化学平衡状态全课件.ppt

(1)0t1：v(正)v(逆),(2)t1：v(正)=v(逆),化学平衡状态,一、化学平衡状态,在一定条件下的可逆反应，当正反应速率与逆反应速率相等，反应物与生成物的物质的量或浓度不再改变，这种状态称为“化学平衡状态”简称化学平衡。,化学平衡状态,在一定条件下的可逆反应，（研究对象）当正反应速率与逆反应速率相等，（本质）反应物与生成物的物质的量或浓度不再改变。（结果）这种状态称为“化学平衡状态”简称化学平衡。,v正=v逆,化学平衡状态的特征？,逆、等、动、定、变,思考,(3)动：动态平衡（正逆反应仍在进行）,(2)等：V正=V逆,(4)定：反应混合物中各组分的浓度保持 不变，各组分的含量一定。,(5)变：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。,(1)逆：可逆反应,化学平衡状态特征,探究2,该可逆反应达平衡状态的特征?,如何判断此反应已达到化学平衡状态?,单位时间内生成2nmol NH3的同时生成 3nmol H2.,2.单位时间内分解2nmol NH3的同时生成 nmol N2.,3.H2的生成速率与N2的生成速率之比为3:1.,6.混合气体中n(N2):n(H2):n(NH3)=1:3:2,7.混合气体中C(N2)=C(H2)=C(NH3),8.混合气体中N2的浓度保持不变.,9.混合气体中气体的密度保持不变.,10.混合气体中的压强保持不变.,思考,思考,A C E,B,思考,是,是,是,分情况,是,是,否,是,是,否,是,否,是,否,是,注意,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（反应过程中）是否发生变化。若是则可；否则，不行。,思考,BC,54.5,54.6,54.45,54.33,c(HI),2,c(H2)c(I2),在698.6K，反应体系中各物质浓度的有关数据如下,常数,对比书P29,？,1.定义：,在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数。这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数）,二、化学平衡常数（符号：K）,2.表达式：,（K 只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关）,？,K值越大，表示反应进行的程度越大，反应 物转化率也越大。,3.化学平衡常数的意义：,定量的衡量化学反应进行的程度,一般当K105时，该反应进行得基本完全。,判断K1与K2、K3的关系,？,写出下列反应化学平衡常数的表达式：,CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g),CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l),？,4.书写平衡常数表达式时应注意：,必须指明温度，反应必须达到平衡状态,5.有关化学平衡常数和转化率的计算,在某温度下，将I2和H2各0.1mol的气态混合物充入10L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得C（H2）=0.008mol/L。（1）求该反应的平衡常数。（2）在上述温度下，该容器中若通入I2和H各0.20mol。试求达到化学平衡时各物质的浓度。,例1：,思考,在密闭容器中，将2.0molCO与10molH2O混合加热到800.达到下列平衡：求CO转化为CO2的转化率。,1.已知一氧化碳与水蒸气的反应为,在427时的平衡常数是9.4。如果反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.01mol/L，计算一氧化碳在此反应条件下的转化率。,思考,2.现有一定温度下的密闭容器中存在如下反应：,2SO2+O2 2SO3,已知C(SO2)始=0.4mol/L，C(O2)始=1mol/L经测定该反应在该温度下的平衡常数K19，试判断，当SO2转化率为50时，该反应是否达到平衡状态，若未达到，向哪个方向进行？达平衡状态时,SO2的转化率应为多少？,思考,(5)变：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。可见，化学平衡只有在一定的条件下才能保持。当外界条件改变，旧的化学平衡将被破坏，并建立起新的平衡状态。,探究1,化学平衡状态特征中的“变”?,如何理解“化学平衡移动”?,可逆反应中旧化学平衡的破坏、新化学平衡的建立过程叫做化学平衡的移动。,化学平衡移动的概念:,研究对象：,已建立平衡状态的体系,平衡移动的标志：,2.反应混合物中各组分的浓度发生改变.(各组分的物质的量的百分含量,质量百分含量,体积百分含量,反应物的转化率等都发生变化),1.V正 V逆,三、化学平衡移动,探究2,那些外界因素可以促使化学平衡发生移动?,如何设计实验证明化学平衡发生移动?,浓度,压强,温度,催化剂?,1、影响化学平衡的因素,浓度对化学平衡的影响,实验,请大家阅读课本P26 实验2-5，设计实验。,请大家阅读课本P27 实验2-6，设计实验。,在其它条件不变的情况下，增加反应物的浓度,平衡向正反应方向移动;减少生成物的浓度，平衡向正反应方向移动；增加生成物的浓度,平衡向逆反应方向移动;减少反应物的浓度，平衡向逆反应方向移动。,结论,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,图象,速率,时间,增大反应物浓度,当减小反应物的浓度时,化学平衡将怎样移动?并画出速率-时间关系图,思考,浓度引起平衡移动的相关图象,增大反应物浓度平衡正向移动,减小生成物浓度平衡正向移动,浓度引起平衡移动的相关图象,增大生成物浓度平衡逆向移动,减小反应物浓度平衡逆向移动,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。,浓度对化学平衡的影响,意义,1.在二氧化硫转化为三氧化硫的过程中，应该怎样通过改变浓度的方法来提高该反应的程度？,增加氧气的浓度,思考,影响化学平衡的因素,温度对化学平衡的影响,实验,请大家阅读课本P28 实验2-5，设计实验。,在其它条件不变的情况下，升高温度，平衡向吸热反应方向移动；降低温度，平衡向放热反应方向移动。,结论,t2,V正=V逆,V正,V,逆,t3,V正=V逆,V正,V逆,t1,V（molL-1S-1）,0,平衡状态,平衡状态,图象,速率,时间,2NO2 N2O4 H=56.9KJ/mol,升高温度,温度引起平衡移动的相关图象,升高温度平衡逆向移动,降低温度平衡正向移动,正反应方向,减弱反应物浓度增大的趋势,正反应方向,减弱生成物浓度减小的趋势,逆反应方向,逆反应方向,减弱反应物浓度减小的趋势,减弱生应物浓度增大的趋势,吸热反应的方向,减弱温度降低的趋势,放热反应的方向,减弱温度升高的趋势,平衡移动原理勒夏特列原理,如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、温度等），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。,结合勒夏特列原理思考：压强对平衡移动如何影响？,2NO2 N2O4,例：,增大压强或减小压强平衡如何变化？有何现象？如何解释？,（g）,（g）,思考,2NO2 N2O4,(红棕色),(无色),当加压气体体积缩小时，混和气体颜色先变深是由于，后又逐渐变浅是由于 _ 当减压气体体积增大时，混和气体颜色先变浅是由于 后又逐渐变深是由于_,NO2浓度增大,NO2浓度减小,平衡向正反应方向移动,平衡向逆反应方向移动,（g）,（g）,压强对化学平衡的影响,气体体积增大的反应方向,减弱压强降低的趋势,气体体积减小的反应方向,减弱压强增大的趋势,结论,在其它条件不变的情况下，增大压强，平衡向气体体积减少的方向移动；减少压强，平衡向气体体积增大的方向移动。,压强引起平衡移动的相关图象,当 m+n p+q时：,增大压强平衡正向移动,减小压强平衡逆向移动,压强引起平衡移动的相关图象,当 m+n=p+q时：,增大压强平衡不移动,减小压强平衡不移动,对于反应前后气体总体积相等的反应，改变压强对平衡无影响；,注意,1.催化剂同等程度的加快或减慢正、逆反应速率(V正=V逆)；对化学平衡无影响。,2.催化剂能缩短平衡到达的时间，提高工作效率。,催化剂对化学平衡无影响,增压,使用催化剂,降温,化学平衡的移动，就是改变外界条件，破坏原有的平衡状态，建立起新的平衡状态的过程。,1、反应速率改变2、反应混合物中各组分的质量或浓度发生改变.(各组分的物质的量的百分含量,质量百分含量,体积百分含量,反应物的转化率等都发生变化),四、化学平衡图像问题,一、浓度 时间图：,二、速率 时间图：,对于可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，达平衡后，改变压强有如下图变化：则压强变化是(填“增大或减小”)，平衡向 反应方向移动，m+n p+q(填“、=”)。,升高温度,三、某物质的转化率(或百分含量)时间 温度(或压强)图：,吸热,1、找拐点：先拐的速率快,推出：T1T2,2、画垂线：找关系,推出：升温A的转化率增大即升温平衡正向移动,3、结合原理：得结论,升温平衡向吸热方向移动,1、找拐点：先拐的速率快,推出：P2P1,2、画垂线：找关系,推出:减压C%增大即减压平衡正向移动,3、结合原理：得结论,减压平衡向气体体积增大的方向移动,放热,=,1和2对比：温度相同，压强不同,2和3对比：温度不同，压强相同,H 0,m+np+q,四、某物质的转化率(或百分含量)温度、压强图：,m+np+q,1、注意曲线走势的含义,推出：随温度升高 A的转化率减小,正反应放热,2、画垂线,推出：随压强增大 A的转化率增大,m+n p+q,正反应放热,等温线,等压线,图像题解题思路：1、看清横、纵坐标代表的含义；2、看清曲线的变化趋势；3、看清曲线上的特殊点；4、必要时作辅助线；5、依据外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律，得出结论。,拐点：先拐先平，速率快 图像出现三个变量时：定一议二,小结：,通过平衡常数的特征，可以区分化学反应限度与化学平衡状态，即：平衡常数（K）与化学反应限度对应，平衡转化率与化学平衡状态对应，所以，一个化学反应限度可能对应千千万万个平衡状态。化学平衡状态改变，化学反应限度不一定发生变化。,五、等效平衡,在一定条件下的同一可逆反应，只是起始物质加入情况不同（先加反应物或先加入生成物或者同时加入），则达到平衡后，同一组分的体积分数(或物质的量分数)均相同，这样的化学平衡互称等效平衡。,等效平衡的含义,恒温恒容or恒温恒压,转化成同一边的物质，相等或成比例,二、等效平衡建立的条件及类型,恒温恒容（定T、V）的等效平衡在定T、V的条件下，对于反应前后气体体积改变的反应：若改变起始加入情况，只要通过可逆反应的化学计量数比换算成平衡时左右两边同一物质的物质的量与原平衡相同，则两平衡等效。,在定T、V条件下，对于反应前后气体体积不变的反应：只要反应物（或生成物）的物质的量的比例与原平衡相同，则两平衡等效。,Eg1:在一定温度下的某体积恒定密闭容器中,从4个不同途径建立下列可逆反应的平衡状态:N2+3H2=2NH3(1)1mol 3mol 0mol(2)0mol 0mol 2mol(3)0.5mol 1.5mol 1mol(4)xmol ymol zmol,如果:x+z/2=1;y+3z/2=3.,Eg2:在一定温度下的某体积恒定密闭容器中,从4个不同途径建立下列可逆反应的平衡状态:H2+I2=2HI(1)1mol 1mol 0mol(2)0mol 0mol 4mol(3)1mol 1mol 4mol(4)xmol ymol zmol,在恒温恒压（T、P）的等效平衡在定T、P条件下：若改变起始加入情况，只要通过可逆反应的化学计量数比换算成方程式左右两边同一物质的量之比与原平衡相同，则两平衡等效。,Eg3:在一定温度下的某压强恒定密闭容器中,从4个不同途径建立下列可逆反应的平衡状态:N2+3H2=2NH31mol 3mol 0mol 0mol 0mol 4mol1mol 3mol 4molX mol y mol z mol,如果：(x+z/2):(y+3z/2)=1:3,总结：对于反应前后气体体积发生变化的可逆反应而言恒容容器中要想达到同一平衡状态，投料量必须相同；恒压容器中要想达到同一平衡状态，投料量可以不同，但投入的比例得相同。对于反应前后气体体积不变的可逆反应而言，不管是恒容还是恒压，要想达到同一平衡状态，只要按比例投料即可。,等压比相同；等容量相同,若系数（气体系数）不变，可为比相同。,54.5,54.6,54.45,54.33,根据表中的数据计算出平衡时 的值，并分析其中规律。,c(HI),2,c(H2)c(I2),探究1,1.定义：,在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数。这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数）,化学平衡常数,2.表达式：,K值越大，表示反应进行的程度越大，反应物转化率也越大。,3.化学平衡常数的意义：,定量的衡量化学反应进行的程度,一般当K105时，该反应进行得基本完全。,4.判断可逆反应是否达到平衡及反应向何方向进行,（1）QCK，反应向正方向进行.,（2）QCK，反应处于平衡状态.,（3）QCK，反应向逆方向进行.,5、利用可判断反应的热效应,若升高温度，值增大，则正反应为吸热反应.,若升高温度，值减小，则正反应为放热反应.,6.使用平衡常数应注意的几个问题：,在平衡常数表达式中：水(l)的浓度、固体物质的浓度不写.,化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关.,CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l),K=c(CO2),K=c(CO)/c(CO2)c(H2),化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关,例如：N2+3H2 2NH3的K1值 与1/2N2+3/2H2 NH3的K2值不一样,K1=K22,6.使用平衡常数应注意的几个问题：,7.有关化学平衡常数的计算,探究2,思考,1.已知一氧化碳与水蒸气的反应为,在427时的平衡常数是9.4。如果反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.01mol/L，计算一氧化碳在此反应条件下的转化率。,思考,2.现有一定温度下的密闭容器中存在如下反应：,2SO2+O2 2SO3,已知C(SO2)始=0.4mol/L，C(O2)始=1mol/L经测定该反应在该温度下的平衡常数K19，试判断，当SO2转化率为50时，该反应是否达到平衡状态，若未达到，向哪个方向进行？达平衡状态时,SO2的转化率应为多少？,思考,