《化學平衡》教學課件

1、第二章 化學反應速率和化學平衡第三節(jié) 化學平衡一、什么是可逆反應？ 在同一條件下,既能向正反應方向進行,同時又能向逆反應方向進行的反應,叫做可逆反應。NH3H2ONH3H2O特點：相同條件、同時反應、 反應物與生成物共存例：思考：化學反應速率研究反應的快慢，研究一個化學反應還需要討論哪些內(nèi)容？還需要研究化學反應進行的程度化學平衡問題二、什么是飽和溶液？ 在一定溫度下，在一定量的溶劑里，不能再溶解某種溶質(zhì)的溶液，叫做這種溶質(zhì)的飽和溶液。 飽和溶液中溶質(zhì)的溶解過程完全停止了嗎？ 沒有！以蔗糖溶解于水為例，蔗糖分子離開蔗糖表面擴散到水中的速率與溶解在水中的蔗糖分子在蔗糖表面聚集成為晶體的速率相等。即

2、：溶解速率 = 結晶速率 達到了溶解的平衡狀態(tài)，一種動態(tài)平衡那么，可逆反應的情況又怎樣呢？此時產(chǎn)生了“度”（限度） 消耗量等于生成量，量上不再變化 在一定條件下，2mol SO2與1mol O2反應能否得到2mol SO3？不能，因這是個可逆反應，而可逆反應是不能進行到底的。故此對于任何一個可逆反應都存在一個反應進行到什么程度的問題。 開始時c(CO) 、c(H2O)最大，c(CO2) 、c(H2)=0 隨著反應的進行c(CO2) 、c(H2)逐漸增大 進行到一定程度，總有那么一刻，正反應速率和逆反應速率的大小不再變化 在容積為1L的密閉容器里，加0.01molCO和0.01molH2O(g)

3、,COH2O CO2H2c(CO) 、c(H2O)逐漸減小V正V逆且正反應速率=逆反應速率正反應速率逆反應速率相等時間速率這時，CO、H2O的消耗量等于CO2、H2反應生成的CO、H2O的量， 反應仍在進行，但是四種物質(zhì)的濃度均保持不變，達到動態(tài)平衡，這就是我們今天要重點研究的重要概念化學平衡狀態(tài)二、化學平衡狀態(tài)： 1、定義：化學平衡狀態(tài)，就是指在一定條件下的可逆反應里，正反應速率和逆反應速率相等，反應混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)。強調(diào)三點前提條件：一定條件下的可逆反應實質(zhì)： V正 V逆0標志：反應混合物中各組分的濃度 保持不變的狀態(tài)2、化學平衡的特征逆可逆反應等V正 V逆動動態(tài)平衡，反

4、應沒有停止V正 V逆0定各組分的濃度不變，含量一定變條件改變，原平衡被破壞，在新的條件 下建立新的平衡同 條件相同，某一可逆反應無論是從正反應開始還是從逆反應開始，最終均可達到同一平衡狀態(tài)。即平衡的建立與途徑無關練習：1.可逆反應達到平衡的主要特征是（ ）A.反應停止了 B.正、逆反應的速率均為零D.正、逆反應的速率相等C.正、逆反應還在進行 D2.在一定條件下，使NO和O2在一密閉容器中進行反應下列不正確的是（ ）A.反應開始時，正反應速率最大，逆反應速率為零B.隨著反應的進行，正反應的速率逐漸減少，最后為零C.隨著反應的進行，逆反應速率逐漸增大，最后不變D.隨著反應的進行，正反應速率逐漸減

5、小，最后不變B3、判斷反應達到平衡狀態(tài)的標志（1）V正 V逆（2）各組分的含量不變化學平衡到達的標志： 以xA+yB zC為例，化學平衡到達的標志有： V正=V逆； VA耗=VA生 VA耗:VC耗=x:z VB生:VC生=y:z VA耗:VB生=x:y； 各物質(zhì)的百分含量保持不變。 混合氣體的總壓、總體積、總物質(zhì)的量不隨時間 的改變而改變；(x+yz 即反應前后系數(shù)不等) 各物質(zhì)的濃度不隨時間的改變而改變； 各物質(zhì)的物質(zhì)的量不隨時間的改變而改變； 各氣體的體積不隨時間的改變而改變； 反應體系的顏色、溫度不再變化。速率直接的間接的VA耗是指A物質(zhì)的消耗速率,VB生是指B物質(zhì)的生成速率。 對于不同

6、類型的可逆反應，某一物理量不變是否可作為平衡已到達的標志，取決于該物理量在平衡到達前后（反應過程中）是否發(fā)生變化。若是變的則可；否則，不行。（即“變”的不變則可）注意!平衡狀態(tài)的判斷混合物體系中各成分的含量1）各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量分數(shù)一定2）各物質(zhì)的質(zhì)量或各物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)一定3）各氣體的體積或體積分數(shù)一定4）總體積、總壓強、總物質(zhì)的量一定mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)平衡不一定平衡平衡平衡狀態(tài)的判斷正、逆反應速率的關系1）在單位時間內(nèi)消耗了 m mol A，同時生成了m mol A；2）在單位時間內(nèi)消耗了 n mol B，同時消耗了p mol C；3）v (A)v (B)

7、 v (C) v (D) = m n p q ；4）在單位時間內(nèi)生成了 n mol B，同時消耗了q mol D。mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)v正v逆 ,平衡v正v逆 ,平衡未達到平衡時也符合此關系均指v逆，不一定平衡（一正一負，符合系數(shù)）平衡狀態(tài)的判斷恒溫、恒容時，壓強：1）m+n p+q 時，壓強保持不變2）m+n p+q 時，壓強保持不變混合氣體的平均相對分子質(zhì)量（Mr）1）m+n p+q 時， Mr一定2）m+n p+q 時， Mr一定mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)平衡不一定平衡不一定（“變”的不變）平衡狀態(tài)的判斷1）其它條件不變時，如體系的溫度一定2

8、）體系的顏色不再變化3）體系的密度一定mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)平衡不一定平衡3.在一定條件下，可逆反應：2 A B + 3 C，在下列四種狀態(tài)時屬于平衡狀態(tài)的是( ) 正反應速率 逆反應速率 A. v(A) = 2 mol/(Ls) v(A) = 2 mol/(Ls) B. v(A) = 2 mol/(Ls) v(B) = 1.5 mol/(Ls)C. v(A) = 2 mol/(Ls) v(B) = 2 mol/(Ls)D. v(A) = 60 mol/(Lmin) v(C) = 1.5 mol/(Ls) AD4.可逆反應N23H2 2NH3的正、逆反應速率可用各反應物

9、或生成物濃度的變化來表示。下列各關系中能說明反應已達到平衡狀態(tài)的是( )A3v正(N2)v正( H2 ) Bv正( N2 ) v逆( NH3 )C2v正( H2 ) 3v逆( NH3 ) Dv正( N2 ) 3v逆( H2 )C5.一定溫度下，反應A(g)B(g) 2C(g)D(g)達到平衡的標志是（ ）A.單位時間內(nèi)反應nmolA的同時生成nmol的DC.容器內(nèi)的總壓強不隨時間的變化而變化B.單位時間內(nèi)生成2nmolC的同時生成nmol的BD.單位時間內(nèi)生成nmolA的同時生成nmol的BBC6.反應：2SO2+O2 2SO3正反應是放熱反應，達到平衡狀態(tài)時，下列說法中正確的是（ ）A.容器

10、內(nèi)壓強不隨時間變化B.SO2、O2、SO3的分子數(shù)之比是2：1：2C.SO2和O2不再化合成SO3D.使用催化劑V正、V逆都發(fā)生變化，但變化的倍數(shù)相等AD 7. 在一定溫度下的定容密閉容器中，當下列物理量不再改變時，表明反應：A(s)2B(g) C(g)D(g)已達平衡的是( ) A、混合氣體的壓強 B、混合氣體的密度 C、氣體的平均相對分子質(zhì)量 D、氣體的總物質(zhì)的量 若A為氣體，則選( )BCACD若改為A(g)+B(g) C(g)+D(g)，則選( )無小結1、化學平衡狀態(tài)的定義前提條件實質(zhì)標志2、化學平衡狀態(tài)的特征逆、動、等、定、變、同3、達到平衡狀態(tài)的標志（1）V正 V逆（2）各組分的

11、含量不變（一正一負，符合系數(shù)）（“變”的不變）【復習】化學平衡狀態(tài)的定義：（化學反應的限度）一定條件下，可逆反應里，正反應速率和逆反應速率相等，反應混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)?；瘜W平衡的特征：逆等動定變可逆反應（或可逆過程）V正 =V逆(用同一物質(zhì)濃度表示)動態(tài)平衡。 (V正=V逆0）平衡時，各組分濃度、含量保持不變（恒定）條件改變，平衡發(fā)生改變 強調(diào)在平衡狀態(tài)時存在的（1）現(xiàn)象與本質(zhì)： V正=V逆是達到平衡狀態(tài)的本質(zhì)，各組成成分的含量不變?yōu)楸砻娆F(xiàn)象；（2）動與靜：正反應和逆反應不斷進行，而各組分的含量保持不變；（3）內(nèi)因和外因： 條件改變時，V正V逆，平衡被打破， 外界條件一定時，V

12、正=V逆，平衡建立。課前練習在一定溫度下，可逆反應A(g)+3B(g) 2C(g)達到平衡的標志是（ ）C生成的速率與C分解的速率相等；單位時間內(nèi)生成mmolA，同時生成3mmolB；A、B、C的濃度不再變化；A、B、C的分子數(shù)之比為1:3:2；單位時間內(nèi)生成3mmolB，同時生成2mmolC;容器內(nèi)的總壓強不隨時間變化 A、 B、 C、 D、全部A（1）混合氣體的顏色不再改變 （ ）（2）混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變（ ）（3）混合氣體的密度不變 （ ）（4）混合氣體的壓強不變 （ ）（5）單位時間內(nèi)消耗2nmolNO2的同時 生成2nmolO2 （ ） （6） O2氣體的物質(zhì)的量濃度不變

13、 （ ）在固定體積的的密閉容器中發(fā)生反應： (紅棕色）2NO2 2NO（無色）+ O2該反應達到平衡的標志是：課前練習 可逆反應中，舊化學平衡的破壞，新化學平衡建立過程叫做化學平衡的移動。V正V逆V正=V逆0條件改變 平衡1 不平衡 平衡2建立新平衡破壞舊平衡V正=V逆0一定時間三、化學平衡的移動1、化學平衡移動的定義：研究對象本質(zhì)原因平衡v 正 = v 逆改變條件速率不變：平衡不移動速率改變程度相同（v 正 = v 逆）： 平衡不移動程度不同v 正 v 逆，平衡向正反應方向移動v 正 v 逆，平衡向逆反應方向移動2、化學平衡移動方向的判斷：濃 度【回憶】影響化學反應速率的外界條件主要有哪些？

14、化學反應速率溫 度壓 強催化劑也就是通過改變哪些條件來打破舊平衡呢？【思考與交流】有哪些條件能改變化學平衡呢？滴加310滴濃硫酸滴加1020滴NaOHCr2O72-（橙色）+H2O CrO42-（黃色）+2H+編 號步 驟K2Cr2O7溶液12滴加310滴濃H2SO4滴加1020滴濃6mol/LNaOH溶液橙色加深溶液黃色加深結論：增加生成物濃度，平衡向逆反應方向移動。減小生成物濃度，平衡向正反應方向移動。3、影響化學平衡的條件（1）濃度對化學平衡的影響實驗25實驗26 Fe3 3SCN Fe(SCN)3編號步驟1滴加飽和FeCl3滴加1mol/L KSCN現(xiàn)象結論1步驟2滴加NaOH溶液滴加

15、NaOH溶液現(xiàn)象結論2紅色變深紅色變深增大反應物的濃度，平衡向正反應方向移動產(chǎn)生紅褐色沉淀，溶液紅色變淺減小反應物的濃度，平衡向逆反應方向移動（紅色） 向盛有4滴 FeCl3溶液的試管中加入2滴KSCN溶液，溶液呈紅色。分析過程： 在其他條件不變的情況下： 增大反應物濃度或 減小生成物濃度 增大生成物濃度或 減小反應物濃度化學平衡向正反應方向移動化學平衡向逆反應方向移動【結論】引起v正 v逆引起v正 v逆t2V正 = V逆V逆V,正t3V正= V逆V正V逆t1 t（s） V（molL-1S-1）0 平衡狀態(tài)平衡狀態(tài)增大反應物濃度速率-時間關系圖：增加任何一種反應物的濃度, V正 V逆，平衡向正

16、反應方向移動【圖像分析】t2V正 = V逆V逆V,正t3V正= V逆V正V逆t1 t（s） V（molL-1S-1）0 平衡狀態(tài)平衡狀態(tài)減小反應物濃度速率-時間關系圖： 當減小反應物的濃度時, 化學平衡將怎樣移動?減少任何一種反應物的濃度, V正 V逆，平衡向逆反應方向移動0vtV(正)V(逆)V(正)= V(逆)V(逆)V(正)V (正)= V (逆)增大生成物的濃度0vtV(正)V(逆)V(正)= V(逆)V(正)V(逆)V (正)= V (逆)減小生成物的濃度平衡正向移動平衡逆向移動【圖像分析】減小生成物濃度增大生成物濃度【圖像分析】引起V正 V逆引起V逆 V正由以上四圖可以得出結論：1

17、）改變反應物濃度瞬間，只能改變正反應速率 改變生成物濃度瞬間，只能改變逆反應速率2）改變濃度瞬間 若v(正)v(逆)，平衡向正反應方向移動 若v(逆)v(正)，平衡向逆反應方向移動3）新舊平衡速率比較： 增大濃度，新平衡速率大于舊平衡速率 減小濃度，新平衡速率小于舊平衡速率應用：增大成本較低的反應物的濃度，提高成本較高的原料的轉化率。思考： 可逆反應 H2O(g)C(s) CO(g)H2(g) 在一定條件下達平衡狀態(tài)，改變下列條件，能否引起平衡移動？（ ） 增大水蒸氣濃度 加入更多的碳 增加H2濃度 改變條件后能使CO濃度有何變化? 強調(diào)：氣體或溶液濃度的改變會引起反應速率的變化，純固體或純液

18、體用量的變化不會引起反應速率改變，化學平衡不移動三、溫度對化學平衡的影響【探究實驗3】 p28頁實驗272NO2 N2O4 (紅棕色)(無色)H= -56.9kJ/mol序號實驗內(nèi)容實驗現(xiàn)象實驗結論(平衡移動方向)溫度變化混合氣體顏色c(NO2)1將充有NO2的燒瓶放入冷水中2將充有NO2的燒瓶放入熱水中紅棕色變深紅棕色變淺溫度降低溫度升高變大變小向逆反應方向即吸熱方向移動向正反應方向即放熱方向移動結論：升高溫度，降低溫度，平衡向吸熱反應方向移動平衡向放熱反應方向移動V正= V逆V正V逆t1 t（s） V（molL-1S-1）0t2V正 = V逆V逆V正升高溫度（H0，達到平衡后，改變下列反應

19、條件，相關敘述正確的是（ ） A、加入H2O(g)，平衡向正反應方向移動，體系壓強減少 B、加入少量C，正反應速率增大 C、降低溫度，平衡向正反應方向移動 D、加入CO，H2濃度減小D練習（3）壓強對化學平衡的影響：N2 十 3H2 2NH3NH3%隨著壓強的增大而增大，即平衡向正反應的方向移動。實驗數(shù)據(jù)：解釋：說明：增大壓強，正逆反應速率均增大，但增大倍數(shù)不一樣，平衡向著體積縮小的方向移動加壓體積縮小濃度增大正反應速率增大 逆反應速率增大 V正V逆平衡向正反應方向移動。壓強(MPaH3 %2.09.216.435.553.669.4前提條件：結論： 反應體系中有氣體

20、參加且反應前后總體積發(fā)生改變。 aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) a+bc+d 對于反應前后氣體體積發(fā)生變化的化學反應，在其它條件不變的情況下，增大壓強，會使化學平衡向著氣體體積縮小的方向移動，減小壓強，會使化學平衡向著氣體體積增大的方向移動。體積縮?。杭礆怏w化學計量數(shù)減少體積增大：即氣體化學計量數(shù)增多說明:V正= V逆V正V逆t1 t（s） V（molL-1S-1）0t2V”正 = V”逆V 逆V 正增大壓強速率-時間關系圖：aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) a+b c+daA(g)+bB(g) cC(g)圖象觀察思考：對于反應 H2O+CO H2+CO2如果增大

21、壓強,反應速率是否改變,平衡是否移動？高溫催化劑速率-時間關系圖：V(molL-1S-1)T(s)0V正= V逆V正= V逆增大壓強,正逆反應速率均增大，但增大倍數(shù)一樣， V正= V逆，平衡不移動。t2練習1.下列反應達到化學平衡時，增大壓強，平衡是否移動？向哪個方向移動？移動的根本原因是什么? 2NO(g) + O2(g) 2NO2 (g) CaCO3(s) CaO(s) + CO2 (g) H2O(g) + C (s) CO(g) + H2(g) H2O(g) + CO(g) CO2(g) + H2(g) H2S(g) H2(g) + S(s)正逆逆不移不移2.恒溫下, 反應aX(g) b

22、Y(g) +cZ(g)達到平衡后, 把容器體積壓縮到原來的一半且達到新平衡時, X的物質(zhì)的量濃度由0.1mol/L增大到0.19mol/L, 下列判斷正確的是: （ ）A. ab+c B. ab+c C. ab+c D. ab=c A教學后記: 壓強對化學反應速率的影響比較抽象,關鍵是要轉換成濃度,學生不會轉換,且不能理解為什么要這樣,需要老師進一步想辦法.（4）催化劑對化學平衡的影響： 同等程度改變化學反應速率，V正= V逆，只改變反應到達平衡所需要的時間，而不影響化學平衡的移動。V（molL-1S-1）V正= V逆t1T(s)0V正= V逆催化劑對可逆反應的影響：平衡移動原理（勒沙特列原理

23、）：改變影響平衡的一個條件（如濃度、溫度、壓強等），平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動。此原理只適用于已達平衡的體系平衡移動方向與條件改變方向相反。移動的結果只能是減弱外界條件的該變量，但不能抵消。注意：例題1：下列事實不能用勒夏特列原理解釋的是（ ）A.由H2、I2蒸氣、HI組成的平衡體系加壓后顏色變深B.黃綠色的氯水光照后顏色變淺C.使用催化劑可加快SO2轉化為SO3的速率D.在含有Fe(SCN)3的紅色溶液中加鐵粉，振蕩靜置，溶液顏色變淺或褪去。 AC在一密閉容器中，反應aA(g) bB(g)達平衡后，B的濃度是1mol/L，保持溫度不變，將容器體積增大一倍，達到新平衡時，B的濃度變?yōu)?

24、.6mol/L，則（ ）A.平衡向正反應方向移動了 B.物質(zhì)A的轉化率減小了C.B的質(zhì)量分數(shù)增加了 D.ab例題2：AC 某溫度下，N2O4（氣） 2 NO2（氣）；H0。在密閉容器中達到平衡，下列說法不正確的是( )A加壓時(體積變小)，將使正反應速率增大，平衡向逆反應方向移動B保持體積不變，加入少許NO2，將使正反應速率減小，逆反應速率增大，平衡向逆反應方向移動C保持體積不變，加入少許N2O4，再達到平衡時，顏色變深D保持體積不變，升高溫度，再達平衡時顏色變深E. 保持體積不變，充入He，壓強增大，平衡向逆反應方向移動，NO2物質(zhì)的量濃度減小F.保持壓強不變，充入He，平衡不移動，NO2物

25、質(zhì)的量濃度減小 BEF例題3：cA0t2000C氣體反應A + B C（正反應為放熱反應），在密閉容器中進行，若反應在2000C、無催化劑時A的濃度變化示意曲線如圖所示。試在圖中畫出在反應物起始濃度不變的情況下：（1）保持2000C和原壓強，但反應在適當催化劑條件下進行時，A的濃度變化示意曲線。（2）在無催化劑、保持原壓強下，使反應在5000C下進行，此時A的濃度變化示意曲線。 例題4：已建立化學平衡的某可逆反應，當條件改變使化學平衡向正反應方向移動時，下列敘述正確的是（ ）生成物的質(zhì)量分數(shù)一定增加，某種生成物總量一定增加，反應物的轉化率一定增大，反應物的濃度一定降低，正反應速率一定大于逆反應

26、速率，一定使用催化劑 A B C D C例題5：教學后記： 勒沙特列原理中壓強對化學平衡移動的影響比較抽象、也比較難理解，學生學習起來比較困難，所以我在分析講解時講的速度也比較慢，而且采取了講練結合，希望學生通過練習訓練后，能夠掌握大多數(shù)內(nèi)容。 K四、化學平衡常數(shù)實驗測得，同一反應（如：aA+bB cC+dD）在某溫度下達到的化學平衡狀態(tài)，平衡體系中各物質(zhì)的濃度滿足下面關系：其中c為各組分的平衡濃度，溫度一定，K為定值。即化學平衡常數(shù)只與溫度有關，而與反應物或生成物的濃度無關。（一）、化學平衡常數(shù)表達式一定溫度下，可逆反應處于平衡狀態(tài)時，生成物濃度的系數(shù)次方的乘積與反應物濃度系數(shù)次方的乘積之比

27、為一常數(shù)化學平衡常數(shù)值的大小是可逆反應進行程度的標志。 表示在一定溫度下，可逆反應達到平衡時該反應進行的程度（反應的限度）。（1）K值越大，說明平衡時生成物的濃度越大，反應物的濃度越小，反應程度越大，反應物轉化率也越大；反之則轉化率越低。（2）K值與濃度無關，隨溫度變化而變化。 化學平衡常數(shù)是一定溫度下一個反應本身固有的內(nèi)在性質(zhì)的定量體現(xiàn)。（二）、化學平衡常數(shù)意義（三）、使用平衡常數(shù)應注意的問題（1）必須指明溫度，反應必須達到平衡狀態(tài)（2）平衡常數(shù)表示反應進行的程度，不表示反應的快慢，即速率大，K值不一定大（3）在進行K值的計算時，反應物或生成物中有固體和純液體存在時，由于其濃度可看做常數(shù)“1”而不代入公式，表達式中不需表達一定溫度下如：一定溫度下Cr2O72- + H2O 2CrO42- + 2H+Fe3O4(s) + 4H2(g) 高溫3Fe(s) + 4H2O(g) 但：（4）平衡常數(shù)的表達式與方程式的書寫有關K1 = 1/K2 = K32某溫度下化學平衡常數(shù)是指某一具體反應的平衡常數(shù)。若反應方向改變，則平衡常數(shù)改變。若方程式中各物質(zhì)的系數(shù)等倍擴大或縮小，盡管是同一個反應，平衡常數(shù)也會改變。N2+3H2 2NH32NH3 N2+3H21/2N2+3/2H2 NH3（5）利用K值可判斷某狀態(tài)是否處于平衡狀態(tài)