内容正文:
第二章 化学反应速率与化学平衡
第二节 化学平衡
第3课时 影响化学平衡的因素
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
复习回顾
化学平衡的移动
V正 = V逆
各组分含量保持不变
某条件下
平衡(Ⅰ)
不平衡
新条件下平衡(Ⅱ)
一定时间
改变
条件
V正 ≠ V逆
各组分含量发生变化
V正 = V逆
各组分含量又保持不变
破坏旧平衡
建立新平衡
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。
1、概念:
2、研究对象:
已建立平衡状态的可逆反应体系
3、化学平衡移动的根本原因:
化学平衡的移动
条件改变引起V改变,且 V正 ≠ V逆
4、化学平衡移动方向的判断:
① 根据 V正 、V逆 判断:
若外界条件变化引起
平衡向正反应方向移动
平衡向逆反应方向移动
V正>V逆
V正<V逆
V正=V逆
平衡不移动
② 根据 Q 、K 判断:
若外界条件变化引起
Q>K
Q<K
Q=K
平衡向正反应方向移动
平衡向逆反应方向移动
可逆反应处于平衡状态
探讨影响化学平衡的因素
化学平衡1
Q = K
不平衡
Q ≠ K
一段时间
化学平衡2
改变反应条件
改变哪些反应条件可使Q≠K,从而改变平衡状态?
浓度商Q:
平衡常数K:
只与浓度有关
Q 发生变化
改变浓度C
只与温度有关
K 发生变化
改变温度T
【实验2-1】
实验
操作
原理
现象
结论
Fe3+(浅黄色)+3SCN-(无色) ⇋ Fe(SCN)3(红色)
溶液呈红色
溶液红色变浅
溶液红色加深
加入少量铁粉
滴加1mol/L KSCN溶液
其他条件不变时,减小c(反应物),会使平衡向逆反应方向移动;增大c(反应物),会使平衡向正反应方向移动。
任务一 研究浓度对化学平衡的影响
增大反应物浓度或减小生成物浓度 ,Q变小,使得Q<K,平衡向正反应方向移动。
任意时刻的浓度商
Q =
cp(C)•cq(D)
cm(A)•cn(B)
减小反应物浓度或增大生成物浓度,Q变大,使得Q>K,平衡向逆反应方向移动。
m A(g) + n B(g) ⇋ p C(g) + q D(g)
定量分析
任务一 研究浓度对化学平衡的影响
在可逆反应达到平衡时,在其他条件不变的情况下:
(1)C(反应物)增大或C(生成物)减小,平衡向 方向移动。
(2)C(反应物)减小或C(生成物)增大,平衡向 方向移动。
正反应
逆反应
7
从Vt 图像认识浓度对化学平衡的影响
正向移动
增大反应物浓度
V
t
t1
0
V正
V逆
V
t
t1
0
V正
V逆
对于可逆反应mA(g) + nB(g) ⇋ pC(g) + qD(g)来说
增大生成物浓度
V′正
V′逆
V′逆
V′正
任务一 研究浓度对化学平衡的影响
逆向移动
C反↑ ⇒ V正瞬↑、V逆不变 ⇒ V正>V逆 ⇒ 正移
C生↑ ⇒ V逆 瞬↑、V正不变
⇒ V正<V逆 ⇒ 逆移
逆向移动
减小反应物浓度
V
t
t1
0
V正
V逆
V
t
t1
0
V正
V逆
减小生成物浓度
V′逆
V′正
V′正
V′逆
任务一 研究浓度对化学平衡的影响
正向移动
C反↓ ⇒ V正瞬↓、V逆不变
⇒ V正<V逆 ⇒ 逆移
C生↓ ⇒ V逆瞬↓、V正不变
⇒ V正>V逆 ⇒ 正移
② 平衡移动的方向是为了减弱外界的改变,但并不能完全抵消这种改变。
注意
① 浓度改变时, V-t 图像为“一连一跳”
①改变固体或纯液体的量,对浓度没影响,故平衡不移动。
③当某平衡反应中的反应物有两种或两种以上,其他条件不变时,增加一种反应物的浓度,重新达到平衡后,该物质本身转化率相比原来减小,而其它反应物的转化率相比原来增大。
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。
注意
1、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 。
(2) 向氨水中加入浓盐酸,平衡向 移动。
(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 。
正反应方向
减小
增大
正反应方向
逆反应方向
有气体放出
2、在1L密闭容器中, 进行反应:X(g) + 3Y(g) ⇋2Z(g)达到平衡后,其他条件不变时,加入X,重新达到平衡后,下列叙述正确的是( )
A. 正反应速率增大,逆反应速率减小 B. X的转化率变大
C. Y的转化率变大 D. 正、逆反应速率都将减小
C
【实验2-2】
实验
操作
原理
现象
解释
任务二 研究压强对化学平衡的影响
2NO2(g)(红棕色) ⇋ N2O4(g)(无色)
气体颜色先变深后逐渐变浅,最终比原来深
气体颜色先变浅后逐渐变深,最终比原来浅
变深: C(NO2)瞬间增大
又变浅: 压强增大,平衡正移,
C(NO2)又减小
变浅: C(NO2)瞬间减小
又变深:压强减小,平衡逆移,
C(NO2)又增大
2NO2(g) N2O4(g)
正反应方向:气体体积缩小的反应
逆反应方向:气体体积增大的反应
化学平衡
的移动:
增大压强
平衡向气体体积缩小的方向移动
减小压强
(缩小容器体积)
(扩大容器体积)
平衡向气体体积增大的方向移动
该反应中反应前后的气体的n又什么变化特点?
任务二 研究压强对化学平衡的影响
从Vt 图像认识压强对化学平衡的影响
正向移动
增大压强(减小体积)
V
t
t1
0
V正
V逆
V
t
t1
0
V正
V逆
对于可逆反应mA(g) + nB(g) ⇋ pC(g) + qD(g)来说
减小压强(增大体积)
V′正
V′逆
V′逆
V′正
逆向移动
任务二 研究压强对化学平衡的影响
若满足:m + n > p + q
逆向移动
V
t
t1
0
V正
V逆
V
t
t1
0
V正
V逆
V′逆
V′正
V′正
V′逆
任务二 研究压强对化学平衡的影响
正向移动
对于可逆反应mA(g) + nB(g) ⇋ pC(g) + qD(g)来说
若满足:m + n < p + q
增大压强(减小体积)
减小压强(增大体积)
压强改变时, V-t 图像为“两跳”
不移动
V
t
t1
0
V正
V逆
V
t
t1
0
V正
V逆
任务二 研究压强对化学平衡的影响
不移动
对于可逆反应mA(g) + nB(g) ⇋ pC(g) + qD(g)来说
若满足:m + n = p + q
增大压强(减小体积)
减小压强(增大体积)
V′正 = V′逆
V′正 = V′逆
对于反应前后气体总体积没有变化的可逆反应(等体反应),
改变压强不能使化学平衡发生移动,V-t 图像为“只跳仍等”。
1、 压强对平衡移动的影响:只适用于有气体参与的反应。
固体或液体的体积受压强影响很小,可以忽略不计。对于体系中都是固体或液体的反应,改变压强不能使化学平衡发生移动。
注意
2、 压强能否使化学平衡发生移动,
要看压强改变是否使浓度发生改变,从而使V′正≠V′逆 。所以:
① 恒温恒容时,向某平衡反应中充入“无关气体”,各反应物和生成物的浓度均未改变,故平衡不发生移动。
② 恒温恒压时,向某非等体平衡反应中充入“无关气体”,容器体积增大,等效于减压,故平衡会向气体体积增大的方向移动。
3. 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?
① 2NO(g) + O2(g) ⇋2NO2(g)
② H2O(g) + CO(g) ⇋CO2(g) + H2(g)
③ H2O(g) + C(s) ⇋ CO(g) + H2(g)
④ CaCO3(s) ⇋CaO(s) + CO2(g)
⑤ H2S(g) ⇋H2(g) + S(s)
正向移动
不移动
逆向移动
逆向移动
不移动
4. 密闭的真空容器中放入一定量CaO2固体,发生反应
2CaO2(s) ⇋2CaO(s) + O2(g)并达到平衡。保持温度不变,缩小容器容积为原来的一半,下列叙述正确的是( )
A. 压缩体积后,平衡正向移动 B. 重新平衡后O2的浓度不变
C. 重新平衡后CaO的量不变 D. 重新平衡后CaO2的量不变
B
【实验2-3】
实验
操作
原理
现象
结论
2NO2(g)(红棕色) ⇋ N2O4(g)(无色) ΔH=-56.9 kJ/mol
混合气体红棕色变深
混合气体红棕色变浅
其他条件不变时,升高温度,化学平衡向吸热反应的方向移动;降低温度,化学平衡向放热反应的方向移动。
任务三 研究温度对化学平衡的影响
对于可逆反应mA(g) + nB(g) ⇋ pC(g) + qD(g) ΔH < 0 来说
V
t
t1
0
V正
V逆
V
t
t1
0
V正
V逆
升高温度
逆向移动
正向移动
V′逆
V′正
V′正
V′逆
降低温度
任务三 研究温度对化学平衡的影响
温度改变时, V-t 图像为“两跳”
对于可逆反应mA(g) + nB(g) ⇋ pC(g) + qD(g) ΔH >0 来说
V
t
t1
0
V正
V逆
V
t
t1
0
V正
V逆
升高温度
正向移动
逆向移动
V′正
V′逆
V′逆
V′正
降低温度
任务三 研究温度对化学平衡的影响
由于任何反应都伴随着能量(热能)变化,所以对于任一平衡反应,
改变温度,平衡一定发生移动。
5、反应3H2(g)+N2(g) ⇋ 2NH3(g) ΔH < 0,达到平衡后,将体系的温度降低,下列叙述中正确的是( )
A. 正反应速率增大,逆反应速率减小,平衡向正向移动
B. 正反应速率减小,逆反应速率增大,平衡向逆向移动
C. 正反应速率和逆反应速率都减小,平衡向逆向移动
D. 正反应速率和逆反应速率都减小,平衡向正向移动
6、将2molA和1molB混合置于一容积可变的密闭容器中,在温度T下发生如下反应:2A(g)+B(g) ⇋ 2C(g) ΔH=+QkJ/mol
(Q > 0),反应进行t min后达到平衡。此时,若降低温度,则该反应的K值_______(填“增大”、“减小”、“不变”,下同),A的转化率_______,化学反应速率_______;
D
减小
减小
减小
催化剂通过改变反应的活化能从而影响反应速率。正反应的活化能降低,逆反应的活化能也降低,正逆反应的活化分子百分数增加倍数相同,正逆反应速率增加的倍数也相等。
任务三 研究催化剂对化学平衡的影响
V
t
t1
0
V正
V逆
V′正 = V′逆
不移动
催化剂能同等程度地改变正、逆反应速率,不能改变达到化学平衡状态的反应混合物的组成,因此对化学平衡的移动没有影响,但可以改变反应达到平衡所需的时间。
使用催化剂,V-t 图像为“只跳仍等”。
23
勒夏特列原理(化学平衡移动原理)
反应的移动方向总是想对抗外界条件的改变
减弱不是抵消
增加参与反应的物质浓度,升温,加压
减小参与反应的物质浓度,
降温,减压
这种改变
这种改变
如果改变影响平衡的一个因素(如温度、压强及参加反应的物质的浓度),平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。
1、概念:
2、理解:
减弱
旧平衡
新平衡
旧平衡
新平衡
勒夏特列原理(化学平衡移动原理)
举个例子
原平衡(100℃)
升温到200℃
减弱(降温)
吸热反应方向移动
新平衡(温度介于100-200℃之间)
减弱但不抵消
归纳总结——影响化学平衡移动的因素
外界条件的改变 化学平衡的移动
浓度 C反↑ 或 C生↓
C反 ↓ 或 C生 ↑
温度 T↑
T↓
压强 反应前后气体分子总数改变 P↑
P↓
反应前后气体分子总数不变 改变P
催化剂 使用催化剂
正移
逆移
向吸热反应方向移动
向放热反应方向移动
向气体体积缩小的方向移动
向气体体积增大的方向移动
平衡不移动
平衡不移动
化学平衡状态
化学平衡移动
勒夏特列原理
温度
压强
Q 与K比较
(定量分析)
(定性分析)
化学平衡的建立
定量研究:
化学平衡常数
浓度
改变
小结
利用化学平衡移动原理,可以更加科学、有效地调控和利用化学反应,尽可能地让化学反应按照人们的需要进行。
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