3、2化學(xué)反應(yīng)中的平衡.ppt

1、3、2 化學(xué)反應(yīng)中的平衡,一、化學(xué)反應(yīng)有快有慢,二、化學(xué)反應(yīng)速率,1、概念：,用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減小或生成物濃度的增大來定量地表示。,2、意義：化學(xué)反應(yīng)速率是表示化學(xué)反應(yīng)快慢的物理量。,3、計(jì)算公式：,4、各物理量的單位： 反應(yīng)物(或生成物)濃度： 反應(yīng)時(shí)間 ： 化學(xué)反應(yīng)速率：,mol/L,s，min，h 等,mol . L-1.s-1 , mol . L-1.min-1等,=,在2 L 的密閉容器中，通入1mol N2 和3mol H2 ，一定條件下發(fā)生反應(yīng)，3min 后測(cè)得容器內(nèi)N2 為 0.4 mol , 求反應(yīng)速率（分別以N2、H2、NH3來表示反應(yīng)速率）。,【練習(xí)】,0.1 m

2、ol/(L. min) 0.3 mol/(L. min) 0.2 mol/(L. min),5、說明：,（1）化學(xué)反應(yīng)速率是指某一時(shí)間段內(nèi)的平均反應(yīng)速率，不是瞬時(shí)反應(yīng)速率。,（2）在同一化學(xué)反應(yīng)中，選用不同物質(zhì)來表示反應(yīng)速率時(shí)，可能有不同速率數(shù)值，但都可表示同一反應(yīng)的速率，所以必須指明是何種物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率。,（3）在同一化學(xué)反應(yīng)中，不同物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。,m:n:p:q,、在2L密閉容器中，發(fā)生3A+B = 2C 的反應(yīng)，若最初加入A和B都是4mol， A的平均反應(yīng)速率是0.12mol/(L.s)，則10s后容器中的B的物質(zhì)的量濃度是（） A、1

3、.6mol /L B、2.8mol /L C、3.2mol /L D、3.6mol/L,【練習(xí)】,D,A,反應(yīng)A+3B=2C + 2D 在不同條件下反應(yīng)速率分別為： VA=0.15mol /(L.min) VB=0.6mol /(L.min) VC=0.4mol /(L.min) VD=0.15mol /(L.min) 則該反應(yīng)進(jìn)行的最快的是（） A. B. C. D. E.,【練習(xí)】,C,比較反應(yīng)速率快慢，首先轉(zhuǎn)化為同種物質(zhì)表示的速率,化學(xué)反應(yīng)速率是受到一定條件影響的,三、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素,反應(yīng)物性質(zhì)（內(nèi)因）,反應(yīng)條件（外因）,固體顆粒大小,濃 度,壓 強(qiáng),溫 度,催化劑,2）濃度對(duì)化

4、學(xué)反應(yīng)速率的影響,規(guī)律2：其他條件不變時(shí)，增大反應(yīng)物的濃度，可以增大反應(yīng)速率；減小反應(yīng)物的濃度，可以減小化學(xué)反應(yīng)的速率。,外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,1）固體表面積對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,規(guī)律1：其他條件不變時(shí)，增大固體反應(yīng)物的表面積(即固體顆粒越細(xì)小），可以增大反應(yīng)速率。,問題：增大氣體或固體或純液體反應(yīng)物的濃度，化學(xué)反應(yīng)速率都會(huì)增大嗎？,3）溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。,規(guī)律3：其他條件不變時(shí)，升高溫度，可以增大反應(yīng)速率；降低溫度，可以減慢反應(yīng)速率。,【說明】,1、溫度改變，對(duì)任何反應(yīng)的速率都產(chǎn)生影響，無(wú)論是放熱還是吸熱反應(yīng)。,2、溫度改變，對(duì)可逆反應(yīng)能同時(shí)改變正逆反應(yīng)速率，但程度不同。一般

5、對(duì)吸熱反應(yīng)的影響更大。,4）催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響,規(guī)律4：在其他條件不變時(shí)，催化劑可以改變化學(xué)反應(yīng)的速率。正催化劑：能夠加快反應(yīng)速率的催化劑。 負(fù)催化劑：能夠減慢反應(yīng)速率的催化劑。,【說明】,1、催化劑具有選擇性。,2、對(duì)于可逆反應(yīng)，使用催化劑能同等程度地改變正、逆反應(yīng)速率。,3、如不特意說明，指正催化劑。,4、催化劑有一定的活化溫度。,5、催化劑中毒現(xiàn)象。,規(guī)律5：對(duì)于有氣體參加的反應(yīng)，若其他條件不變，增大壓強(qiáng)，反應(yīng)速率加快；減小壓強(qiáng)，反應(yīng)速率減慢。,5）壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)速率的影響,【說明】,當(dāng)改變?nèi)萜鲀?nèi)壓強(qiáng)，而有關(guān)反應(yīng)的氣體濃度沒有變化時(shí)，則反應(yīng)速率不變。如：向容積不變的密閉容器中通入惰性

6、氣體。,6）其他如光照、電磁波、超聲波、溶劑的性質(zhì)等，也會(huì)對(duì)化學(xué)反應(yīng)的速率產(chǎn)生影響。,四、化學(xué)平衡的特征,1、可逆反應(yīng)：,在同一條件下,既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行,同時(shí)又能向逆反應(yīng)方向進(jìn)行的反應(yīng),叫做可逆反應(yīng)。,舉例：,特征：,可逆反應(yīng)總是不能進(jìn)行到底，得到的總是反應(yīng)物與生成物的混合物。,例如：在一密閉容器里，分別加入0.01mol/L的 H2和I2，加熱至445，能發(fā)生什么反應(yīng)？,不平衡狀態(tài),化學(xué)平衡狀態(tài)（動(dòng)態(tài)平衡）,(1) 定義,化學(xué)平衡狀態(tài)，就是指在一定條件下的可逆反應(yīng)里，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)混合物中各成分的含量保持不變的狀態(tài)。,注意三點(diǎn),前提（適用范圍）：可逆反應(yīng),內(nèi)在本質(zhì)：v(

7、正)= v(逆) 0,外在標(biāo)志：反應(yīng)混合物中各成分 的含量保持不變。,2、化學(xué)平衡狀態(tài),(2) 化學(xué)平衡狀態(tài)的特征, 動(dòng)：動(dòng)態(tài)平衡（v(正)= v(逆) 0）, 等：v(正)= v(逆) 0, 定：反應(yīng)混合物中各成分的含量保持不變。, 變：條件改變，原平衡被破壞，在新的條件下建立新的平衡。,如何判斷化學(xué)平衡?,(1)單位時(shí)間內(nèi)A2、B2 生成AB的分子數(shù)與分解的AB的分子數(shù)相等：,已達(dá)平衡,(2)單位時(shí)間內(nèi)生成2xmolAB的同時(shí)生成了x molA和xmolB,已達(dá)平衡,(3)一定溫度時(shí)密閉容器中A2、B2、AB的分子數(shù)之比不再改變,已達(dá)平衡,(4)一定溫度時(shí)密閉容器中A2、B2、AB的物質(zhì)的

8、量分?jǐn)?shù)或者質(zhì)量分?jǐn)?shù)或者各氣體的體積分?jǐn)?shù)不再改變,已達(dá)平衡,(5)外界條件不變時(shí)，A2、B2、AB濃度不隨時(shí)間變化而變化,已達(dá)平衡,(6)外界條件不變時(shí)，A2、B2的轉(zhuǎn)化率保持不變,已達(dá)平衡,(7)溫度一定時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)放出一定熱量同時(shí)吸收同等的熱量，即體系溫度不再改變,已達(dá)平衡,(8)體系顏色不再改變,已達(dá)平衡,(9)體系平均式量不再改變 (10)體系壓強(qiáng)不再改變 (11)體系分子總數(shù)不再改變 (12)體系密度不再改變,不一定達(dá)到平衡,不一定達(dá)到平衡,不一定達(dá)到平衡,不一定達(dá)到平衡,除18項(xiàng)外，還有以下各項(xiàng)也為平衡狀態(tài)的標(biāo)志：,(9)體系平均式量不再改變 (10)體系壓強(qiáng)不再改變 (11)體系

9、分子總數(shù)不再改變 (12)體系密度不再改變,3、化學(xué)平衡的移動(dòng),反應(yīng)條件改變，引起V正 V逆,速率、各成分的含量和濃度與原平衡比較，均發(fā)生變化。,方向,原因：,結(jié)果：,V正 V逆 ： 平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。反應(yīng)物濃度減小，產(chǎn)物濃度增大。,V正 V逆 ： 平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。反應(yīng)物濃度增大，產(chǎn)物濃度減小。,V正 = V逆 ： 平衡不移動(dòng)。,4、影響化學(xué)平衡的條件,【實(shí)驗(yàn)】書本52頁(yè)探究實(shí)驗(yàn),（1）濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響,在其他條件不變的情況下：增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；增大生成物濃度或減小反應(yīng)物濃度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。,在生產(chǎn)上，往往采用增大容易取得的或成本較低的

10、反應(yīng)物濃度的方法，使成本較高的原料得到充分利用。,應(yīng)用：,2SO2 + O2 2SO3,增大反應(yīng)物的濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響的 v-t 圖,t1,t2,t3,（2）壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響,在其它條件不變的情況下,增大壓強(qiáng),會(huì)使化學(xué)平衡向著氣體體積縮小的方向移動(dòng);減小壓強(qiáng),會(huì)使平衡向著氣體體積增大的方向移動(dòng).（適用于反應(yīng)前后體積不等的可逆反應(yīng)）,1、反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)的總體積沒有變化的可逆反應(yīng)，增大或減小壓強(qiáng)不能使化學(xué)平衡移動(dòng)。例：,2HI(g) H2(g) + I2(g),增大壓強(qiáng)，體積減小，濃度同等程度增大，顏色變深，但平衡不移動(dòng)。,2、沒有氣體參與的反應(yīng)，壓強(qiáng)改變，濃度不變，平衡不移動(dòng)。,3、在恒

11、溫恒容的密閉容器中充入惰性氣體，平衡不移動(dòng)。,增大壓強(qiáng)對(duì)下列兩個(gè)化學(xué)平衡的影響圖象分析,t1,t2,t3,t1,t2,(3) 溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響,結(jié)論：其它條件不變的情況下，溫度升高，平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)；溫度降低，平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)。,(4) 催化劑： 在可逆反應(yīng)中，催化劑能夠同等程度地增加正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率，因此它對(duì)化學(xué)平衡和移動(dòng)沒有影響（即不能改變達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)后的反應(yīng)混合物的百分組成）。但能縮短到達(dá)平衡所需的時(shí)間。,時(shí)間,反應(yīng)速率,t1,t2,如果改變影響平衡的一個(gè)條件（如濃度、壓強(qiáng)、溫度等），平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。,討論1,向正反應(yīng)方向,變淡,向正反應(yīng)方向

12、,先變深后變淺,不移動(dòng),變深,向逆反應(yīng)方向,變深,不移動(dòng),不變,六、平衡轉(zhuǎn)化率,平衡轉(zhuǎn)化率 =,（分子、分母的單位須相同）,轉(zhuǎn)化率越大，說明可逆反應(yīng)進(jìn)行得越完全， 生產(chǎn)的效率越高。,【說明】,【練習(xí)1】書本53頁(yè)練習(xí),【練習(xí)2】書本54頁(yè)討論,七、化學(xué)平衡常數(shù)（簡(jiǎn)稱平衡常數(shù)）,1、定義：,在一定溫度下的可逆反應(yīng)，當(dāng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，把生成物濃度指數(shù)冪的乘積除以反成物濃度指數(shù)冪的乘積，得到的比值是一常數(shù)，這一常數(shù)稱為該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)。,2、符號(hào)：,用“K”表示。,3、表達(dá)式：,（1）c(A)、c(B)、c(C)、c(D)都是平衡濃度，單位mol/L,【說明】,（2）在有氣態(tài)物質(zhì)參加的反應(yīng)中，有

13、固體或純液體物質(zhì)參加反應(yīng)時(shí)，固體、純液體濃度視為1，不寫入表達(dá)式中。,（3）水的濃度：, 在稀的水溶液中進(jìn)行的反應(yīng)：水的濃度看作為1。, 在非水溶液中的反應(yīng)，則水的濃度要寫入表達(dá)式中。 如：酯化反應(yīng)中生成的水。,（4）K值必須注明溫度 。,（5）K值與反應(yīng)方程式書寫形式有關(guān)：,K2 =,=,k32,4、K值的特點(diǎn)：,對(duì)于同一個(gè)反應(yīng)，K值只與溫度有關(guān)，而與濃度、壓強(qiáng)、催化劑等無(wú)關(guān)。無(wú)論反應(yīng)物的濃度如何改變，也不管反應(yīng)是由左至右或由右至左，所得平衡常數(shù)都一樣。,5、K值的應(yīng)用：,（1）K值越大，可逆反應(yīng)的程度越大，轉(zhuǎn)化率越高。,（2）預(yù)測(cè)反應(yīng)進(jìn)行的方向：,QK ： 平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng) QK ：

14、平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),【討論】書本55頁(yè)討論1、2.,6、平衡轉(zhuǎn)化率與化學(xué)平衡常數(shù)K的關(guān)系：,（1）K只與溫度有關(guān)，與反應(yīng)物的起始濃度無(wú)關(guān)，不僅與外界條件有關(guān)，與反應(yīng)物的起始濃度也有關(guān)。,（2）K值越大，一般也越大；越大，K值不一定越大。,（3）值變化，K值不一定變化。,7、化學(xué)平衡與勒夏特列原理應(yīng)用,（1）應(yīng)用濃度對(duì)平衡的影響，可提高某反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。,增大某一反應(yīng)物的濃度，可以提高另一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，故在生產(chǎn)中常采用增大價(jià)廉易得原料的濃度，使成本較高的原料得到充分利用；但應(yīng)注意，被增大濃度的反應(yīng)物，其本身轉(zhuǎn)化率反而降低。,（2）在已達(dá)平衡的氣體可逆反應(yīng)中，若加入與任何氣體都不反應(yīng)的稀有氣體

15、，平衡是否移動(dòng)有兩種可能：, 若為定溫、定容容器，加入稀有氣體將導(dǎo)致氣體的總壓強(qiáng)增大，但因體積未變，各原有氣體的濃度也未變，故平衡不移動(dòng)。, 若為定溫、定壓容器，加入稀有氣體，要維持恒壓則體積必須增大，即降低各原有氣體的濃度，平衡向氣體體積變大的方向移動(dòng)。,（3）在氣體可逆反應(yīng)中，起始?jí)簭?qiáng)和平衡壓強(qiáng)有如下關(guān)系：,在恒溫、恒容條件下，密閉容器中，反應(yīng)前后的壓強(qiáng)之比等于反應(yīng)前后氣體的總物質(zhì)的量之比，即：,（4）若反應(yīng)有固體、純液體物質(zhì)參加，則固體、純液體物質(zhì)量的增多或減少對(duì)平衡移動(dòng)沒有影響。,（5）勒夏特列原理適用于一切動(dòng)態(tài)平衡，包括固體物質(zhì)的溶解平衡、化學(xué)平衡、弱電解質(zhì)的電離平衡、鹽類的水解平衡

16、等平衡體系，非平衡體系不能運(yùn)用此原理。,（6）依據(jù)氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量的變化判斷平衡移動(dòng)的方向。,若體系中各物質(zhì)全是氣體（反應(yīng)前后氣體總物質(zhì)的量相等的可逆反應(yīng)除外），在定溫下加壓，若氣體混合物平均相對(duì)分子質(zhì)量加大，則平衡向氣體體積縮小的方向移動(dòng)。,如果平均相對(duì)分子質(zhì)量增大，平衡向生成C方向移動(dòng)。,（7）根據(jù)勒夏特列原理，若確定平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，產(chǎn)物的濃度不一定增加，產(chǎn)物在反應(yīng)混合物中所占的百分含量不一定增大，轉(zhuǎn)化率不一定提高。,如平衡體系,8、化學(xué)平衡圖像問題認(rèn)識(shí)圖像的方法：,（1）一看面：橫、縱坐標(biāo)的含義；函數(shù)關(guān)系。 二看線：坐標(biāo)中曲線的變化；函數(shù)的增減性、斜率等。 三看點(diǎn)：曲線上的原點(diǎn)

17、、交點(diǎn)、拐點(diǎn)、特殊點(diǎn)等的含義。,（2）遇到有兩個(gè)變量（如溫度和壓強(qiáng)）的圖像。應(yīng)先讓其中一個(gè)條件不變，分析另一個(gè)條件變化時(shí)對(duì)y軸的影響，然后再綜合起來解決問題。,B,C,八、合成氨工業(yè),1、合成氨的適宜條件,【討論】,從反應(yīng)速率和化學(xué)平衡兩方面看，選擇什么樣的操作條件才有利于提高生產(chǎn)效率和降低成本呢？,從速率看: 溫度高、壓強(qiáng)大（即N2、H2濃度大）都會(huì)提高反應(yīng)速率；,從化學(xué)平衡看，溫度低、壓強(qiáng)大都有利于提高N2和H2的轉(zhuǎn)化率。,【小結(jié)】合成氨的適宜條件：,壓強(qiáng)：2050MPa,溫度：500左右,催化劑：鐵觸媒,濃度：及時(shí)分離液氨，不斷補(bǔ)充N2、H2,2、合成氨工業(yè)簡(jiǎn)述：,（1）原料氣的制備、凈化和壓縮：,一是將空氣液化，蒸發(fā)，使它分離為N2和O2,二是將空氣中的O2跟碳作用：C + O2 = CO2，再除去CO2,H2 ：,將水蒸氣通過赤熱的煤層（或焦炭層）：,原料氣的凈化,用壓縮機(jī)壓縮至高壓,（2）氨的合