选修四化学平衡省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第三节第三节 化学平衡化学平衡第1页一、可逆反应一、可逆反应正反应：正反应：从从左左向向右右进行反应。进行反应。逆反应：逆反应：从从右右向向左左进行反应。进行反应。在同一条件下向正反应方向进行同在同一条件下向正反应方向进行同时又向逆反应方向进行反应时又向逆反应方向进行反应.用用 表示。表示。例：例：H2+I2 2HI可逆反应特点可逆反应特点:同一条件下正、逆反应同时进行同一条件下正、逆反应同时进行可逆反应通常不能进行到底可逆反应通常不能进行到底,反应物反应物转化率不能到达转化率不能到达100%,反应体系中得到总是反反应体系中得到总是反应物与生成物应物与生成物混合物混合物。第2页tVV正V逆V正=V逆第3页1、定义、定义在一定条件下在一定条件下可逆反应可逆反应里，里，正反应速率和逆正反应速率和逆反应速率相等反应速率相等，反应混合物中各组分，反应混合物中各组分浓度保浓度保持不变持不变状态状态就是化学平衡状态就是化学平衡状态。注注意意三三点点前提（适用范围）前提（适用范围）：可逆反应可逆反应内在本质内在本质：v(正正)=v(逆逆)0外在标志：反应混合物中各组分外在标志：反应混合物中各组分 浓度保持不变浓度保持不变二、化学平衡状态二、化学平衡状态第4页怎样判断可逆反应是否到达平衡状态？怎样判断可逆反应是否到达平衡状态？可逆反应可逆反应2、化学平衡状态特征、化学平衡状态特征（3）动：）动：动态平衡，动态平衡，v(正正)=v(逆逆)0（2）等：）等：（4）定：）定：（1）逆：）逆：（5）变：）变：v(正正)=v(逆逆)反应混合物中各组分浓度保持不变反应混合物中各组分浓度保持不变条件改变，原平衡被破坏，在新条件条件改变，原平衡被破坏，在新条件下建立新平衡下建立新平衡第5页a、同一物质、同一物质 V消耗消耗V生成生成 b、不一样物质、不一样物质 一正一逆一正一逆 速率之比等于计量数之比速率之比等于计量数之比（1 1）v v正正=v v逆逆3、判断反应是否到达平衡依据、判断反应是否到达平衡依据(3)(3)还能够延伸至还能够延伸至混合气体总压强、总体积、混合气体颜混合气体总压强、总体积、混合气体颜色、密度、平均摩尔质量色、密度、平均摩尔质量等不随时间延长而改变等不随时间延长而改变(2)(2)反应混合物中各组分浓度（百分含量反应混合物中各组分浓度（百分含量)保持不变。保持不变。注注意意：某某一一可可变变物物理理量量不不再再随随时时间间改改变变而而改改变变即表明到达平衡状态。即表明到达平衡状态。（变量不变达平衡）（变量不变达平衡）第6页1、在一定温度下在一定温度下,可逆反应可逆反应A(g)+3B(g)2C(g)到达平衡标志是（）到达平衡标志是（）A.C生成速率与生成速率与C分解速率相等分解速率相等 B.单位时间生成单位时间生成nmolA,同时生成同时生成3nmolBC.单位时间生成单位时间生成B速率速率,与生成与生成C速率相等速率相等D.单位时间生成单位时间生成nmolA,同时生成同时生成2nmolCAD练习：练习：第7页 2、以下说法能够证实反应以下说法能够证实反应 N2+3H2 2NH3 已达平衡状态是已达平衡状态是()A.1个个NN键断裂同时键断裂同时,有有3个个HH键形成键形成B.1个个NN键断裂同时键断裂同时,有有3个个HH键断裂键断裂C.1个个NN键断裂同时键断裂同时,有有6个个NH键断裂键断裂D.1个个NN键断裂同时键断裂同时,有有6个个NH键形成键形成AC第8页3、以下说法中能够充分说明反应以下说法中能够充分说明反应:P(g)+Q(g)R(g)+S(g),在在恒温恒容恒温恒容下下已达平衡状态是（）已达平衡状态是（）(A)P、Q、R、S浓度不再改变浓度不再改变 (B)P、Q、R、S分子数比为分子数比为1:1:1:1 (C)反应容器内气体总物质量不再改变反应容器内气体总物质量不再改变 (D)混合气体压强不再改变混合气体压强不再改变 （E）气体平均分子量不再改变）气体平均分子量不再改变 （F）各组分质量分数不再改变）各组分质量分数不再改变 （G）混合气体密度不再改变）混合气体密度不再改变AF第9页 4、以下说法中能够充分说明反应以下说法中能够充分说明反应:在在恒温恒容恒温恒容下下已达平衡状态是（已达平衡状态是（）(A)P、Q、R、S浓度不再改变浓度不再改变 (B)P、Q、R、S分子数比为分子数比为2:1:1:1 (C)反应容器内气体总物质量不再改变反应容器内气体总物质量不再改变 (D)混合气体压强不再改变混合气体压强不再改变 （E）气体平均分子量不再改变）气体平均分子量不再改变 （F）各组分质量分数不再改变）各组分质量分数不再改变 （G）混合气体密度不再改变）混合气体密度不再改变2P(g)+Q(g)R(g)+S(g)ACDEF第10页 5、在一定温度下在一定温度下恒容恒容容器中容器中,当以下物理当以下物理量不再发生改变时量不再发生改变时,表明反应表明反应:A(s)+3B(g)2C(g)+D(g)已达平衡状态是（其中只有已达平衡状态是（其中只有B气气体有颜色）体有颜色）()A.混合气体压强混合气体压强 B.混合气体密度混合气体密度C.气体平均分子量气体平均分子量 D.气体颜色气体颜色BCDA(g)+3B(g)2C(g)+D(g)?A(g)+3B(g)2C(g)+2D(g)?ACDD第11页6、在一个不传热固定容积密闭容器中有可逆反应：、在一个不传热固定容积密闭容器中有可逆反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qQ(g)，当，当m、n、p、q为任意整数时，为任意整数时，一定能够一定能够作为到达平衡标志是：作为到达平衡标志是：体系压强不再改变体系压强不再改变 体系温度不再改变体系温度不再改变各组分浓度不再改变各组分浓度不再改变 各组分质量分数不再改变各组分质量分数不再改变反应速率反应速率Va:Vb:Vc:Vd=m:n:p:q单位时间内单位时间内m mol A断键反应，同时断键反应，同时p mol C也也断键反应断键反应（A）（B）（C）（D）B第12页【复习复习】化学平衡状态定义：化学平衡状态定义：在一定条件下在一定条件下可逆反应可逆反应里，里，正反应速率和逆反应速率正反应速率和逆反应速率相等相等，反应混合物中各组分，反应混合物中各组分浓度保持不变浓度保持不变状态就是化状态就是化学平衡状态。学平衡状态。v化学平衡特征：化学平衡特征：逆逆等等动动定定变变可逆反应（可逆过程）可逆反应（可逆过程）可逆反应（可逆过程）可逆反应（可逆过程）VVVV正正正正 =V=V=V=V逆逆逆逆（不一样平衡对应不一样速率）（不一样平衡对应不一样速率）（不一样平衡对应不一样速率）（不一样平衡对应不一样速率）动态平衡动态平衡动态平衡动态平衡。(V(V(V(V正正正正=V=V=V=V逆逆逆逆0000）平衡时，各组分浓度、含量保持不变（恒定）平衡时，各组分浓度、含量保持不变（恒定）平衡时，各组分浓度、含量保持不变（恒定）平衡时，各组分浓度、含量保持不变（恒定）条件改变，原平衡被破坏，在新条件下建立新条件改变，原平衡被破坏，在新条件下建立新平衡平衡第13页可逆反应中，旧平衡破坏、新平衡建立过程叫做可逆反应中，旧平衡破坏、新平衡建立过程叫做化学平衡化学平衡移动移动旧化学平衡旧化学平衡VV（正）（正）=VV（逆）（逆）组分含量组分含量保持恒定保持恒定平衡破坏平衡破坏条件改变条件改变VV（正）（正）VV（逆）（逆）组分含量组分含量发生改变发生改变新化学平衡新化学平衡一定时间后一定时间后组分含量保组分含量保持新恒定持新恒定 v(正正)v(逆逆),平衡向右移动平衡向右移动 v(正正)V逆逆 V逆逆V正正第18页增大反应物浓度增大反应物浓度vtt1t20V(正正)V(逆逆)t3增大生成物浓度增大生成物浓度vtt1t20V(正正)V(逆逆)V(逆逆)V(正正)t3减小生成物浓度减小生成物浓度vt1t20V(正正)V(逆逆)V(正正)V(逆逆)tt3减小反应物浓度减小反应物浓度vt1t20V(正正)V(逆逆)V(逆逆)V(正正)t3t其它条件不变时，改变反应物和生成物浓度速率其它条件不变时，改变反应物和生成物浓度速率-时间图时间图像像 V(正正)V(逆逆)第19页2 2、温度对化学平衡影响、温度对化学平衡影响试验试验272NO2(气气)N2O4(气气)H=-56.9kJ/mol(红棕色红棕色)(无色无色)第20页 在其它条件不变情况下，在其它条件不变情况下，升高温度升高温度,平衡向吸热反应方向移动平衡向吸热反应方向移动 降低温度降低温度,平衡向放热反应方向移动平衡向放热反应方向移动结论结论:注意：注意：在其它条件不变情况下在其它条件不变情况下,升高温度升高温度,不论是吸热不论是吸热反应还是放热反应反应还是放热反应,反应速率都增大反应速率都增大,反之反之,降低降低温度温度,不论是吸热反应还是放热反应不论是吸热反应还是放热反应,反应速率都反应速率都减慢。减慢。温度对反应速率影响是双向影响温度对反应速率影响是双向影响,不过不过吸热反吸热反应对温度改变更敏感！应对温度改变更敏感！第21页（1）当正反应为）当正反应为放热反应放热反应时时(a)升高温度升高温度(b)降低温度降低温度第22页（2）当正反应为）当正反应为吸热反应吸热反应时时(a)升高温度升高温度(b)降低温度降低温度第23页3 3、催化剂对化学平衡影响：、催化剂对化学平衡影响：同等程度改改变学反同等程度改改变学反应速率，应速率，V正正=V逆逆，只改变反应抵达平衡所需，只改变反应抵达平衡所需要时间，而不影响化学平衡移动。要时间，而不影响化学平衡移动。V（molL-1S-1）V正正=V逆逆t1T(s)0V正正=V逆逆催化剂对可逆反应影响：催化剂对可逆反应影响：第24页改变反应条件改变反应条件平平 衡衡 移移 动动增大反应物浓度减小反应物浓度升 高 温 度降 低 温 度增大生成物浓度减小生成物浓度向降低反应物浓度方向移动向降低生成物浓度方向移动向吸热反应方向移动向增大反应物浓度方向移动向增大生成物浓度方向移动向放热反应方向移动浓度、温度对化学平衡影响浓度、温度对化学平衡影响第25页平衡移动原理（勒夏特列原理）平衡移动原理（勒夏特列原理）假如假如改变改变影响平衡一个条件（如浓度或温度影响平衡一个条件（如浓度或温度等等），平衡就向能够，平衡就向能够减弱减弱这种改变这种改变方向移动方向移动。此原理只适合用于此原理只适合用于已达平衡已达平衡体系体系移动结果移动结果只能是减弱外界条件改变量，但只能是减弱外界条件改变量，但不能抵消。不能抵消。注意：注意：第26页压强对化学平衡影响压强对化学平衡影响 比如：比如：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）450。C时时N2与与H2反应生成反应生成NH3试验数据试验数据压强压强/MPa15103060100NH3/%2.09.216.435.553.669.4由勒夏特列原理推知压强对化学平衡影响为：由勒夏特列原理推知压强对化学平衡影响为：压强增大，平衡向气体体积减小方向移动压强增大，平衡向气体体积减小方向移动 压强减小，平衡向气体体积增大方向移动压强减小，平衡向气体体积增大方向移动第27页 2NO2（g）N2O4（g）（红棕色）（红棕色）（无色）（无色）加压前后颜色有什么改变？为何加压前后颜色有什么改变？为何？第28页压强引发平衡移动相关图象压强引发平衡移动相关图象当当 a+b c+d时：时：VVt t0 0VV(正正)VV(逆逆)VVVV(正正正正)VVVV(逆逆逆逆)VVt t0 0VV(正正)VV(逆逆)VVVV(逆逆逆逆)VVVV(正正正正)增大压强增大压强增大压强增大压强减小压强减小压强减小压强减小压强对于反应 aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)第29页当 a+b c+d时：VVt t0 0VV(正正)VV(逆逆)VV(逆逆)VV(正正)增大压强增大压强增大压强增大压强减小压强减小压强减小压强减小压强VVt t0 0VV(正正)VV(逆逆)VV(正正)VV(逆逆)第30页思索：思索：对于反应对于反应 H2O+CO H2+CO2假如增大压强假如增大压强,反应速率是否改变反应速率是否改变,平衡是否移动？平衡是否移动？高温高温催化剂催化剂速率速率-时间关系图：时间关系图：V(molL-1S-1)t(s)0V正正=V逆逆V正正=V逆逆增大压强增大压强增大压强增大压强,正逆反应正逆反应正逆反应正逆反应速率均增大相同倍数，速率均增大相同倍数，速率均增大相同倍数，速率均增大相同倍数，V V 正正正正=V=V 逆逆逆逆，平衡不移，平衡不移，平衡不移，平衡不移动。动。动。动。t2第31页以下反应到达化学平衡时，增大压强，平衡是否以下反应到达化学平衡时，增大压强，平衡是否移动？向哪个方向移动？移动根本原因是什么移动？向哪个方向移动？移动根本原因是什么?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)不移动不移动不移动不移动第32页1、对任何一个平衡体系，采取以下办法一、对任何一个平衡体系，采取以下办法一定引发平衡移动是定引发平衡移动是 A.加入一个反应物加入一个反应物 B.增加体系压强增加体系压强C.升高温度升高温度 D.使用催化剂使用催化剂C 练习练习第33页 2 2、当人体吸入较多量一氧化碳时，就会引发一当人体吸入较多量一氧化碳时，就会引发一氧化碳中毒，这是因为一氧化碳跟血液里血红蛋氧化碳中毒，这是因为一氧化碳跟血液里血红蛋白结合。使血红蛋白不能很好跟氧气结合，人因白结合。使血红蛋白不能很好跟氧气结合，人因缺乏氧气而窒息，甚至死亡。这个反应可表示为：缺乏氧气而窒息，甚至死亡。这个反应可表示为：血红蛋白血红蛋白O O2 2+CO +CO 血红蛋白血红蛋白CO+OCO+O2 2 利用化学平衡移动理论，简述抢救一氧化碳中利用化学平衡移动理论，简述抢救一氧化碳中毒患者时能够采取什么办法？毒患者时能够采取什么办法？第34页3 3、可逆反应可逆反应H H2 2O(g)O(g)C(s)CO(g)C(s)CO(g)H H2 2(g)(g)在一定条件下在一定条件下达平衡状态达平衡状态，改变以下条件，能否，改变以下条件，能否引发平衡移动是引发平衡移动是？COCO产率有何改变产率有何改变?增大增大H H2 2O(g)O(g)浓度浓度 加入更多加入更多C C(S)(S)增加增加H H2 2浓度浓度第35页4 4、在高温下，反应、在高温下，反应(正反应为吸热反应）要使混合气体颜色加深，正反应为吸热反应）要使混合气体颜色加深，可采取方法是可采取方法是A A、保持容积不变、保持容积不变,加入加入HBr(g)B B、降低温度、降低温度C C、升高温度、升高温度D D、保持容积不变、保持容积不变,加入加入H2(g)A C 2HBr(g)H2(g)+Br2(g)第36页5 5、恒温下、恒温下,反应反应aXaX(g)(g)bY bY(g)(g)+cZ+cZ(g)(g)到达到达平衡后平衡后,把容器把容器体积压缩到原来二分之一体积压缩到原来二分之一且到达且到达新平衡时新平衡时,X,X物质量浓度由物质量浓度由0.1mol/L0.1mol/L增大到增大到0.19mol/L,0.19mol/L,以下判断正确是以下判断正确是:A.a A.ab+c B.ab+c B.ab+c b+c C.a C.ab+c D.ab+c D.ab=cb=c A第37页第38页序号序号起始时浓度起始时浓度mol/L平衡时浓度平衡时浓度mol/L平衡时平衡时 c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)K10.0106 0.011900.00183 0.003120.0176754.4980.0113 0.0090400.00356 0.001250.0155954.618000.0106 0.00114 0.001140.0084154.329K20.0113 0.0090400.00456 0.001950.008598.298000.0165 0.00339 0.003390.009778.306000.0125 0.00258 0.002580.007428.272在在K1（698.6），），K2（798.6）时可逆反应时可逆反应 I2(g)+H2(g)2HI(g)依据表中依据表中平衡时平衡时 值，分析其中规律。值，分析其中规律。第39页其它平衡体系数据进行分析，都有类似关系。其它平衡体系数据进行分析，都有类似关系。(1)K与与反应反应起始浓度大小起始浓度大小无关；无关；(2)K与起始物质无关，与起始物质无关，与与正向建立正向建立平衡平衡还是逆向建立平衡无还是逆向建立平衡无关，即与平衡建立关，即与平衡建立过程无关。过程无关。(3)温度不变温度不变时，时，K是常数是常数,温度改变，温度改变，K值改变值改变分析上表，你得出什么结论？分析上表，你得出什么结论？(4)K不受不受压强影响压强影响第40页四、化学平衡常数四、化学平衡常数 1 1、定义、定义 在一定在一定温度温度下，当一个可逆反应到达下，当一个可逆反应到达化学化学平衡平衡时，时，生成物浓度幂之积生成物浓度幂之积与与反应物浓度反应物浓度幂之积幂之积比值是一个常数，这个常数叫做该比值是一个常数，这个常数叫做该反应化学平衡常数（简称平衡常数）。用反应化学平衡常数（简称平衡常数）。用K K表示平衡常数。表示平衡常数。第41页2 2、表示式及单位、表示式及单位 cp(C)c q(D)cm(A)c n(B)K=mA+nB pC+qD C:各组分平衡浓度各组分平衡浓度K单位为单位为(molL-1)n（n=p+q-m-nn=p+q-m-n）第42页 1/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)2NH3(g)N2(g)+3H2(g)K1 =K22=1/K3 结论：结论：平衡常数表示式与方程式书写方式相关。平衡常数表示式与方程式书写方式相关。第43页FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)Cr2O72-(aq)+H2O(l)2CrO42-(aq)+2H+(aq)第44页注意：注意：(3)固体、固体、纯纯液体浓度，普通不出现在表示式中，液体浓度，普通不出现在表示式中，表示式中表示式中只包含只包含气态物质和溶液中各溶质浓度。气态物质和溶液中各溶质浓度。水蒸气要写水蒸气要写 (2)同一反应，系数不一样，同一反应，系数不一样，K值不一样值不一样(1)必须指明温度，浓度为平衡状态时浓度。必须指明温度，浓度为平衡状态时浓度。第45页（1 1）K K值越大，表示反应进行程度越大，反应物转化值越大，表示反应进行程度越大，反应物转化率也越大。率也越大。3、化学平衡常数应用、化学平衡常数应用衡量化学反应进行程度衡量化学反应进行程度衡量化学反应进行程度衡量化学反应进行程度（2 2）普通当）普通当K K10105 5时，该反应进行得基本完全。时，该反应进行得基本完全。K K 1010-5-5 认为认为 正反应极难进行（逆反应较完全）正反应极难进行（逆反应较完全）【应用一】【应用一】平衡常数表示反应进行程度，不表示反应平衡常数表示反应进行程度，不表示反应快慢，即快慢，即速率大，速率大，K值不一定大值不一定大第46页对于反应对于反应m A(g)+n B(g)p C(g)+q D(g)m A(g)+n B(g)p C(g)+q D(g)随温度升高其反应平衡常数有以下改变，请判断随温度升高其反应平衡常数有以下改变，请判断和和 两种情况哪种是吸热，哪种是放热？两种情况哪种是吸热，哪种是放热？温度平衡常数若升高温度，值增大，则正反应为吸热反应若升高温度，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若升高温度，值减小，则正反应为放热反应【应用【应用二二】利用利用利用利用KK值可判断反应热效应值可判断反应热效应值可判断反应热效应值可判断反应热效应第47页 对于可逆反应对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)Qc k，未达平衡，逆反应方向进行。未达平衡，逆反应方向进行。Q c=k,达平衡达平衡Qc k,未达平衡，正反应方向进未达平衡，正反应方向进行。行。在一定温度在一定温度任意时刻任意时刻，叫该反应浓度商叫该反应浓度商【应用【应用三三】判断可逆反应是否平衡及不平衡向判断可逆反应是否平衡及不平衡向判断可逆反应是否平衡及不平衡向判断可逆反应是否平衡及不平衡向何方向进行何方向进行何方向进行何方向进行第48页【应用【应用四四】第49页化学平衡相关计算化学平衡相关计算【应用【应用四四】用平衡常数来表示反应程度有时不够直观，惯用用平衡常数来表示反应程度有时不够直观，惯用平衡平衡转化率转化率来表示反应程度。来表示反应程度。反应物反应物A平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：A转化率转化率=100%A起始浓度起始浓度-A平衡浓度平衡浓度 反应前反应前A浓度浓度 转化转化A浓度浓度 反应前反应前A浓度浓度=100%第50页