，v正和v逆同时增大，压强减小，v正和v逆同时减小。问题：压强的变化如何改变不同反应的v正和v逆的倍数？N2(g)+3H2(g)2NH3(g)反应中，压强变化和NH3含量的关系压强（MPa)15103060100NH3%2.09.216.435.553.669.4结论：压强增大，NH3％增大，平衡向正反应方向移动。增大压强，平衡向气体体积缩小方向移动。减小压强，平衡向气体体积增大方向移动。思考：对于等体积的气体反应，压强改变将怎样影响化学平衡？结论：由于压强变化同时、同步、等倍数影响正、逆反应速率，v’正=v’逆，化学平衡不移动，但反应速率改变。例、在反应I2(g)+H2(g)2HI(g)中增大压强vtv’正=v’逆v正=v逆讨论：压强的变化不会影响固体或气体物质的反应速率，压强的变化会使固态或液态反应的化学平衡移动吗？结论：无气体参加的反应，压强的改变，不能使化学平衡移动强调：压强变化若没有浓度的变化，化学反应速率——————，化学平衡——————。不变不移动讨论：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气体压强不变时，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逆反应减小3、温度对化学平衡的影响讨论：温度的变化对化学反应速率如何影响？v正和v逆怎样变化？结论：温度升高，v正和v逆同时增大；温度降低，v正和v逆同时减小。问题：温度的变化如何改变不同反应的v正和v逆的倍数？【实验2-7】2NO2N2O4△H＜0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浓度减小正反应结论：升高温度化学平衡向—————————移动，吸热反应方向降低温度化学平衡向—————————移动，放热反应方向4、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。①此原理只适用于已达平衡的体系②平衡移