化學平衡移動原理和應用

1、1自發(fā)過程自發(fā)過程 （1）含義：在一定條件下，）含義：在一定條件下，不用借助外力不用借助外力就就可以自動進行的過程，如高山流水、自由落體。可以自動進行的過程，如高山流水、自由落體。 （2）特點：）特點：體系趨向于從體系趨向于從_狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)開狀態(tài)狀態(tài)（體系對外部做功或者（體系對外部做功或者_能量）。能量）。在密閉條件下，體系在密閉條件下，體系_自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)樽园l(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)開的傾向。的傾向。高能高能低能低能釋放釋放有序有序無序無序2化學反應方向的判據(jù)化學反應方向的判據(jù)（1）焓判據(jù)）焓判據(jù) 放熱反應過程中體系能量放熱反應過程中體系能量_，H_0，具有自發(fā)進行的傾向，但有些吸熱反應，具有自發(fā)進行

2、的傾向，但有些吸熱反應也可以自發(fā)進行，只根據(jù)焓變來判斷反應進行也可以自發(fā)進行，只根據(jù)焓變來判斷反應進行的方向不全面。的方向不全面。降低降低2化學反應方向的判據(jù)化學反應方向的判據(jù)（2）熵判據(jù)）熵判據(jù)熵：量度體系熵：量度體系_的物理量，符號的物理量，符號_，同一種物質(zhì)，同一種物質(zhì)，_態(tài)時熵值最大，態(tài)時熵值最大，_態(tài)時次態(tài)時次之，之，_態(tài)時最小。態(tài)時最小。熵增原理：在與外界隔離的體系中，自發(fā)過熵增原理：在與外界隔離的體系中，自發(fā)過程將導致體系的熵程將導致體系的熵_，即熵變，即熵變_零。零。熵判據(jù)：體系的混亂度熵判據(jù)：體系的混亂度_，S_0，反應有自發(fā)進行的傾向，但有些熵減的過程也反應有自發(fā)進行的傾向

3、，但有些熵減的過程也能自發(fā)進行。能自發(fā)進行。混亂程度混亂程度氣氣液液固固增大增大大于大于增大增大S3復合判據(jù)復合判據(jù)公式：公式：_。應用：恒溫、恒壓下，判斷化學反應自發(fā)性應用：恒溫、恒壓下，判斷化學反應自發(fā)性的判據(jù)，不僅與焓變和熵變有關，還與溫度有的判據(jù)，不僅與焓變和熵變有關，還與溫度有關。關。a當當H0，S0時，反應時，反應_進行。進行。b當當H0，S0時，反應時，反應_進行。進行。c當當H0，S0或或H0，S0時，時，反應是否自發(fā)與反應是否自發(fā)與溫度溫度有關。有關。不自發(fā)不自發(fā)HTS自發(fā)自發(fā)化學反應方向的判斷化學反應方向的判斷H H 0 0 S S 0 0反應自發(fā)進行反應自發(fā)進行 H H

4、0 0 S S 0 0低溫下反應自發(fā)進行低溫下反應自發(fā)進行H H 0 0 S S 0 0高溫下反應自發(fā)進行高溫下反應自發(fā)進行H H 0 0 S S 0 0反應不能自發(fā)進行反應不能自發(fā)進行H HS SCaCO3 CaO+CO2 COCO分解分解4Fe(OH)2+ 2H2O+ O2 =4Fe(OH)3 2Na+2H2O=2NaOH+H2 G= H TS【注意注意】 (1)過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，不能確過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，不能確定過程是否一定會發(fā)生和過程發(fā)生的速率。定過程是否一定會發(fā)生和過程發(fā)生的速率。例如涂有防例如涂有防銹漆和未涂防銹漆的鋼制器件，其發(fā)生腐蝕過程的自發(fā)銹

5、漆和未涂防銹漆的鋼制器件，其發(fā)生腐蝕過程的自發(fā)性是相同的，但只有后者可以實現(xiàn)；又如裝在不同地方性是相同的，但只有后者可以實現(xiàn)；又如裝在不同地方的氣體等例子。的氣體等例子。(2)在討論過程的方向時，指的是沒有外界干擾時體系的在討論過程的方向時，指的是沒有外界干擾時體系的性質(zhì)。如果允許外界對體系施加某種作用，就可能出現(xiàn)性質(zhì)。如果允許外界對體系施加某種作用，就可能出現(xiàn)相反的結(jié)果。相反的結(jié)果。如水泵可以把水從低水位升至高水位；用如水泵可以把水從低水位升至高水位；用高溫可使石灰石分解；高溫可使石灰石分解；高溫高壓石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的例高溫高壓石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的例子，子，實現(xiàn)后者的先決條件是要向體系中輸入能

6、量，該過實現(xiàn)后者的先決條件是要向體系中輸入能量，該過程的本質(zhì)仍然是非自發(fā)性的。程的本質(zhì)仍然是非自發(fā)性的。G= H TS0的反應是的反應是否一定能自動發(fā)生？否一定能自動發(fā)生？反應能自發(fā)進行反應能自發(fā)進行只是說明在一定條件下該只是說明在一定條件下該反應有自動發(fā)生的趨勢，即反應發(fā)生的可反應有自動發(fā)生的趨勢，即反應發(fā)生的可能性，并不說明能實際發(fā)生，反應能否實能性，并不說明能實際發(fā)生，反應能否實際發(fā)生還涉及反應速率問題。際發(fā)生還涉及反應速率問題。例題：有例題：有A、B、C、D4個反應：個反應：在任何溫度都能自發(fā)進行的反應是在任何溫度都能自發(fā)進行的反應是_；任何溫度都不能自發(fā)進行的反應是任何溫度都不能自發(fā)

7、進行的反應是_。CB反應反應ABCDH/kJmol-110.51.8012611.7S/Jmol-1K-130.0113.084.0105.01 1下列說法中，正確的是下列說法中，正確的是( )( ) A A化學反應總是伴隨著能量變化的化學反應總是伴隨著能量變化的 B B能夠自發(fā)進行的反應不一定都是放熱反應能夠自發(fā)進行的反應不一定都是放熱反應 C C只有放熱反應才能夠自發(fā)進行只有放熱反應才能夠自發(fā)進行 D D能夠自發(fā)進行的反應就一定能夠發(fā)生并完成能夠自發(fā)進行的反應就一定能夠發(fā)生并完成2 2下列物質(zhì)中，熵值下列物質(zhì)中，熵值(S)(S)最大的是最大的是( )( ) A A金剛石金剛石 B BClC

8、l2 2(l) (l) C CI I2 2(g) D(g) DCu(sCu(s) )ABABC C3 3在在2525、1 1010110105 5 Pa Pa條件下，反應：條件下，反應：2N2N2 2O O5 5(g)= 4NO(g)= 4NO2 2(g)+O(g)+O2 2(g) (g) H= +56.7 kJH= +56.7 kJ mol mol-1-1能夠自發(fā)進行。從能量上分析，生成物的總能量能夠自發(fā)進行。從能量上分析，生成物的總能量比反應物的總能量比反應物的總能量 ，從反應前后的熵，從反應前后的熵值看，反應后的熵值值看，反應后的熵值 ( (填填“增加增加”、“減小減小”或或“不變不變”

9、) )。高高增加增加D5、下列反應中，熵減小的是（、下列反應中，熵減小的是（ ）A. (NH4 )2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)B. 2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)C. MgCO3(s)MgO(s)CO2(g)D. 2CO(g)2C(s)O2(g)4、以下自發(fā)反應可用能量判據(jù)來解釋的是、以下自發(fā)反應可用能量判據(jù)來解釋的是( )A、硝酸銨自發(fā)地溶于水硝酸銨自發(fā)地溶于水B、2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)； H=+56.7kJ/molC、(NH4 )2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g); H=+74.9 kJ/molD、2H2(g)+O2(g)

10、=2H2O(l); H=-571.6 kJ/molD【課堂達標測試課堂達標測試】6.下列過程是非自發(fā)的是下列過程是非自發(fā)的是 （ ）A、水由高處向低處流；水由高處向低處流； B、天然氣的燃燒；天然氣的燃燒；C、鐵在潮濕空氣中生銹；鐵在潮濕空氣中生銹； D、室溫下水結(jié)成冰。室溫下水結(jié)成冰。7.碳酸銨碳酸銨（NH4）2CO3在室溫下就能自發(fā)地分解在室溫下就能自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣，對其說法中正確的是產(chǎn)生氨氣，對其說法中正確的是 （ ）A、其分解是因為生成了易揮發(fā)的氣體，使體系的熵其分解是因為生成了易揮發(fā)的氣體，使體系的熵增大；增大；B、其分解是因為外界給予了能量；其分解是因為外界給予了能量；C、其分解

11、是吸熱反應，據(jù)能量判據(jù)不能自發(fā)分解；其分解是吸熱反應，據(jù)能量判據(jù)不能自發(fā)分解；D、碳酸鹽都不穩(wěn)定，都能自發(fā)分解。碳酸鹽都不穩(wěn)定，都能自發(fā)分解。DA規(guī)律方法總結(jié)規(guī)律方法總結(jié)自發(fā)反應中的焓變和熵變的關系自發(fā)反應中的焓變和熵變的關系1、在溫度、壓力一定的條件下，放熱的熵增加的反應、在溫度、壓力一定的條件下，放熱的熵增加的反應一定能自發(fā)進行一定能自發(fā)進行2、在溫度、壓力一定的條件下，吸熱的熵減少的反應、在溫度、壓力一定的條件下，吸熱的熵減少的反應一定不能自發(fā)進行一定不能自發(fā)進行3、當焓變和熵變的作用相反時，如果二者大小相差懸、當焓變和熵變的作用相反時，如果二者大小相差懸殊，可能某一因素占主導地位殊，可

12、能某一因素占主導地位4、當焓變和熵變的作用相反且二者相差不大，溫度可、當焓變和熵變的作用相反且二者相差不大，溫度可能對反應的方向起決定性作用能對反應的方向起決定性作用5、無熱效應的自發(fā)過程是熵增加的過程，、無熱效應的自發(fā)過程是熵增加的過程，如兩種理想如兩種理想氣體的混合等。氣體的混合等。 當當改變改變已經(jīng)達到化學平衡的可逆反應的已經(jīng)達到化學平衡的可逆反應的條條件件時時,平衡狀態(tài)被破壞平衡狀態(tài)被破壞,隨反應的進行重新達到隨反應的進行重新達到新平衡的過程新平衡的過程. 1.化學平衡移動的概念化學平衡移動的概念 勒夏持列原理勒夏持列原理：如果：如果改變改變影響平衡的一個影響平衡的一個條件（如濃度、壓

13、強和溫度等），平衡就向條件（如濃度、壓強和溫度等），平衡就向著能夠著能夠減弱這種改變減弱這種改變的方向移動。的方向移動。2.移動原理移動原理注意注意:影響平衡的因素：影響平衡的因素：濃度濃度、壓強壓強、溫度溫度三種；三種；原理適用范圍：只適用于原理適用范圍：只適用于一項條件發(fā)生變一項條件發(fā)生變化化的情況的情況(即溫度或壓強或一種物質(zhì)的濃度即溫度或壓強或一種物質(zhì)的濃度)，當多項條件同時發(fā)生變化時，情況比較復雜；當多項條件同時發(fā)生變化時，情況比較復雜；平衡移動的結(jié)果：平衡移動的結(jié)果：只能減弱（不可能抵消）只能減弱（不可能抵消）外界條件的變化外界條件的變化。平衡移動：是一個平衡移動：是一個“平衡狀態(tài)

14、平衡狀態(tài)不平衡狀態(tài)不平衡狀態(tài)新的平衡狀態(tài)新的平衡狀態(tài)”的過程。一定條件下的平衡的過程。一定條件下的平衡體系，條件改變后，可能發(fā)生平衡移動。體系，條件改變后，可能發(fā)生平衡移動。 化學平衡狀態(tài)化學平衡狀態(tài)正正=逆逆正正逆逆向右移動向右移動不不 移移 動動向左移動向左移動外界條件改變（1）從正、逆反應速度是否相等判斷：）從正、逆反應速度是否相等判斷：正正=逆逆正正逆逆正正逆逆3平衡移動方向的判斷：平衡移動方向的判斷：對于一個可逆反應：對于一個可逆反應：mA+nBmA+nB pCpC + + qDqD，在平衡狀態(tài)時，平衡常數(shù)在平衡狀態(tài)時，平衡常數(shù) 非平衡狀態(tài)時有濃度商非平衡狀態(tài)時有濃度商 當當Q =

15、KQ = K時，時， 當當Q KQ KQ K時，時， 欲破壞化學平衡狀態(tài)，必須使欲破壞化學平衡狀態(tài)，必須使Q K， PqmnCDKAB（2 2）從濃度商和平衡常數(shù)分析：從濃度商和平衡常數(shù)分析： 達平衡達平衡正向移動正向移動逆向移動逆向移動【例例】現(xiàn)有反應：現(xiàn)有反應：CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g); H V V逆逆 平衡平衡向向正反應方向正反應方向移動；移動；1 1）濃度）濃度增大增大A A的濃度的濃度A(g)+3B(g) 2C(g)+2D(s)消耗消耗 A A平衡向右移動平衡向右移動原平衡原平衡C（A） = C 1原平衡被破壞原平衡被破壞新平衡新平衡C C（A A） = C =

16、 C 2 2C（A） = C 3減弱減弱消除消除C C 1 1 C C 3 3 ca + b c a + b ca + b c壓強對化學平衡的影響aA(g)+bB(g) cC(g)a + b = ca + b = cV正正 = V逆逆V正正 = V逆逆壓強對化學平衡的影響aA(g)+bB(g) cC(g)1.1.增大壓強，對于有氣體參加和氣體生增大壓強，對于有氣體參加和氣體生成的化學反應來講，由于縮小了體積，成的化學反應來講，由于縮小了體積，氣體的濃度增大，提高了反應速率。氣體的濃度增大，提高了反應速率。2.2.若兩邊都有氣體，則改變壓強同時改變?nèi)魞蛇叾加袣怏w，則改變壓強同時改變正逆反應速率，

17、當反應前后分子數(shù)目不同正逆反應速率，當反應前后分子數(shù)目不同時，速率改變倍數(shù)不一樣，分子數(shù)目多的時，速率改變倍數(shù)不一樣，分子數(shù)目多的一側(cè)速率改變倍數(shù)大。一側(cè)速率改變倍數(shù)大。 當反應前后分子數(shù)目相同時，增大倍當反應前后分子數(shù)目相同時，增大倍數(shù)相同。數(shù)相同。對于反應前后氣體總體積相等的反應，改對于反應前后氣體總體積相等的反應，改變壓強對平衡無影響；變壓強對平衡無影響；平衡混合物都是固體或液體的，改變壓強平衡混合物都是固體或液體的，改變壓強不能使平衡移動；不能使平衡移動；壓強的變化必須引起參與反應物質(zhì)的壓強的變化必須引起參與反應物質(zhì)的濃度濃度改變改變才能使平衡移動。才能使平衡移動。壓強對化學平衡的影響

18、的注意事項壓強對化學平衡的影響的注意事項1.1.例：例： I2 + H2 2HI增大體系的壓強，增大體系的壓強， 平衡不移動，平衡不移動，但濃度增大，顏色加深，速率加快！但濃度增大，顏色加深，速率加快！2.充入充入”惰性氣體惰性氣體” a 恒壓恒壓 當成當成”減壓減壓” b 恒容恒容 速率不變，平衡不移動速率不變，平衡不移動注意：在在定溫、容積可變定溫、容積可變的容器中充入的容器中充入1molN2 和和3molH2，發(fā)生反應，發(fā)生反應N2+3H2 2NH3，當反當反應達到平衡后，下列措施將會對化學平衡產(chǎn)生應達到平衡后，下列措施將會對化學平衡產(chǎn)生什么影響？（填正向移動或逆向移動或不移動）什么影響

19、？（填正向移動或逆向移動或不移動）（1）壓縮容器的容積）壓縮容器的容積（2）定壓向容器中充入氦氣）定壓向容器中充入氦氣（3）定容容器中充入氦氣）定容容器中充入氦氣正向移動正向移動逆向移動逆向移動不移動不移動練習練習2、在密閉容器中進行下列反應、在密閉容器中進行下列反應CO2(g)+C(s) 2CO(g) H0達到平衡后，改變下列條件，則指定物質(zhì)達到平衡后，改變下列條件，則指定物質(zhì)的濃度及平衡如何變化：的濃度及平衡如何變化：（2）減小密閉容器體積，保持溫度不變，則）減小密閉容器體積，保持溫度不變，則平衡平衡 ; c(CO2) 。 （3）通入）通入N2，保持密閉容器體積和溫度不變，保持密閉容器體積

20、和溫度不變，則平衡則平衡 ; c(CO2) 。 （4）通入）通入N2，保持密閉容器壓強和溫度不變，保持密閉容器壓強和溫度不變，則平衡則平衡 ; c(CO2) 。 逆向移動逆向移動增大增大不移動不移動不變不變正向移動正向移動減小減小(3)(3)溫度的影響溫度的影響注：升高溫度注：升高溫度同時加快同時加快正逆反應速率，但吸正逆反應速率，但吸熱反應的速率增加的更熱反應的速率增加的更多多，故升溫使可逆反，故升溫使可逆反應應向吸熱反應方向向吸熱反應方向移動。即移動。即溫度對吸熱反應溫度對吸熱反應的速率影響更大的速率影響更大。2NO2 (g) N2O4 (g) H放放200200 C C300300 C

21、C100100 C Ca aA A壓強壓強0 0P等壓線等壓線正反應正反應 熱熱 m+n p+q吸吸0下圖是在其它條件一定時，反應下圖是在其它條件一定時，反應2NO+O2NO+O2 2 2NO 2NO2 2，H0 HVV逆逆的點是的點是 。ABCEDC C點點TNO轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率200 C300 C100 CP等壓線等壓線壓強壓強0A%（2 2）物質(zhì)百分含量）物質(zhì)百分含量壓強壓強溫度曲線溫度曲線正反應正反應 熱熱m+n p+q放放mA(g)+nB(gmA(g)+nB(g) ) pC(g)+qD(gpC(g)+qD(g) )aAt0（3 3）轉(zhuǎn)化率）轉(zhuǎn)化率時間時間壓強曲線壓強曲線 m+n p+q0

22、A或或BC時間時間濃度t1 t2 t3此圖在此圖在t t2 2時，如果是加時，如果是加熱，那么正反應是放熱熱，那么正反應是放熱還是吸熱？還是吸熱？如果是減壓，那么如果是減壓，那么m+nm+n與與p+qp+q的關系？的關系？（5 5）濃度）濃度時間曲線時間曲線mA(g)+nB(gmA(g)+nB(g) ) pC(g)+qD(gpC(g)+qD(g) )其它：其它：Tvv逆逆v正正T1T2正反應正反應_Tvv正正v逆逆正反應正反應_TC%C%450正反應正反應_PA%A%P1m+n_p+q對于反應對于反應mAmA(g)(g)+nB+nB(g(g) ) pCpC(g)(g)+qD+qD(g(g) )

23、吸熱吸熱吸熱吸熱放熱放熱1、在恒溫時，一固定容積的容器內(nèi)發(fā)生如下反應：、在恒溫時，一固定容積的容器內(nèi)發(fā)生如下反應：2NO2(g) N2O4(g)，達平衡時，再向容器內(nèi)通入一定量的，達平衡時，再向容器內(nèi)通入一定量的NO2(g)，重新達到平衡，重新達到平衡后與第一次平衡時相比，后與第一次平衡時相比，NO2的體積分數(shù)的體積分數(shù)()A減少減少 B增大增大C不變不變 D無法判斷無法判斷思路點撥思路點撥可利用放大縮小思想分析?？衫梅糯罂s小思想分析。聽課記錄聽課記錄本題考查化學平衡移動問題。如右圖所示，假設原容器內(nèi)本題考查化學平衡移動問題。如右圖所示，假設原容器內(nèi)有一可以滑動的隔板，原來左側(cè)達到化學平衡狀

24、態(tài)，現(xiàn)在右側(cè)加入適量有一可以滑動的隔板，原來左側(cè)達到化學平衡狀態(tài)，現(xiàn)在右側(cè)加入適量的的NO2也達到與原平衡相同的狀態(tài)，在外力作用下，將右側(cè)的活塞壓到也達到與原平衡相同的狀態(tài)，在外力作用下，將右側(cè)的活塞壓到X處，并撤去隔板，保證與原平衡時溫度和體積相同，此時相對于原平處，并撤去隔板，保證與原平衡時溫度和體積相同，此時相對于原平衡增大了體系壓強，平衡正向移動，達到平衡后衡增大了體系壓強，平衡正向移動，達到平衡后NO2的體積分數(shù)減小。的體積分數(shù)減小。【答案答案】A21和和2分別為分別為A在兩個恒容容器中平衡體系在兩個恒容容器中平衡體系A(g) 2B(g)和和2A(g) B(g)的轉(zhuǎn)化率，在溫度不變的情況下，均增加的轉(zhuǎn)化率，在溫度不變的情況下，均增加A的物的物質(zhì)的量，下列判斷正確的是質(zhì)的量，下列判斷正確的是()A1、2均減小均減小B1、2均增大均增大C1減小，減小，2增大增大 D1增大，增大，2減小減小解析解析：對于固定容積的容器中的兩反應，增大：對于固定容積的容器中的兩反應，增大A的物質(zhì)的量，體系壓強的物質(zhì)的量，體系壓強增大，增壓平衡向氣體體積減小的方向移動，即對增大，增壓平衡向氣體體積減小的方向移動，即對A(g) 2B(g)向向左移動，左移動，2A(g) B(g)向右移動。向右移動。答案答案：C 如圖所示為裝