化学平衡(选修4)课件

2-3化学平衡【知识回顾】什么是可逆反应？可逆反应有什么特点？一、可逆反应1、定义：2、表示方法：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用“——⇀↽——”表示如：H2＋I2——⇀↽——2HI【学与问】反应2H2＋O2＝＝＝＝＝点燃2H2O与2H2O＝＝＝＝＝电解2H2↑＋O2↑是否是可逆反应？3、特点：参加反应的物质不能完全转化可逆反应中，反应物与生成物共存4、速率关系对于反应N2＋3H2——⇀↽——2NH3始终存在如下关系：v(正)：v(N2耗)∶v(H2耗)∶v(NH3生)＝v(逆)：v(N2生)∶v(H2生)∶v(NH3耗)＝即：可逆反应中，v(正)之比等于系数比；v(逆)之比也等于系数比【思考】某可逆反应的△H＝＋100kJ/mol，下列有关该反应的叙述正确的是A．正反应活化能小于100kJ/molB．逆反应活化能一定小于100kJ/molC．正反应活化能不小于100kJ/molD．正反应活化能比逆反应活化能大100kJ/mol【乐学七中】P67二、化学平衡1、化学平衡状态的建立⑴溶解平衡的建立【实验探究】将CuSO4粉末逐渐加入到20mL水的烧杯中到烧杯底部有适量晶体出现起始：中间：最终：v(溶)最大v(析)＝0v(溶)逐渐减小，v(析)逐渐增大，但v(溶)＞v(析)v(溶)＝v(析)＞0，即达到溶解平衡状态vtv(溶)v(析)v(溶)＝v(析)＞0⑵化学平衡的状态建立以可逆反应2SO2(g)＋O2(g)——⇀↽——2SO3(g)为例vtv-t图【思考】当可逆反应达到限度的时候，反应体系中各物质的浓度有什么特点？ct21----------c-t图⑶定义：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，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态，就叫做化学平衡状态，简称化学平衡【思考】根据前面的分析，请大家思考：化学平衡研究的对象是什么？⑶定义：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，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态，就叫做化学平衡状态，简称化学平衡2、化学平衡的特征⑴化学平衡研究的对象是可逆反应【思考】当反应达到平衡时，有什么特点？⑶定义：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，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态，就叫做化学平衡状态，简称化学平衡2、化学平衡的特征⑴化学平衡研究的对象是可逆反应⑵化学反应处于化学平衡状态时，正反应速率等于逆反应速率，但都不等于零，即：同一物质的v(正)＝v(逆)＞0【思考】反应是否还在进行？为什么？⑶定义：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，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态，就叫做化学平衡状态，简称化学平衡2、化学平衡的特征⑴化学平衡研究的对象是可逆反应⑵化学反应处于化学平衡状态时，正反应速率等于逆反应速率，但都不等于零，即：同一物质的v(正)＝v(逆)＞0【思考】平衡状态下的反应体系中各成分的量是否发生变化？⑶化学平衡是动态平衡，反应处于平衡状态时，化学反应仍在进行，反应并没有停⑶定义：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，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态，就叫做化学平衡状态，简称化学平衡2、化学平衡的特征⑴化学平衡研究的对象是可逆反应⑵化学反应处于化学平衡状态时，正反应速率等于逆反应速率，但都不等于零，即：同一物质的v(正)＝v(逆)＞0【思考】平衡能否一直保持不变？⑶化学平衡是动态平衡，反应处于平衡状态时，化学反应仍在进行，反应并没有停⑷化学反应处于化学平衡状态时，反应化合物中各组分的浓度保持一定，体积分数保持一定（即不再发生改变）⑶定义：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，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态，就叫做化学平衡状态，简称化学平衡2、化学平衡的特征⑴化学平衡研究的对象是可逆反应⑵化学反应处于化学平衡状态时，正反应速率等于逆反应速率，但都不等于零，即：同一物质的v(正)＝v(逆)＞0⑶化学平衡是动态平衡，反应处于平衡状态时，化学反应仍在进行，反应并没有停⑷化学反应处于化学平衡状态时，反应化合物中各组分的浓度保持一定，体积分数保持一定（即不再发生改变）⑸化学平衡是有条件的平衡状态，当外界条件变化，原有的化学平衡被破坏，直到建立新的化学平衡。逆：等：动：定：变：3、化学平衡的标志⑴微观标志：v(A正)＝v(A逆)＞0－－实质⑵宏观标志：反应混合物中个组分的浓度和体积分数保持不变【练习1】在一定温度下，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．容器内总压不随时间变化C．单位时间内生成2nmolAB同时生成nmolB2D．单位时间内生成nmolA2同时生成nmolB23、化学平衡的标志⑴微观标志：v(A正)＝v(A逆)＞0－－实质⑵宏观标志：反应混合物中个组分的浓度和体积分数保持不变4、化学平衡状态的判断①v(A正)＝v(A逆)＞0，只要能证明此即可②反应混合物中各组成成分的质量分数保持不变【练习】下列①～⑩的说法中可以说明2HI(g)——⇀↽——H2(g)＋I2(g)，已达到平衡状态的是________。①单位时间内生成nmolH2的同时生成2nmolHI②一个H－H键断裂的同时有两个H－I键断裂；③质量分数：w(HI)＝w(I2)；④反应速率v(H2)＝v(I2)＝12v(HI)时；⑤c(HI)∶c(H2)∶c(I2)＝2∶1∶1；【练习】下列①～⑩的说法中可以说明2HI(g)——⇀↽——H2(g)＋I2(g)，已达到平衡状态的是________。⑥温度和体积一定时，容器内压强不再变化；⑦温度和体积一定时，生成物浓度不再变化；⑧条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化；⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化；⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化。【练习】在上述⑥～⑩的说法中能证明2NO2——⇀↽——N2O4达到平衡状态的是⑥温度和体积一定时，容器内压强不再变化；⑦温度和体积一定时，生成物浓度不再变化；⑧条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化；⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化；⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化。【归纳】判断一个反应是否达到平衡方法：⑴微观方面：同一物质：不同物质：v(A正)＝v(A逆)＞0标出v方向，要方向相反且v比等于系数比⑵宏观方面：其物理量必须从“变”——→到“不变”才能作为达到平衡的判断依据【练习】一定温度下，可逆反应2NO2(g)——⇀↽——2NO(g)＋O2(g)在体积固定的密闭容器中反应，达到平衡状态的标志是______________。①单位时间内消耗nmolO2，同时生成2nmolNO2②单位时间内生成nmolNO，同时生成nmolNO2③用NO2、NO、O2浓度变化的表示的反应速率的比为2∶2∶1④NO的体积分数不随时间变化⑤混合气体的颜色不再改变⑥NO2的转化率不随时间变化⑦混合气体的压强不再改变⑧容器内气体密度不随时间变化⑨混合气体的平均相对分子质量不再改变【乐学七中】P685、有关化学平衡的计算【练习】将1体积N2和4体积H2放入密闭体积不变的容器中，测得压强为3.03×105Pa，达到平衡后测得含NH3为25％，试求：⑴平衡时N2和H2占平衡混合气体的体积百分比⑵达到平衡时的压强5、有关化学平衡的计算【练习】2L密闭容器中2molN2和3molH2在一定条件下合成氨气，平衡时容器内压强与反应前压强之比为4∶5，试计算：⑴N2的转化率；⑵平衡时NH3的浓度【问题探究】当外界条件改变时，已经建立的化学平衡会不会发生什么变化？vtt1v(正)v(逆)v(正)＝v(逆)三、化学平衡的移动1、定义：2、化学平衡移动的原因可逆反应中旧化学平衡的破坏、新化学平衡的建立过程一定条件下的化学平衡———→条件改变平衡被破坏————→一定时间后新条件下的化学平衡⑴本质：v(正)＝v(逆)———→条件改变v(正)≠v(逆)————→一定时间后v'(正)＝v'(逆)⑵现象：各组分浓度保持一定——————————————→化学平衡的移动各组分浓度保持新的一定【学与问】如果外界条件的改变使得v(正)、v(逆)同等程度地改变，平衡是否发生移动？反应混合物中各组分的体积分数发生了改变，才能说明化学平衡发生了移动【思考】当外界条件发生改变时，我们如何才能判断平衡移动的方向？3、化学平衡移动方向的判定⑴v(正)＞v(逆)：vtt1v(正)v(逆)v(正)＝v(逆)化学平衡向正反应方向（右）移动3、化学平衡移动方向的判定⑵v(正)＜v(逆)：vtt1v(正)v(逆)v(正)＝v(逆)化学平衡向逆反应方向（左）移动3、化学平衡移动方向的判定⑵v(正)＝v(逆)：vtt1v(正)v(逆)v(正)＝v(逆)化学平衡不移动四、外界条件对化学平衡的影响1、浓度【实验探究】演示实验2－5：Cr2O72－(橙色)＋H2O——⇀↽——2CrO42－(黄色)＋2H＋【现象】【结论】橙红色变深增大产物浓度时平衡向逆反应方向移动黄色变深减小产物浓度时平衡向正反应方向移动编号12步骤1滴加饱和FeCl3滴加1mol/LKSCN溶液现象步骤2滴加NaOH溶液滴加NaOH溶液现象【实验探究】演示实验2－6：FeCl3(黄色)＋3KSCN——⇀↽——Fe(SCN)3(红色)＋3KCl溶液变得更红溶液变得更红有红褐色沉淀产生溶液红色变浅有红褐色沉淀产生溶液红色变浅【结论】增大反应物浓度时平衡向正反应方向移动减小反应物浓度时平衡向逆反应方向移动【思考】为什么改变反应物的浓度会引起化学平衡的移动？①增大反应物浓度vtt1v(正)v(逆)v(正)＝v(逆)一定条件下的化学平衡v(正)＝v(逆)——→c(反)增大变化瞬间v(正)增大v(逆)不变——→导致新条件下v(正)＞v(逆)——→平衡向正反应方向移动【思考】为什么改变反应物的浓度会引起化学平衡的移动？②减少生成物浓度vtt1v(正)v(逆)v(正)＝v(逆)一定条件下的化学平衡v(正)＝v(逆)——→c(生)减小变化瞬间v(正)不变v(逆)减小——→导致新条件下v(正)＞v(逆)——→平衡向正反应方向移动【思考】为什么改变反应物的浓度会引起化学平衡的移动？③增大生成物浓度vtt1v(正)v(逆)v(正)＝v(逆)一定条件下的化学平衡v(正)＝v(逆)——→c(生)增大变化瞬间v(正)不变v(逆)增大——→导致新条件下v(正)＜v(逆)——→平衡向逆反应方向移动【思考】为什么改变反应物的浓度会引起化学平衡的移动？④减少反应物浓度vtt1v(正)v(逆)v(正)＝v(逆)一定条件下的化学平衡v(正)＝v(逆)——→c(反)减小变化瞬间v(正)减小v(逆)不变——→导致新条件下v(正)＜v(逆)——→平衡向逆反应方向移动【思考】是否增加反应物或减少生成物的量都能使平衡向正反应方向移动；增加生成物或减少反应物的量都能使平衡向逆反应方向移动？否。增大固体或纯液体的量，由于浓度不变，所以平衡不移动【思考】在密闭容器中，给CO和水蒸气混合物加热，800℃时达到下列平衡：CO(g)＋H2O(g)——⇀↽——CO2(g)＋H2(g)，若用2molCO和10molH2O互相混合加热，达平衡时，CO2的物质的量为1.66mol，求CO的转化率是多少？若用2molCO和20molH2O互相混合加热，达平衡时，H2的物质的量为1.818mol，CO的转化率是多少？【应用】在化工生产上，往往采用增大容易取得或成本较低的反应物的浓度的方法，使成本较高的原料得到充分的利用【结论】对反应mA(g)＋nB(g)——⇀↽——pC(g)＋qD(g)，若增大反应物A的浓度，平衡将向正反应方向移动。反应物B的转化率将增大，而A则减小⑵速率－时间图改变反应物浓度vtt1v(正)v(逆)v(正)＝v(逆)v'(正)v'(逆)v'(正)＝v'(逆)v'(正)v'(逆)v'(正)＝v'(逆)c(反)↑c(反)↓改变生成物浓度vtt1v(正