2.2.3 影响化学平衡的因素 课件2024-2025学年高中化学人教版（2019）选择性必修一

第二章 化学反应速率与化学平衡 第二节 化学平衡 第三课时 影响化学平衡的因素 1 新课导入 抢救CO中毒的患者，应首先要让患者迅速脱离中毒环境，转移到通风、空气流通的地方，积极纠正缺氧，可以及时用鼻导管或者面罩给予高浓度氧气。同时尽快拨打120，转移至有高压氧舱治疗的医院，高压氧舱治疗是一氧化碳中毒的首选方法，应该及时尽快给予高压氧舱治疗，改善机体组织的缺氧。 思考：从CO中毒抢救方案中，你对化学平衡状态有什么新的认识？ 人体血液中的血红蛋白(Hb)可与O2结合生成HbO2，因此具有输氧能力。若肺中吸入CO会发生反应CO＋HbO2 O2＋HbCO， HbCO浓度达到HbO2浓度的0.02倍时，会使人智力受损。 2 新课导入 【回顾旧知】 (化学平衡的本质特征) ①“逆”： ②“等”： ③“动”： ④“定”： ⑤“变”： 化学平衡状态的特征 可逆反应 V正 = V逆 动态平衡 各组分百分含量(c、m、w%、V%等) 保持不变 条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下 建立新平衡 3 化学平衡移动过程 V正=V逆 ≠0 平衡1 建立新平衡 破坏旧平衡 一定时间 V正 = V逆 ≠ 0 ′ ′ 条件改变 V正≠V逆 不平衡 平衡2 温度、浓度、压强 平衡移动的本质 4 化学平衡移动过程 1. 某一已达平衡的可逆反应, 如果反应速率改变, 化学平衡一定移动吗? 不一定 2. 化学平衡移动, 化学反应速率是否一定发生改变? 一定 若反应速率发生改变后，v正、v逆依然相等，则平衡不移动, 否则移动；但只要平衡发生移动，则反应速率一定改变。 化学平衡移动的定义：在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态后,如果改变反应条件,平衡状态被破坏,平衡体系的物质组成也会随着改变,直到达到新的平衡状态。这种由原有的平衡状态达到新的平衡状态的过程叫做化学平衡的移动。 5 化学平衡移动过程 化学平衡的移动方向判断 （1）根据反应速率判断 若v正＞v逆：平衡向正反应方向移动。 若v正＝v逆：反应达到平衡状态，平衡不移动。 若v正＜v逆：平衡向逆反应方向移动。 （2）根据化学平衡常数判断 若Q>K：平衡向逆反应方向移动。 若Q=K：反应达到平衡状态，平衡不移动。 若Q<K：平衡向正反应方向移动。 条件改变 条件改变 6 浓度对化学平衡的影响 7 浓度对化学平衡的影响 【实验2-1】 实验原理 Fe3＋＋ 3SCN－　　Fe(SCN)3 (浅黄色) (无色)　　 (红色) 实验操作   变浅 变深 现象 b溶液颜色 . c溶液颜色 . 8 浓度对化学平衡的影响 【交流讨论】 1. 上述实验中化学平衡状态是否发生了变化？你是如何判断的？ 2. 反应物和生成物浓度的改变是如何影响化学平衡状态的？ 3. 在一定温度下，当可逆反应达到平衡时，若浓度商增大或减小，化学平衡状态是否会发生变化？如何变化？ 【分析1】溶液颜色发生了变化，说明Fe(SCN)3浓度发生了变化，所以平衡状态发生了变化。 【分析2】从上述现象中可以看出，加入铁粉，发生反应2Fe3+ + Fe = 3Fe2+，Fe3+浓度减小，溶液红色变浅，说明平衡向逆反应方向移动；加入1mol/LKSCN溶液，SCN—浓度增大，溶液红色加深，说明平衡向正反应方向移动。 【分析3】减小Fe3+浓度，Q增大，Q＞K，平衡逆向移动；增大SCN—浓度，Q减小，Q＜K，平衡正向移动。 9 浓度对化学平衡的影响 t2 V ’正 = v’ 逆 V ’逆 V ,正 t3 v正 = v逆 v正 v逆 t1 t（s） v（molL-1.S-1） 0 平衡状态Ⅰ 平衡状态Ⅱ 增大反应物浓度 速率-时间关系图： 原因分析 增加反应物的浓度, v,正 > v,逆，平衡向正反应方向移动； Fe3＋＋ 3SCN－　　Fe(SCN)3 10 浓度对化学平衡的影响 【结论】当反应达到平衡后，其它条件不变时，改变反应体系中某种物质的浓度： 改变条件 v正、v逆相对大小 平衡移动方向 ① 增大反应物A或B的浓度 ② 减小生成物C的浓度 ③ 增大生成物C的浓度 ④ 减小反应物A或B的浓度 v′正＞v′逆 v′正＞v′逆 v′正＜v′逆 v′正＜v′逆 向正反应方向移动 向正反应方向移动 向逆反应方向移动 向逆反应方向移动 11 浓度对化学平衡的影响 在一定温度下，当可逆反应达到平衡时，若浓度商增大或减小，化学平衡状态是否会发生变化？如何变化？ 在一定温度下，其它条件不变时 改变条件 K变化 Q变化 Q与K比较 平衡移动方向 增加反应物浓度 不变 变小 Q<K 正向移动 减小反应物浓度 不变 变大 Q>K 逆向移动 增大生成物浓度 不变 变大 Q>K 逆向移动 减小生成物浓度 不变 变小 Q<K 正向移动 12 压强对化学平衡的影响 13 压强对化学平衡的影响 【实验2—2】 实验步骤：用50ml注射器吸入约20mlNO2与N2O4的混合气体（使注射器的活塞处于Ⅰ处），将细管端用橡皮塞封闭。然后把活塞拉到Ⅱ处，观察管内混合气体颜色的变化。当反复将活塞从Ⅱ处推到Ⅰ及从Ⅰ处拉到Ⅱ处时，观察管内混合气体颜色的变化。 2NO2 (红棕色) N2O4(无色) 【现象】加压使颜色先变深,后又变浅，最后比原来深。 加压前： 平衡体系 刚加压时： 颜色瞬间变深 C(NO2)突然增大 加压后： 颜色逐渐变浅 14 压强对化学平衡的影响 A E C B 增大 压强 平衡向逆反应 方向移动 平衡向正反应 方向移动 减小 压强 时间 压强 D F 原平衡 先将气体压缩并保持一段时间，然后再抽拉注射器并保持不变。得到如下压强随时间的变化曲线： 15 压强对化学平衡的影响 【交流讨论】 1. 有气体参加的反应可能出现反应后气体体积增大、减小或不变的三种情况，请根据三种不同的情况进行分析，体系增大压强，浓度商怎样变化，化学平衡状态发生怎样的变化？ 2. 对于只有固体或液体参加的反应，体系压强的改变，会使化学平衡的状态发生改变吗？ 16 压强对化学平衡的影响 【分析】 1.对于气体体积减小的反应，如N2 (g)+ 3H2 (g)= 2NH3(g)，增大压强，三种气体浓度都增大， ，浓度商减小，Q<K，平衡向正反应方向移动；对于气体体积增大的反应，如4NH3(g) + 5O2(g) = 4NO(g)+ 6H2O(g),增大压强，四种气体浓度都增大， ，浓度商增大，Q＞K，平衡向逆反应方向移动；对于气体体积不变的反应，如H2(g) + I2(g) = 2HI(g)，增大压强，二种气体浓度都增大， 浓度商不变，Q=K，平衡不移动； 2.只有固体或液体参加的反应，体系压强改变，物质浓度不变，平衡不移动。 17 压强对化学平衡的影响 利用v-t图像分析压强变化对不同气体体积变化的反应正、逆反应速率的影响过程 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) t 0 v V(正) V(逆) 原平衡 V’ (正) V’ (逆) 新平衡 m+n﹥p+q 0 v t V(正) V(逆) 原平衡 V’ (正) V’ (逆) 新平衡 m+n﹤p+q 0 v t V(正) V(逆) 原平衡 新平衡 m+n=p+q V’ (正)=V’(逆) 18 压强对化学平衡的影响 【总结】 对于有气体参加的可逆反应，当反应达到平衡时，在其他条件不变的情况下，增大压强（减小容器的容积）会使化学平衡向气体体积缩小的方向移动；减小压强（增大容器的容积）会使化学平衡向气体体积增大的方向移动；反应后气体总体积没有变化的可逆反应，增大或减小压强都不能使化学平衡发生移动。 19 温度对化学平衡的影响 20 温度对化学平衡的影响 【实验2—3】 实验步骤：如图所示，把NO2和N2O4的混合气体通入两只连通的烧瓶里，然后用夹子夹住乳胶管；把一只烧瓶放进热水中，一只烧瓶放进冰水中。观察混合气体的颜色变化。 实验 放进热水中 放进冰水中 现象 结论 红棕色加深 红棕色变浅 升高温度平衡向NO2浓度增大的方向移动，降低温度平衡向NO2浓度减小的方向移动， 21 温度对化学平衡的影响 化学平衡移动的原因——宏观定量 2NO2(g) N2O4 (g) △H = -56.9kJ/mol Q不变 T变化 移动方向 K变化 对于放热反应，温度升高，K值减小 温度对吸热反应方向的速率影响更显著 升高温度，v正、v逆均增大，但增大倍数不一样。 【分析】 22 温度对化学平衡的影响 【分析】 升高温度 0 v t t1 v(正) v(逆) v(逆) ′ v(正) ′ 降低温度 0 v t t1 v(正) v(逆) v(正) ′ v(逆) ′ 2NO2(g) N2O4 (g) 化学平衡移动的原因——微观定性（本质） △H = -56.9kJ/mol 23 温度对化学平衡的影响 在其它条件不变的情况下： 温度升高，化学平衡向着吸热反应的方向移动； 温度降低，化学平衡向着放热反应的方向移动。 ① 改变温度的瞬间，速率发生断点突变，不连续； ② 新旧平衡速率比较： 温度升高，新平衡的速率大于旧平衡的速率； 温度降低，新平衡的速率小于旧平衡的速率。 【结论】 【PS】 24 勒夏特列原理 法国化学家勒夏特列曾总结一条经验规律：如果改变影响平衡的一个因素（如参加反应物质的浓度、温度、或压强等），平衡就能够向减弱这种改变的方向移动。 注意： ①适用范围：勒夏特列原理适用于任何动态平衡体系（如：溶解平衡、电离平衡等），未平衡状态不能用此来分析。 ②适用条件：一个能影响化学平衡改变的外界条件。 ③平衡移动结果是“减弱”这种改变，不是“消除”这种改变。 25 勒夏特列原理 改变条件 旧平衡 新平衡 结果 增大浓度2倍 C0 C平 升高温度2倍 T0 T平 增大压强2倍 P0 P平 2C0 ＞ C平 ＞ C0 2T0 ＞ T平 ＞ T0 2P0 ＞ C平 ＞ P0 26 催化剂对化学平衡的影响 催化剂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，化学平衡不移动。 正催化剂 0 v t t1 v(正) v(逆) v正′ = v逆′ 负催化剂 0 v t t1 v(正) v(逆) v正′ = v逆′ 27 随堂训练 28 随堂训练 29 随堂训练 2.对可逆反应2A(s)＋3B(g) C(g)＋2D(g)　ΔH＜0，在一定条件下达到平衡，下列有关叙述正确的是(　　) ①增加A的量，平衡向逆反应方向移动　②升高温度，平衡向逆反应方向移动，v(正)减小　③压强增大一倍，平衡不移动，v(正)、v(逆)不变　④增大B的浓度，v(正)＞v(逆)　⑤加入催化剂，B的转化率提高 A.①② B.④ C.③ D.④⑤ B 30 随堂训练 3．在密闭容器中充入一定量的NO2，发生反应2NO2（g） N2O4（g）ΔH=﹣57 kJ•mol﹣1在温度为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化的曲线如图所示。下列说法正确的是（　　）  A．a、c两点的反应速率：a＞c B．a、b两点的转化率：a＜b C．a、c两点气体的颜色：a深，c浅 D．由a点到b点，可以用加热的方法 B 31 随堂训练 4.有两个容积相等的密闭容器A和B如图所示，A容器有一个可上下移动的活塞，能使容器保持恒压，B容器的容积不变。起始时两容器中分别充入等量且体积比为2∶1的SO2和O2的混合气体，并使 A和B容积相等。在400 ℃条件下，发生如下反应： 2SO2(g)＋O2(g) ⇌ 2SO3(g)。 （1）达到平衡时所需的时间t(A)_ _t(B)，A容器 中SO2的转化率__________B容器中SO2的转化率(填“大于”、“小于或“相等”)。 （2）达到（1）所述平衡后，若向两容器中通入少量的等量氩气，A容器中化学平衡_ __移动，B容器中化学平衡_____移动(填“向左”、“向右”或“不”)。 小于 大于 向左 不 32 THANKS 33 1.为分别验证温度、浓度、催化剂颗粒大小对化学反应速率的影响规律，某同学设计了如下4组实验。 实验 序号 温度 H2O2溶液 初始浓度 MnO2颗粒大小 1 25 ℃ 4% 无MnO2 2 25 ℃ 12% 1 g细颗粒MnO2 3 25 ℃ 4% 1 g细颗粒MnO2 4 25 ℃ 4% 1 g粗颗粒MnO2 (1)上表中，反应速率最快的是 。 (2)实验3、4预期可得出的结论是______________________________。 (3)设计实验2、3的目的是 。 (4)设计一个实验证明在其他条件相同时，改变温度对过氧化氢分解速率的影响 (写出操作步骤)。 2 催化剂颗粒越小，化学反应速率越快 取相同浓度的过氧化氢溶液，控制催化剂相同，分别在不同温度下进行反应，观察产生气体的快慢 B $$