化学平衡课件

第二章化学反应速率和化学平衡第三节化学平衡【复习】可逆反应1.定义：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。2.常见的可逆反应：N2+H2；NH3+H2O；SO2+H2O；SO2+O2；Cl2+H2O；H2+I2;酯化3.可逆反应的特点：①正、逆反应均不能进行到底②反应中，体系各组分浓度一定不为0③可逆反应具普遍性化学反应不能完全进行到底，必然存在反应限度，这个限度是如何产生的呢？什么是饱和溶液？在一定温度下，在一定量的溶剂里，不能再溶解某种溶质的溶液，叫做这种溶质的饱和溶液。饱和溶液中溶质的溶解过程完全停止了吗？？没有！以蔗糖溶于水为例，蔗糖分子离开蔗糖表面扩散到水中的速率与溶解在水中的蔗糖分子在蔗糖表面聚集成为晶体的速率相等。即：溶液速率=结晶速率达到了溶解的平衡状态，即一种动态平衡。那么，可逆反应的情况又怎样呢？？一、化学平衡的建立过程N2+3H22NH31mol3mol起：（1）反应开始，v正、v逆的值如何？（2）这一瞬间导致反应物和生成物的浓度如何变化？对下一刻的速率带来什么样的影响？（3）随反应的进行，反应物和生成物的浓度如何变？正、逆反应速率如何变？（4）如此进行下去，最终正、逆反应速率及各组分的浓度将如何？v正=v逆——化学平衡N2+H2NH3（1）开始时c(N2)、c(H2)大，c(NH3)=0开始阶段有什么特征？v(正)最大，v(逆)=0催化剂N2+3H22NH3高温一、化学平衡的建立过程N2+H2NH3（2）瞬间后c(N2)、c(H2)变小,c(NH3)≠0瞬间过后有什么特征？正逆反应都进行，v(逆)≠0，v(正)v(逆)（3）c(N2)、c(H2)逐渐变小，c(NH3)逐渐增大，三种物质的浓度达到一个特定值。一定时间段后有什么特征？v(正)=v(逆)≠0N2+H2NH3由于v(正)=v(逆)≠0，虽然正、逆反应都在进行，但各种物质的百分含量、浓度都不会发生变化.从外表上看，反应好象“停止”。可逆反应的这种特殊状态就是我们今天要研究的化学平衡状态。时间（t）反应速率ν(正)ν(逆)t1(1)0~t1：v(正)v(逆)(2)t1~：v(正)=v(逆)平衡状态N2+3H22NH3催化剂高温高压v—t图二、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=v逆，反应物和生成物的浓度不再发生变化，反应达到限度的状态，即化学平衡（状态）。2、化学平衡的特征：逆、等、动、定、变⑴逆：研究的对象是可逆反应。⑵动：⑶等：v正＝v逆⑷定：反应混合物各组分的浓度或质量保持一定。⑸变：平衡状态下，条件改变时，平衡就会被破坏，并在新条件下建立新的平衡。v正0;v逆0④对于aA(g)+bB(g）cC(g)+dD(g),若a+b≠c+d，混合物总物质的量，混合气体总压，混合气体平均分子量保持不变①v正＝v逆②各组分的含量保持不变.如:各物质的物质的量、各物质的物质的量浓度、体积分数、质量分数、反应物的转化率。---本质特征---外部特征③若有颜色的气体参与或生成，颜色不再变化；若反应为放热或吸热反应，体系温度不变。3、达到化学平衡的标志：mA(g)+nB(g)pC(g)思考：对于该反应，下面各情况下是否能判断为平衡状态？（1）体系中各组分的浓度不变（2）当m+n不等于p时，体系总压强不变（3）当m+n等于p时，体系总压强不变（4）当A有颜色（B、C都无色）时，体系的颜色和深浅不变√√√例1.对于可逆反应H2(g)+I2(g)2HI(g)，在温度一定下由H2(g)和I2(g)开始反应，下列说法正确的是（）A.H2(g)的消耗速率与HI(g)的生成速率之比为2∶1B.反应进行的净速率是正、逆反应速率之差C.正、逆反应速率的比值是恒定的D.达平衡时，正、逆反应速率相等√√例2、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3、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√√课堂练习1.可逆反应：2HI(g)H2(g)+I2(g)在恒容密闭容器中进行反应，达到平衡状态的标志是()A.混合气体的压强B.反应物HI的分解率C.混合气体的颜色D.混合气体的平均摩尔质量BC2.在一定温度下，可逆反应：A(g)+3B(g)2C(g)+D(s)在体积固定的密闭容器中进行，达到平衡状态的标志是：____________________。a.C的生成速率与C的消耗速率相等b.单位时间内消耗3amolB，同时生成2amolCc.A、B、C的浓度不再变化d.反应物的转化率不再变化e.混合气体的压强不再变化f.υ(A)耗∶υ(B)耗∶υ(C)生=1∶3∶2g.混合气体的密度不再变化h.A、B、C、D的分子数之比为1∶3∶2∶2a、c、d、e、g3.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BC4.H2(g)+I2(g)2HI(g)已经达到平衡状态的标志是_______________。①c(H2)=c(I2)=c(HI)时；②c(H2)∶c(I2)∶c(HI)=1∶1∶2时；③c(H2)、c(I2)、c(HI)不再随时间而改变；④单位时间内生成nmolH2的同时生成2nmolHI；⑤单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolI2；⑥反应速率υ(H2)=υ(I2)=1/2υ(HI)；⑦一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂；⑧温度和体积一定时，容器内压强不再变化；⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化；⑩条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化③④⑦⑨三、平衡移动1、化学平衡状态的移动(1)图示v正=v逆条件改变化学平衡1平衡破坏v正≠v逆一定时间后v’正=v’逆化学平衡2破坏旧平衡建立新平衡平衡移动三、平衡移动1、化学平衡状态的移动(2)定义通过改变反应条件，而使平衡状态发生变化的现象，叫化学平衡状态的移动，简称平衡移动。三、平衡移动1、化学平衡状态的移动(3)平衡移动方向v正=v逆条件改变化学平衡v正、v逆发生改变v’正≠v’逆v’正v’逆平衡向正反应方向移动v’正v’逆平衡向逆反应方向移动v’正=v’逆平衡不移动三、平衡移动2、影响化学平衡移动的条件(1)浓度思考1：在一定条件下，向密闭恒容容器中通入2molSO2和1molO2，用速率—时间图表示该可逆反应达到平衡的过程。思考2：达平衡后，逐步采取下列措施①在t1时刻向容器中通入一定量O2②在t2时刻从容器中移走一定量O2③在t3时刻向容器中通入一定量SO3(g)④在t4时刻从容器中移出一定量SO3(g)请在v—t图表示上述过程减小SO3浓度增大SO3浓度减小O2浓度增大O2浓度增大反应物浓度（减小生成物浓度），平衡向正反应方向移动。反之，平衡向逆反应方向移动三、平衡移动2、影响化学平衡移动的条件(1)浓度思考3：达平衡后的某个时刻a，再向容器中通入1molO2，平衡移动后，SO2的转化率如何变化？增大滴加3~10滴浓硫酸滴加10~20滴NaOHCr2O72-（橙色）+H2O2CrO42-（黄色）+2H+实验2—5编号12步骤(1)滴加饱和FeCl3溶液滴加1mol/LKSCN溶液现象步骤(2)滴加NaOH溶液滴加NaOH溶液现象结论红色加深红色加深有红褐色沉淀生成，红色变浅。增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动；减小反应物浓度，平衡向逆反应方向移动。实验2—6Fe3++3SCN-Fe(SCN)3（1）试用“浓度对化学平衡的影响”来解释“用排饱和食盐水法收集Cl2可以抑制Cl2的溶解”。分析：Cl2溶解于水，存在溶解平衡。溶解的部分Cl2能与水反应：Cl2+H2OH++Cl-+HClO思考与交流(2)H2O(g)+C(s)CO(g)+H2(g)，在密闭容器中进行。一定条件下达到平衡状态，改变下列条件，能否引起平衡移动？CO浓度有何变化？①增大水蒸汽浓度②加入固体炭③增加H2浓度正向移动，CO浓度增大逆向移动，CO浓度减小不移动，CO浓度不变思考与交流结论：对平衡体系中的固态和纯液态物质，增加或减小固态或液态纯净物的量并不影响v正、v逆的大小，所以化学平衡不移动。思考与交流(3)如图是合成氨的反应，N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，速率随时间的变化关系图。①t0时反应从哪方开始？②t1、t2分别改变的条件及平衡移动的方向？t0t1t22、压强对化学平衡的影响压强Mpa15103060100NH3/%2.09.216.435.553.669.4压强Mpa15103060100HI/%10.110.110.110.110.110.1分析下列数据:450°C时N2与H2反应平衡时生成NH3的实验数据425°C时I2与H2反应平衡时生成HI的实验数据V大＞V小平衡向气体体积减小的方向移动V小＞V大平衡向气体体积增大的方向移动结论：增加压强可使平衡向气体减小的方向移动;减小压强可使平衡向气体体积增大的方向移动.②减小压强t22、压强的变化对化学平衡的影响(反应前后气体分子数有变化的体系)V(逆)VV(正)tV(正)=V(逆)0t1①增大压强t2V(大)V(小)V(大)=V(小)t3V(小)V(大)V(大)=V(小)t30VtV(正)V(逆)V(正)=V(逆)t1对于反应前后气体分子数目不变的反应Vt0V(正)V(逆)⑤增大压强⑥减小压强Vt0V(正)V(逆)V正=V逆V正=V逆V正＝V逆平衡不移动速率-时间图像⑴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mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)⑵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)思考4：压强对反应:H2(g)+I2(g)⇌2HI(g)的正、逆反应速率有何影响？对平衡呢？vtv正v逆P↑P↓思考：对反应H2+I22HI在压强为P1时，HI%随时间变化如图所示。当压强为P2时(P2P1)，图形将如何改变？HI%tP1P2注意:对反应前后气态物质总体积无变化的可逆反应，压强改变对正、逆反应速率改变倍数相同，因此，平衡不发生移动。压强的不同只改变了反应达平衡的时间。思考：向充有N2、H2的反应器中加入氦气(1)若为恒温、恒容，通入氦气后平衡如何移动？(2)若为恒温、恒压，通入氦气后平衡如何移动？不移动逆向移动[练习1]一定质量的混合气体在密闭容器中发生如下可逆反应：xA(g)+yB(g)zC(g)。达到平衡后，测得A(g)的浓度为0.5mol/L。当在恒温下将密闭容器的容积扩大到原来的2倍，再达到平衡后，测得A(g)的浓度为0.3mol/L。则下列叙述正确的是()A.平衡向正反应方向移动B.x+yzC.气体C的体积分数降低D.反应物B的转化率提高BC[练习2]在体积可变的密闭容器中，反应：mA(g)+nB(s)pC(g)达到平衡后，压缩容器的体积，发现A的转化率随之降低。下列说法中，正确的是()A.(m+n)必定小于pB.(m+n)必定大于pC.m必定小于pD.n必定大于pC[练习3]反应：aA(s)+bB(g)cC(g)+dD(g)，相同温度下，等量的A和B在不同压强下反应达到平衡，试判断P1和P2、a+b和c+d的大小关系P1P2tD%P1P2tD%P1P2bc+dP1P2b=c+da+b