1、第二章 化学反应速率和化学平衡,第三节 化学平衡,一、什么是可逆反应？,在同一条件下,既能向正反应方向进行,同时又能向逆反应方向进行的反应,叫做可逆反应。,特点：相同条件、同时反应、,反应物与生成物共存,例：,思考：化学反应速率研究反应的快慢，研究一个化学反应还需要讨论哪些内容？,还需要研究化学反应进行的程度化学平衡,问题二、什么是饱和溶液？,在一定温度下，在一定量的溶剂里，不能再溶解某种溶质的溶液，叫做这种溶质的饱和溶液。,饱和溶液中溶质的溶解过程完全停止了吗？,没有！以蔗糖溶解于水为例，蔗糖分子离开蔗糖表面扩散到水中的速率与溶解在水中的蔗糖分子在蔗糖表面聚集成为晶体的速率相等。,即：溶解速
2、率 = 结晶速率 达到了溶解的平衡状态，一种动态平衡,那么，可逆反应的情况又怎样呢？,此时产生了“度”（限度） 消耗量等于生成量，量上不再变化,在一定条件下，2mol SO2与1mol O2反应能否得到2mol SO3？,不能，因这是个可逆反应，而可逆反应是不能进行到底的。故此对于任何一个可逆反应都存在一个反应进行到什么程度的问题。,开始时c(CO) 、c(H2O)最大，c(CO2) 、c(H2)=0,随着反应的进行,c(CO2) 、c(H2)逐渐增大,进行到一定程度，总有那么一刻，正反应速率和逆反应速率的大小不再变化,c(CO) 、c(H2O)逐渐减小,且正反应速率=逆反应速率,正反应速率,
3、逆反应速率,相等,这时，CO、H2O的消耗量等于CO2、H2反应生成的CO、H2O的量，,反应仍在进行，但是四种物质的浓度均保持不变，达到动态平衡，这就是我们今天要重点研究的重要概念化学平衡状态,二、化学平衡状态：,1、定义：化学平衡状态，就是指在一定条件下的可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。,强调三点,前提条件：一定条件下的可逆反应,实质： V正 V逆0,标志：反应混合物中各组分的浓度 保持不变的状态,2、化学平衡的特征,逆可逆反应,等V正 V逆,动动态平衡，反应没有停止,V正 V逆0,定各组分的浓度不变，含量一定,变条件改变，原平衡被破坏，在新
4、的条件 下建立新的平衡,练习：,1.可逆反应达到平衡的主要特征是（ ）,A.反应停止了,B.正、逆反应的速率均为零,D.正、逆反应的速率相等,C.正、逆反应还在进行,D,2.在一定条件下，使NO和O2在一密闭容器中进行反应下列不正确的是（ ）,A.反应开始时，正反应速率最大，逆反应速率为零,B.随着反应的进行，正反应的速率逐渐减少，最后为零,C.随着反应的进行，逆反应速率逐渐增大，最后不变,D.随着反应的进行，正反应速率逐渐减小，最后不变,B,3、判断反应达到平衡状态的标志,（1）V正 V逆,（2）各组分的含量不变,化学平衡到达的标志： 以xA+yB zC为例，化学平衡到达的标志有： V正=V
5、逆； VA耗=VA生 VA耗:VC耗=x:z VB生:VC生=y:z VA耗:VB生=x:y； 各物质的百分含量保持不变。 混合气体的总压、总体积、总物质的量不随时间 的改变而改变；(x+yz 即反应前后系数不等) 各物质的浓度不随时间的改变而改变； 各物质的物质的量不随时间的改变而改变； 各气体的体积不随时间的改变而改变； 反应体系的颜色、温度不再变化。,速率,直接的,间接的,VA耗是指A物质的消耗速率,VB生是指B物质的生成速率。,对于不同类型的可逆反应，某 一物理量不变是否可作为平衡已到达 的标志，取决于该物理量在平衡到达 前后（反应过程中）是否发生变化。若是变的则可；否则，不行。 （即
6、“变”的不变则可）,注意!,平衡状态的判断,混合物体系中各成分的含量 1）各物质的物质的量或物质的量分数一定 2）各物质的质量或各物质的质量分数一定 3）各气体的体积或体积分数一定 4）总体积、总压强、总物质的量一定,mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),平衡,不一定,平衡,平衡,平衡状态的判断,正、逆反应速率的关系 1）在单位时间内消耗了 m mol A，同时生成了m mol A； 2）在单位时间内消耗了 n mol B，同时消耗了p mol C； 3）v (A)v (B) v (C) v (D) = m n p q ； 4）在单位时间内生成了 n mol B，同时消耗了q mol
7、 D。,mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),v正v逆 ,平衡,v正v逆 ,平衡,未达到平衡时也符合此关系,均指v逆，不一定平衡,（一正一负，符合系数）,平衡状态的判断,恒温、恒容时，压强： 1）m+n p+q 时，压强保持不变 2）m+n p+q 时，压强保持不变 混合气体的平均相对分子质量（Mr） 1）m+n p+q 时， Mr一定 2）m+n p+q 时， Mr一定,mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),平衡,不一定,平衡,不一定,（“变”的不变）,平衡状态的判断,1）其它条件不变时，如体系的温度一定 2）体系的颜色不再变化 3）体系的密度一定,mA(g)+nB(g)
8、 pC(g)+qD(g),平衡,不一定,平衡,3.在一定条件下，可逆反应：2 A B + 3 C，在下列四种状态时属于平衡状态的是( ) 正反应速率 逆反应速率 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),AD,4.可逆反应N23H2 2NH3的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反
9、应已达到平衡状态的是( ) A3v正(N2)v正( H2 ) Bv正( N2 ) v逆( NH3 ) C2v正( H2 ) 3v逆( NH3 ) Dv正( N2 ) 3v逆( H2 ),C,5.一定温度下，反应A(g)B(g) 2C(g)D(g)达到平衡的标志是（ ）,A.单位时间内反应nmolA的同时生成nmol的D,C.容器内的总压强不随时间的变化而变化,B.单位时间内生成2nmolC的同时生成nmol的B,D.单位时间内生成nmolA的同时生成nmol的B,BC,6.反应：2SO2+O2 SO3正反应是放热反应，达到平衡状态时，下列说法中正确的是（ ）,A.容器内压强不随时间变化 B.S
10、O2、O2、SO3的分子数之比是2：1：2 C.SO2和O2不再化合成SO3 D.使用催化剂V正、V逆都发生变化，但变化的倍数相等,AD,7. 在一定温度下的定容密闭容器中，当下列物理量不再改变时，表明反应：A(s)2B(g) C(g)D(g)已达平衡的是( ) A、混合气体的压强 B、混合气体的密度 C、气体的平均相对分子质量 D、气体的总物质的量,若A为气体，则选( ),BC,ACD,若改为A(g)+B(g) C(g)+D(g)，则选( ),无,小结,1、化学平衡状态的定义,前提条件,实质,标志,2、化学平衡状态的特征,逆、动、等、定、变、同,3、达到平衡状态的标志,（1）V正 V逆,（2
11、）各组分的含量不变,（一正一负，符合系数）,（“变”的不变）,【复习】化学平衡状态的定义：（化学反应的限度）一定条件下，可逆反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态。,化学平衡的特征： 逆 等 动 定 变,可逆反应（或可逆过程） V正 =V逆(用同一物质浓度表示) 动态平衡。 (V正=V逆0） 平衡时，各组分浓度、含量保持不变（恒定） 条件改变，平衡发生改变,强调在平衡状态时存在的 （1）现象与本质： V正=V逆是达到平衡状态的本质，各组成成分的含量不变为表面现象； （2）动与静：正反应和逆反应不断进行，而各组分的含量保持不变； （3）内因和外因： 条件改变时
12、，V正V逆，平衡被打破， 外界条件一定时，V正=V逆，平衡建立。,课前练习,在一定温度下，可逆反应A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡的标志是（ ） C生成的速率与C分解的速率相等； 单位时间内生成mmolA，同时生成3mmolB； A、B、C的浓度不再变化； A、B、C的分子数之比为1:3:2； 单位时间内生成3mmolB，同时生成2mmolC; 容器内的总压强不随时间变化 A、 B、 C、 D、全部,A,（1）混合气体的颜色不再改变 （ ）,（2）混合气体的平均相对分子质量不变（ ）,（3）混合气体的密度不变 （ ）,（4）混合气体的压强不变 （ ）,（5）单位时间内消耗2nmolNO
13、2的同时 生成2nmolO2 （ ）,（6） O2气体的物质的量浓度不变 （ ）,课前练习,可逆反应中，旧化学平衡的破坏，新化学平衡建立过程叫做化学平衡的移动。,V正V逆,V正=V逆0,条件改变,平衡1 不平衡 平衡2,建立新平衡,破坏旧平衡,V正=V逆0,一定时间,三、化学平衡的移动,1、化学平衡移动的定义：,研究对象,本质原因,平衡 v 正 = v 逆,改变 条件,速率不变：平衡不移动,速率改变,程度相同（v 正 = v 逆）： 平衡不移动,程度不同,v 正 v 逆，平衡向正反应方向移动,v 正 v 逆，平衡向逆反应方向移动,2、化学平衡移动方向的判断：,浓 度,温 度,压 强,催化剂,也
14、就是通过改变哪些条件来打破旧平衡呢？,【思考与交流】,有哪些条件能改变化学平衡呢？,滴加310滴浓硫酸,滴加1020滴NaOH,溶液橙色加深,溶液黄色加深,结论：,增加生成物浓度，平衡向逆反应方向移动。,减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动。,3、影响化学平衡的条件,（1）浓度对化学平衡的影响,实验25,分析过程：,实验26,Fe3 3SCN Fe(SCN)3,红色变深,红色变深,增大反应物的浓度，平衡向正反应方向移动,产生红褐色沉淀，溶液红色变浅,减小反应物的浓度，平衡向逆反应方向移动,（红色）,向盛有4滴 FeCl3溶液的试管中加入2滴KSCN溶液，溶液呈红色。,分析过程：,在其他条件不变
15、的情况下： 增大反应物浓度或 减小生成物浓度 增大生成物浓度或 减小反应物浓度,化学平衡向正反应方向移动,化学平衡向逆反应方向移动,【结论】,引起v正 v逆,引起v正 v逆,t2,V正 = V逆,V逆,V,正,t3,V正= V逆,V正,V逆,t1,V（molL-1S-1）,0,平衡状态,平衡状态,增大反应物浓度,速率-时间关系图：,增加任何一种反应物的浓度, V正 V逆，平衡向正反应方向移动,【图像分析】,t2,V正 = V逆,V逆,V,正,t3,V正= V逆,V正,V逆,t1,V（molL-1S-1）,0,平衡状态,平衡状态,减小反应物浓度,速率-时间关系图：,当减小反应物的浓度时, 化学平
16、衡将怎样移动?,减少任何一种反应物的浓度, V正 V逆，平衡向逆反应方向移动,学评P50,平衡正向移动,平衡逆向移动,【图像分析】,减小生成物浓度,增大生成物浓度,【图像分析】,引起V正 V逆,引起V逆 V正,由以上四图可以得出结论：,1）改变反应物浓度瞬间，只能改变正反应速率 改变生成物浓度瞬间，只能改变逆反应速率,2）改变浓度瞬间 若v(正)v(逆)，平衡向正反应方向移动 若v(逆)v(正)，平衡向逆反应方向移动,3）新旧平衡速率比较： 增大浓度，新平衡速率大于旧平衡速率 减小浓度，新平衡速率小于旧平衡速率,应用：,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。,思考：,可逆反应
17、 H2O(g)C(s) CO(g)H2(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？（ ） 增大水蒸气浓度 加入更多的碳 增加H2浓度 改变条件后能使CO浓度有何变化?, ,强调：气体或溶液浓度的改变会引起反应速 率的变化，纯固体或纯液体用量的变化不会 引起反应速率改变，化学平衡不移动,三、温度对化学平衡的影响,【探究实验3】 p28页实验27,红棕色 变深,红棕色 变浅,温度降低,温度升高,变大,变小,向逆反应方向即吸热方向移动,向正反应方向即放热方向移动,结论：,升高温度，,降低温度，,平衡向吸热反应方向移动,平衡向放热反应方向移动,t2,V正 = V逆,V逆,V正,升高
18、温度,（H0）,速率-时间关系图：,2NO2 N2O4,温度对化学平衡的影响(图像),升温,升温,降温,降温,A：升高温度，正反应速率和逆反应速率都增大 ， 只是增大的程度不一样， 平衡向吸热反应方向移动； B：降低温度，正反应速率和逆反应速率都减小 ， 只是增大的程度不一样， 平衡向放热反应方向移动；,练习,1、对于反应2X(g) + Y(g) 2Z(g)（正反应为放热反应），若升高温度，则能使（ ） A、反应速率不变，Z的产量减少 B、反应速率增大，Z的产量减少 C、反应速率增大，Y的转化率降低 D、反应速率减少，Z的产量增大,BC,2、在容积不变的密闭容器中进行如下反应：H2O(g)+C
19、(s) H2(g)+CO(g) H0，达到平衡后，改变下列反应条件，相关叙述正确的是（ ） A、加入H2O(g)，平衡向正反应方向移动，体系压强减少 B、加入少量C，正反应速率增大 C、降低温度，平衡向正反应方向移动 D、加入CO，H2浓度减小,D,练习,（3）压强对化学平衡的影响：,NH3%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。,前提条件：,结论：,反应体系中有气体参加且反应前后总体积发
20、生改变。 aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) a+bc+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：即气体化学计量数减少 体积增大：即气体化学计量数增多,说明:,V（molL-1S-1）,0,t2,V”正 = V”逆,V 逆,V 正,增大压强,速率-时间关系图：,aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) a+b c+d,aA(g)+bB(g) cC(g),图象观察,速率-时间关系图：,V正= V逆,增大压强,正逆反应速率均增大，但增大倍数一样
21、， V正= V逆，平衡不移动。,t2,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) + 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
22、断正确的是: （ ） A. ab+c B. ab+c C. ab+c D. ab=c,A,教学后记: 压强对化学反应速率的影响比较抽象,关键是要转换成浓度,学生不会转换,且不能理解为什么要这样,需要老师进一步想办法.,（4）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正= V逆,催化剂对可逆反应的影响：,平衡移动原理（勒沙特列原理）：,改变影响平衡的一个条件（如浓度、温度、压强等），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。,此原理只适用于已达平衡的体系,平衡移动方向与条件改变方向相反。,移动的结果只能是减弱外界条件的
23、该变量，但不能抵消。,注意：,例题1： 下列事实不能用勒夏特列原理解释的是（ ） A.由H2、I2蒸气、HI组成的平衡体系加压后颜色变深 B.黄绿色的氯水光照后颜色变浅 C.使用催化剂可加快SO2转化为SO3的速率 D.在含有Fe(SCN)3的红色溶液中加铁粉，振荡静置，溶液颜色变浅或褪去。,AC,在一密闭容器中，反应aA(g) bB(g)达平衡后，B的浓度是1mol/L，保持温度不变，将容器体积增大一倍，达到新平衡时，B的浓度变为0.6mol/L，则（ ） A.平衡向正反应方向移动了 B.物质A的转化率减小了 C.B的质量分数增加了 D.ab,例题2：,AC,某温度下，N2O4（气） 2 N
24、O2（气）；H0。在密闭容器中达到平衡，下列说法不正确的是( ) A加压时(体积变小)，将使正反应速率增大，平衡向逆反应方向移动 B保持体积不变，加入少许NO2，将使正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡向逆反应方向移动 C保持体积不变，加入少许N2O4，再达到平衡时，颜色变深 D保持体积不变，升高温度，再达平衡时颜色变深 E. 保持体积不变，充入He，压强增大，平衡向逆反应方向移动，NO2物质的量浓度减小 F.保持压强不变，充入He，平衡不移动，NO2物质的量浓度减小,BEF,例题3：,气体反应A + B C（正反应为放热反应），在密闭容器中进行，若反应在2000C、无催化剂时A的浓度变化示意
25、曲线如图所示。试在图中画出在反应物起始浓度不变的情况下： （1）保持2000C和原压强，但反应在适当催化剂条件下进行时，A的浓度变化示意曲线。 （2）在无催化剂、保持原压强下，使反应在5000C下进行，此时A的浓度变化示意曲线。,例题4：,已建立化学平衡的某可逆反应，当条件改变使化学平衡向正反应方向移动时，下列叙述正确的是（ ） 生成物的质量分数一定增加，某种生成物总量一定增加，反应物的转化率一定增大，反应物的浓度一定降低，正反应速率一定大于逆反应速率，一定使用催化剂 A B C D,C,例题5：,教学后记： 勒沙特列原理中压强对化学平衡移动的影响比较抽象、也比较难理解，学生学习起来比较困难，
26、所以我在分析讲解时讲的速度也比较慢，而且采取了讲练结合，希望学生通过练习训练后，能够掌握大多数内容。, K,四、化学平衡常数,实验测得，同一反应（如：aA+bB cC+dD）在某温度下达到的化学平衡状态，平衡体系中各物质的浓度满足下面关系：,其中c为各组分的平衡浓度，温度一定，K为定值。即化学平衡常数只与温度有关，而与反应物或生成物的浓度无关。,（一）、化学平衡常数表达式,一定温度下，可逆反应处于平衡状态时，生成物浓度的系数次方的乘积与反应物浓度系数次方的乘积之比为一常数,化学平衡常数值的大小是可逆反应进行程度的标志。 表示在一定温度下，可逆反应达到平衡时该反应进行的程度（反应的限度）。,（1
27、）K值越大，说明平衡时生成物的浓度越大，反应物的浓度越小，反应程度越大，反应物转化率也越大；反之则转化率越低。,（2）K值与浓度无关，随温度变化而变化。 化学平衡常数是一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现。,（二）、化学平衡常数意义,（三）、使用平衡常数应注意的问题,（1）必须指明温度，反应必须达到平衡状态,（2）平衡常数表示反应进行的程度，不表示反应的快慢，即速率大，K值不一定大,（3）在进行K值的计算时，反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，由于其浓度可看做常数“1”而不代入公式，表达式中不需表达,一定温度下,如：,一定温度下,（4）平衡常数的表达式与方程式的书写有关,K1 =
28、1/K2 = K32,某温度下,化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变。若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，尽管是同一个反应，平衡常数也会改变。,（5）利用K值可判断某状态是否处于平衡状态,如某温度下，可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) 平衡常数为K，若某时刻时，反应物和生成物的浓度关系如下：,QK ，V正V逆，反应向正方向进行,QK ，V正V逆，反应处于平衡状态,QK ，V正V逆，反应向逆方向进行,则：,解：,mol,2,0.154,1,3,3,4,2,2,、 2 : x 2 : (0.154), x 2,解析：这是一个连续平衡的
29、计算，计算思路为：第一个反应的平衡量作为第二个反应的起始量,解：,起,变,平,4 mol,0,0,x,x,x,4 mol - x,x,x,x,0,x,y,y,y,x - y,y,x +y,x y = 1.62,x +y = 4.50,解得：,x = 3.06 mol,y = 1.44 mol,故：c （N2O5） = (4 3.06) mol / 1L=0.94 mol/L,c （N2O ） = 1.44 mol / 1L=1.44 mol/L,解：,n,n,0,x,2x,2x,n - x,n - 2x,2x,由题意可知：,n - x + n - 2x = 2 x,x = 0.4n,解题的一般步骤：,列出三栏数据,根据题意列方程,求解,气体反应计算时经常使用的推论：,