《化学平衡》课件2

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第二章化学反应速率和化学平衡,第三节,化学平衡,可逆反应中旧化学平衡的破坏、新化学平衡的建立过程叫做化学平衡的移动。,化学平衡移动的概念,:,研究对象：,已建立平衡状态的体系,平衡移动的标志：,1,、反应混合物中各组分的浓度发生改变,2,、,V,正,V,逆,一、浓度对化学平衡的影响：,Fe,3+,+3SCN,-,Fe(SCN),3,(,硫氰化铁,),增加,Fe,3+,或,SCN,-,的浓度，平衡向生成,Fe(SCN),3,的方向移动，故,红色,加深。,t,2,V”,正,=V”,逆,V,逆,V,正,t,3,V,正,=V,逆,V,正,V,逆,t,1,t,（,s,）,V,（,molL,-1,S,-1,）,0,平衡状态,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；,当减小反应物的浓度时,化学平衡将怎样移动,?,并画出速率,-,时间关系图,讨论,:,1.,结论：,在其它条件不变的情况下，增加反应物的浓度,(,或减少生成物的浓度,),，平衡向正反应方向移动；,反之，增加生成物的浓度,(,或减少反应物的浓度,),，平衡向逆反应方向移动。,增大成本较低的反应物的浓度，提高成本较高的原料的转化率。,一、浓度对化学平衡的影响：,2.,意义：,思考：,1,、在二氧化硫转化为三氧化硫的过程中，应该怎样通过改变浓度的方法来提高该反应的程度？,2,、可逆反应,H,2,O(g),C(s)CO(g),H,2,(g),在一定条件下达平衡状态，改变下列条件，能否引起平衡移动,？,CO,浓度有何变化,?,增大水蒸气浓度 加入更多的碳,增加,H,2,浓度,增加氧气的浓度,3,、浓度对化学平衡移动的几个注意点,对平衡体系中的固态和纯液态物质，其浓度可看作一个,常数,，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。,只要是,增大浓度,，不论增大的是反应物浓度，还是 生成物浓度，新平衡状态下的,反应速率,一定大于,原平衡状态；,减小浓度,，新平衡状态下的速率,一定小于,原平衡状态。,反应物有两种或两种以上,增加一种物质的浓度,该物质的平衡转化率,降低,而其他物质的转化率,提高,。,二、压强对化学平衡的影响：,N,2,十,3H,2,2NH,3,NH,3,%,随着压强的增大而增大，即平衡向正反应的方向移动。,实验,数据：,解释：,说明：,增大压强,正逆反应速率均增大，但,增大倍数不一样，平衡向着体积缩小的方向移动,加压,体积缩小,浓度增大,正反应速率增大,逆反应速率增大,V,正,V,逆,平衡向正反应方向移动。,压强,(MPa,),1,5,10,30,60,100,NH,3,%,2.0,9.2,16.4,35.5,53.6,69.4,1.,前提条件：,2.,结论：,反应体系中有,气体,参加且反应 前后,总体积发生改变,。,aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),a+b,c+d,对于反应前后,气体体积发生变化,的化学反应，在其它条件不变的情况下，增大压强，会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动，减小压强，会使化学平衡向着气体体积增大的方向移动。,体积缩小,：,即气体分子数目减少,体积增大,：,即气体分子数目增多,说明,:,V,正,=V,逆,V,正,V,逆,t,1,t,（,s,）,V,（,molL,-1,S,-1,）,0,t,2,V”,正,=V”,逆,V,逆,V,正,增大压强,3.,速率,-,时间关系图：,aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)a+b,c+d,思考：,对于反应,H,2,O+CO H,2,+CO,2,如果增大压强,反应速率是否改变,平衡是否移动？,高温,催化剂,速率,-,时间关系图：,V(molL,-1,S,-1,),T(s),0,V,正,=V,逆,V,正,=V,逆,增大压强,正逆反应速率均增大，但增大倍数一样，,V,正,=V,逆,，平衡不移动。,t,2,练习,1.,下列反应达到化学平衡时，增大压强，平衡是否移动？向哪个方向移动？移动的根本原因是什么,?,2NO,(g),+O,2(g),2NO,2(g),CaCO,3(s),CaO,(s),+CO,2(g),H,2,O,(g),+C,(s),CO,(g),+H,2(g),H,2,O,(g),+CO,(g),CO,2(g),+H,2(g),H,2,S,(g),H,2(g),+S,(s),2.,恒温下,反应,aX,(g),bY,(g),+cZ,(g),达到平衡后,把容器体积压缩到原来的一半且达到新平衡时,X,的物质的量浓度由,0.1mol/L,增大到,0.19mol/L,下列判断正确的是,:A.a,b+c B.a,b+c C.a,b+c D.a,b=c,A,三、温度对化学平衡的影响：,2NO,2,N,2,O,4,H,=,57,KJ,（红棕色）,（无色）,在其它条件不变的情况下，,升高温度,平衡向吸热反应方向移动。,降低温度,平衡向放热反应方向移动。,1.,结论,:,2.,原因分析,:,在其它条件不变的情况下,升高温度,不管是吸热反应还是放热反应,反应速率都增大,但吸热反应增大的,倍数,大于放热反应增大的倍数,故平衡向吸热反应的方向移动,.,V,正,=V,逆,V,正,V,逆,t,1,t,（,s,）,V,（,molL,-1,S,-1,）,0,t,2,V”,正,=V”,逆,V,逆,V,正,升高温度,（正反应是放热反应）,3.,速率,-,时间关系图：,2NO,2,N,2,O,4,四、催化剂对化学平衡的影响：,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。,V,（,molL,-1,S,-1,）,V,正,=V,逆,t,1,T(s),0,V,正,=V,逆,催化剂对可逆反应的影响：,可见，要引起化学平衡的移动，必须是由于外界条件的改变而引起,V,正,V,逆,。,平衡移动的本质：,化学平衡为,动态平衡,，条件改变造成,V,正,V,逆,平衡移动原理（勒沙特列原理）：,如果改变影响平衡的条件（如浓度、压强、或温度）等，平衡就向能,减弱这种改变的方向,移动。,课堂练习,下列事实中不能用平衡移动原理解释的是,(A),密闭、低温是存放氨水的必要条件,(B),实验室用排饱和食盐水法收集氯气,(C),硝酸工业生产中，使用过量空气以提高,NH,3,的利用率,(D),在,FeSO,4,溶液中，加入铁粉以防止氧化,D,课堂练习,已建立化学平衡的某可逆反应，当改变条件使化学平衡向正反应方向移动时，下列有关叙述正确的是,生成物的百分含量一定增加 生成物的产量一定增加 反应物的转化率一定增大 反应物浓度一定降低 正反应速率一定大于逆反应速率 使用了合适的催化剂,A (B)(C)(D),B,课堂练习,在高温下，反应,2HBr(g)H,2,(g)+Br,2,(g),（正反应吸热）达到平衡，要使混气,颜色加深,，可采取的方法是,A,减压,B,缩小体积,C,升温,D,增大,H,2,浓度,BC,密闭容器中,mA(g)+nB(g)pC(g),反应达到平衡，经测定增大压强,P,时，,A,的转化率随,P,而变化的曲线如下图。则：,(1),增大压强，,A,的转化率,_,平衡向,移动，,达到平衡后，混合物中,C,的浓度,_,。,(2),上述化学方程式中的系数,m,、,n,、,p,的正确关系是,，,(3),当降低温度时，,C,的浓度减小，正反应是,_,热反应。,增大,m+np,增大,吸,A,的转化率,P,正反应方向,阅读课本：29表格，你能得出什么结论？,结论,：,一定温度下，对于已达平衡的反应体,系中，生成物以它的化学计量数为乘幂的浓度之积除以反应物以它的化学计量数为乘幂的浓度之积是个,常数,一、化学平衡常数定义：,这个常数叫做该反应的,化学平衡常数,浓度的单位为,molL,-1,K,的单位为,(molL,-1,),n,；,二、,平衡常数的,数学表达式及单位：,对于一般的可逆反应,mA+nB,pC+qD,c(C),p,c(D),q,c(A),m,c(B),n,K,=,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：,CaCO,3,(s),CaO(s)+CO,2,(g),K,=CO,2,CO,2,(g)+H,2,(g),CO(g)+H,2,O(l),K,=CO/(CO,2,H,2,),三、书写平衡常数关系式的规则,例,N,2,(g)+3 H,2,(g)2NH,3,(g),K,1,=1.60,10,5,1/2N,2,(g)+3/2 H,2,(g)NH,3,(g),K,2,=3.87,10,2,K,1,K,2,，,K,1,=K,2,2,2,、同一化学反应，可以用不同的化学反应式来表示，每个化学方程式都有自己的平衡常数关系式及相应的平衡常数。,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,1:,2NO(g)+O,2,(g)2NO,2,K,1,2NO,2,(g)N,2,O,4,K,2,2NO(g)+O,2,(g)N,2,O,4,(g),K=K,1,K,2,例,2:,C(s)+CO,2,(g)2CO(g),K,C(s)+H,2,O(g)CO(g)+H,2,(g),K,1,CO(g)+H,2,O(g)CO,2,(g)+H,2,(g),K,2,K=K,1,/K,2,平衡常数的数值大小可以判断反应进行的程度，估计反应的可能性。因为平衡状态是反应进行的最大限度。如：,N,2,(g)+O,2,(g),2NO(g),K,c=110,-30,(298K),这意味着,298K,时，,N,2,和,O,2,基本上没有进行反应，,反之,NO,分解的逆反应在该温度下将几乎完全进行，平衡时,NO,实际上全部分解为,N,2,和,O,2,。,四、平衡常数的意义,2,、平衡常数数值的大小，只能大致告诉我们一个可逆反应的正向反应所进行的最大程度，,并不能预示反应达到平衡所需要的时间。,如：,2SO,2,(g)+O,2,=2SO,3,(g),298K,时,K,很大，但由于速度太慢，常温时，几乎不发生反应。,3,、,平衡常数数值极小的反应，说明正反应在该条件下不可能进行，,如,:,N,2,+O,2,2NO,K,c=10,-30,(298K),所以常温下用此反应固定氮气是不可能的。因此没有必要在该条件下进行实验，以免浪费人力物力。或者改变条件使反应在新的条件下进行比较好一些。,平衡常数的计算,例,1:,合成氨的反应,N,2,+3H,2,2NH,3,在某温度下各物质的浓度平衡是,:N,2,=3molL,-1,H,2,=9molL,-1,NH,3,=4molL,-1,求该反应的平衡常数和,N,2,、,H,2,的初始浓度。,平衡常数的计算,解：求平衡常数,K,K,c=NH,3,2,/(N,2,H,2,3,)=16/(39,3,)=7.3210,-3,求,N,2,、,H,2,的初始浓度。,N,2,+3H,2,2NH,3,反应,1,摩尔,N,2,同时需,3molH,2,生成,2molNH,3,N,2,+,3H,2,2NH,3,平衡,3molL,-1,9molL,-1,4molL,-1,初始,(3+2),(9+6),0,即：,5,15,0,答,:,K,=7.3210,-3,初始,N,2,、,H,2,为,5,、,15molL,-1,。,五,.,平衡转化率,平衡转化率是指,平衡时已转化了的某反应物的量与转化前该反应物的量之比,。如：,CO+H,2,O,H,2,+CO,2,此反应在,773K,时平衡常数,K,=9,，如反应开始时,C(H,2,O)=C(CO)=0.020molL,-1,求,CO,的转化率。,CO+,H,2,O,H,2,+CO,2,初始,0.02,0.02,0,0,平衡时,0.