内容正文:
第二节 化学平衡
第3课时 影响化学平衡的因素
第二章 化学反应速率与化学平衡
1、化学平衡状态的特征是什么?
逆、等、动、定、变
复习与思考
复习回顾
化学平衡状态的特征
③动:(特点)动态平衡,反应仍在进行v(正)=v(逆) ≠0
②等:(内在本质)v(正)= v(逆)
①逆: (研究对象)可逆反应
④定:(外在标志)当可逆反应达到平衡时,各组分的质量(或浓度)保持不变
⑤变:(发展)外界条件改变,原平衡可能被破坏,并在新的条件下建立新的化学平衡,即 发生化学平衡的移动。
一定条件下的化学平衡
条件改变
反应速率改变且变化量不同
平衡被破坏 非平衡状态
一段时间后
新条件下的
新化学平衡
v正= v逆
反应混合物中各组分的浓度恒定
v正≠ v逆
反应混合物中各组分的浓度发生变化
v'正= v'逆
反应混合物中各组分的浓度恒定
破坏旧平衡
建立新平衡
化学平衡的移动
【思考交流】如何通过改变条件来打破旧平衡?
可通过改变影响反应速率的条件来打破原有平衡,建立新平衡。
浓 度
【回忆】影响化学反应速率的外界条件主要有哪些?
化学反应速率
温 度
压 强
催化剂
编号 所加试剂 现象
b
试管 少量铁粉
c
试管 1mol/L的 KSCN溶液
红色变深
实验2-1:已知在Fe(SCN)3的溶液中存在着如下平衡
Fe3+ + 3SCN- Fe(SCN)3
(浅黄色) (无色) (红色)
实验探究
红色变浅
KSCN 溶液
a对照组
b加入少量铁粉
c 滴入4滴
1 mol·L-1 KSCN 溶液
分析产生以上现象的原因?
b加入少量铁粉
a对照组
红色加深
红色变浅
c滴入4滴 1 mol·L-1 KSCN 溶液
C(SCN-)↑⇒红色变深⇒平衡向正向移动
C(Fe3+)↓⇒红色变浅⇒平衡向逆向移动
增大反应物的浓度,平衡向正反应方向移动;
减小反应物的浓度,平衡向逆反应方向移动。
二、影响化学平衡移动的条件
1.浓度的变化对化学平衡的影响
实验结论:
实验现象
理论分析:
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
减小反应物浓度
增大生成物浓度
减小生成物浓度
不变
不变
不变
不变
变小
变大
变大
变小
Q<K
Q<K
Q>K
Q>K
正向移动
正向移动
逆向移动
逆向移动
浓度的改变导致浓度商的改变,但K不变,使Q≠K,从而导致平衡移动。
注意:浓度的改变不一定会使化学平衡发生移动。
Administrator (A) -
在其他条件不变时,
1、增大反应物浓度或减小生成物的浓度,化学平衡向正反应方向移动;
2、减小反应物浓度或增大生成物的浓度化学平衡向逆反应方向移动
归纳小结:
1、浓度对化学平衡的影响
图像分析:
增大反应物浓度
v(正)
v(逆)
v'正=v'逆
图像分析:
增大反应物浓度
v(正)
v(逆)
增大生成物浓度
v'正=v'逆
v正=v逆
v(逆)
v(正)
v'正=v'逆
减小反应物浓度
减小生成物浓度
v(逆)
v(正)
v(逆)
v(正)
v'正=v'逆
v'正=v'逆
C反↑⇒瞬v正↑、v逆未变⇒v正>v逆⇒正移
C生↓⇒v逆瞬↓、v正未变⇒v正>v逆⇒正移
C生↑⇒v逆瞬↑、v正未变⇒v正<v逆⇒逆移
C反↓⇒v正瞬↓、v逆未变⇒v正<v逆⇒逆移
湖南长郡卫星远程学校 录制
2022年下学期 制作 19
长沙市长郡中学 刘奕含
1.在密闭容器中进行反应:CO2(g)+C(s) ⇋2CO(g) △H﹥0达到平衡后,改变下列条件,则指定物质的浓度及平衡如何变化?
(1)增大c(CO2),平衡________ ,c(CO) ______。
(2)加入更多碳,平衡 ,c(CO 。
(3)增大c(CO),平衡________ ,c(CO2) 。
练习1:
正向移动
增大
不移动
不变
逆向移动
增大
(2) 向氨水中加入浓盐酸,平衡向 移动,此时溶液中浓度减小的粒子有 。
(3) 向氨水中加入少量NaOH固体,平衡向 移动,此时发生的现象是 。
2.已知在氨水中存在下列平衡:
NH3 + H2O
NH3· H2O
NH4+ + OH-
(1) 向氨水中加入MgCl2固体,平衡向 移动,OH-浓度 ,NH4+浓度 。
正反应方向
减小
增大
正反应方向
OH-、NH3·H2O、NH3
逆反应方向
有气体放出
c(CO) : c(H2O) = 1:1 时
CO + H2O CO2 + H2
起始c 1 1 0 0
转化c x x x x
平衡c 1-x 1-x x x
解得 x = 0.5 α(CO)= 50%
α(H2O)= 50%
c(CO) : c(H2O) = 1:4 时
CO + H2O CO2 + H2
起始c 1 4 0 0
转化c x x x x
平衡c 1-x 4-x x x
解得 x = 0.8 α(CO)= 80%
α(H2O)= 20%
【练习3】已知CO(g) +H2O(g) ⇌ CO2 (g) +H2 (g) 800℃时K =1;求恒温恒容体系中,用c(CO):c(H2O)=1:1或1:4开始,达到平衡时CO和H2O(g)的转化率
(1-x)(1-x )
x2
K = =1
(1-x)(4-x )
x2
K = =1
【结论】 增大一种反应物的浓度,能提高另一种反应物的转化率,而本身的转化率减小
【归纳】
在可逆反应达到平衡时,在其他条件不变的情况下:
(1)增大c(反应物)或减小c(生成物),平衡向正反应方向移动。
(2)减小c(反应物)或增大c(生成物),平衡向逆反应方向移动。
①对平衡体系中的固态和纯液态物质,浓度可看作一个常数,增加或减小固态或液态纯净物的量并不影响ν正、ν逆的大小,所以化学平衡不移动。
【注意】
②“浓度对化学平衡移动的影响”中的“浓度”是指与反应有关的气体或溶液中实际参加反应的离子的浓度。如FeCl3溶液中滴加KSCN溶液,若增加Cl-或k+的浓度,对化学平衡无影响。
③工业生产中,常通过适当增大成本较低的反应物的浓度来提高成本较高的反应物的转化率,以降低生产成本。
实验探究
实验2-2:已知在混合气体中存在着如下平衡
2NO2 N2O4
(红棕色) (无色)
操作 现象
压缩
拉伸
颜色先变深后又变浅
颜色先变浅后变深
同温度: 2NO2 N2O4
实验
(同温度下) 压强 各物质浓度 浓度商
(Q)
NO2 N2O4
原化学平衡,容器容积为V P1
压缩容积至V/2时
a
b
Q1=b/a2=K
2P1
2a
2b
Q2=b/2a2
通过计算Q2<K,向正反应方向进行
同温度: 2NO2 N2O4
实验
(同温度下) 压强 各物质浓度 浓度商
(Q)
NO2 N2O4
原化学平衡,容器容积为V P1
增大容积至2V时
a
b
Q1=b/a2=K
1/2P1
1/2a
1/2b
Q2=2b/a2
通过计算Q2>K,向逆反应方向进行
实验现象:
气体颜色先变深,后变浅,最终比原来深
实验结论:
压缩体积使压强增大时,c(NO2)瞬间变大(体积缩小)后又变小(平衡向正反应即气体体积减小的方向移动)。
2.压强的变化对化学平衡的影响
2NO2(g) N2O4(g)
气体颜色先变浅,后变深,最终比原来浅
增大体积使压强减小时,c(NO2)瞬间变小(体积增大)后又变大
(平衡向逆反应即气体体积增大的方向移动)。
化学平衡的移动能削弱压强改变给可逆反应所带来的影响,但并不能完全抵消,说明体积的改变起主要作用。
2NO2(g) N2O4(g)
实验现象:
实验结论:
图像分析:
2NO2(g) N2O4(g)
v正=v逆
v(正)
v(逆)
v'正=v'逆
增大压强
2NH3(g) N2(g) + 3H2 (g)
增大压强
v(逆)
v(正)
v'正=v'逆
H2(g)+I2(g) 2HI(g)
增大压强
?
实验
(同温度下) 压强 各物质浓度
(mol·L-1) 浓度商
(Q ) 平衡移动方向
H2 I2 HI
原化学平衡容器容积为V p1 a b c
增大压强缩小容积至V /2时
减小压强扩大容积至2V 时
H2(g)+I2(g) 2HI(g)
2P1
2a
2b
2c
H2(g)+I2(g) 2HI(g)
增大压强
v'正=v'逆
aA(g)+bB(g) cC(g)
速率-时间关系图
aA(g)+bB(g) cC(g)
速率-时间关系图
压强对化学平衡的影响
规律:
对于反应前后气体总体积相等的可逆反应,改变压强只改变化学反应速率,而对平衡无影响;
特例分析:对如下平衡
A(气) + B (气) 2C (气) + D (固)
0
t1
t2
t3
加压对化学平衡的影响
V正
V正′= V逆′
V逆
V正′= V逆′
V正
V逆
0
t1
t2
t3
减压对化学平衡的影响
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、或压强等),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。
注意:
①是“减弱”这种改变,不是“消除”这种改变
②只有单个条件改变,才能应用(多个条件改变就要具体问题具体分析)
③勒沙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
二、勒夏特列原理
温度对化学平衡的影响
2NO2(g) N2O4(g) △H=-56.9kJ/mol
(红棕色)
(无色)
【实验探究5】
思考与交流:
请用勒夏特列原理解释以上现象,并画出v-t图像?
温度对化学平衡影响的规律
在其它条件不变的情况下:
①温度升高,会使化学平衡向着吸热反应的方向移动;
②温度降低,会使化学平衡向着放热反应的方向移动。
升温对吸热反应有利、降温对放热反应有利
1、混和物受热时,速率均( ),但 ,故平衡向 方向移动;
2、混和物遇冷时,速率均( ),但 ,故平衡向 方向移动;
增大
△Ѵ(吸)>△Ѵ(放)
吸热反应
减小
△Ѵ(吸)<△Ѵ(放)
放热反应
升高温度
V’逆
v
t
V正
V逆
V’正
V’正=V’逆
结论:升高温度,化学平衡向吸热的方向移动。
2NO2(g) N2O4(g) △H=-56.9kJ/mol
温度对平衡影响的v-t图分析1
降低温度
V’正
v
t
V正
V逆
V’逆
V’正=V’逆
结论:降低温度,化学平衡向放热的方向移动。
2NO2(g) N2O4(g) △H=-56.9kJ/mol
温度对平衡影响的v-t图分析2
归纳小结:
升高温度
降低温度
化学平衡向放热的方向移动
化学平衡向吸热的方向移动
降低温度
升高温度
趋势
趋势
总的来说:
化学平衡的移动能削弱温度改变给可逆反应所带来的影响,但并不能完全抵消。
速率-时间关系图
速率-时间关系图
随堂练习
1、在高温下,反应
(正反应为吸热反应)要使混合气体颜色加深,可采取的方法是
A、保持容积不变,加入HBr(g)
B、降低温度
C、升高温度
D、保持容积不变,加入H2(g)
( A C )
2HBr(g) H2(g)+Br2(g)
催化剂对于化学平衡的影响
请用v-t图来表示催化剂对化学平衡的影响
加入正催化剂
v
t
V正
V逆
V’正=V’逆
加入负催化剂
v
t
V正
V逆
V’正=V’逆
改变影响平衡的一个条件 化学平衡移动方向 化学平衡移动结果
浓度 增大反应物浓度 向正反应方向移动 反应物浓度减小
减小反应物浓度 向逆反应方向移动 反应物浓度增大
增大生成物浓度 向逆反应方向移动 生成物浓度减小
减小生成物浓度 向正反应方向移动 生成物浓度增大
压强 增大体系压强 向气体体积减小的反应方向移动 体系压强减小
减小体系压强 向气体体积增大的反应方向移动 体系压强增大
温度 升高温度 向吸热反应方向移动 体系温度降低
降低温度 向放热反应方向移动 体系温度升高
催化剂 由于使用催化剂对正反应速率与逆反应速率影响的幅度是等同的,所以平衡不移动。但应注意,虽然催化剂不使化学平衡移动,但使用催化剂可影响可逆反应达平衡的时间。
影响化学平衡的条件小结
Lavf58.29.100
Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.5.7
Lavf58.29.100
Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.6.4
Lavf58.29.100
Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.5.7
$