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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

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