内容正文:
第二节 化学平衡
第3课时 影响化学平衡移动的因素
第二章 化学反应速率和化学平衡
思考交流
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温故知新
化学平衡状态有哪些特征?
逆、等、动、定、变
条件改变,平衡如何变化?是否像影响速率因素一样变化?
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实验探究
【实验2-1】
编号 试管b 试管c
操作 加少量Fe粉 加1mol/LKSCN溶液
现象
原因
Fe3++3SCN- Fe(SCN)3(血红色)
红色变浅
红色加深
因Fe粉与Fe3+反应,使C(Fe3+)减小,Q>K,平衡逆向移,达到新平衡时,Fe(SCN)3浓度减小,红色变浅。
因增大C(SCN-), 使Q<K,平衡正向移,达到新平衡时,Fe(SCN)3浓度增大,颜色加深。
实验探究
2Fe3++ Fe = 3 Fe2+
一、化学平衡的移动
1、概念: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。
2、移动的原因:外界条件发生变化。
V正=V逆≠0
条件改变
平衡1 不平衡 平衡2
建立新平衡
破坏旧平衡
V正=V逆≠0
′
′
一定时间
V正≠V逆
′
′
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①若V正>V逆 ,
平衡向正反应方向移动。
平衡不移动。
②若V正=V逆 ,
平衡向逆反应方向移动。
③若V正<V逆 ,
二、化学平衡移动的方向
当外界条件改变后:
移动的方向:由v正和v逆的相对大小决定。
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三、影响化学平衡的因素
(1)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(mol∙L-1∙s-1)
0
平衡状态Ⅰ
平衡状态Ⅱ
增大反应物浓度
增加任何一种反应物的浓度, v正 > v逆,平衡向正反应方向移动
对于:aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)
(1)浓度对化学平衡的影响
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t2
V’正 = V’逆
V’逆
V,正
t3
V正= V逆
V正
V逆
t1
t(s)
V(mol∙L-1 ∙ s-1)
0
平衡状态Ⅰ
平衡状态Ⅱ
减小反应物浓度
减少任何一种反应物的浓度, V正 < V逆,平衡向逆反应方向移动
对于:aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)
(1)浓度对化学平衡的影响
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V正
V逆
V正’
V逆’
0
V
t1
t
增大反应物浓度
V正’
V逆’
V正
V逆
0
V
t1
t
增大生成物浓度
减小反应物浓度
平衡向正反应方向移动
平衡向逆反应方向移动
减小生成物浓度
V正
V逆
V正’
V逆’
0
V
t1
t
V正’ >V逆’
0
V正
V逆
V正’
V逆’
V
t1
t
V逆’ >V正’
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在其他条件不变的情况下:
增大反应物浓度或
减小生成物浓度
增大生成物浓度或
减小反应物浓度
化学平衡向正反应方向移动
化学平衡向逆反应方向移动
【结论】
引起v正> v逆
引起v正< v逆
特别提醒:增加固体或纯液体的量不能改变其浓度,也不能改变速率,所以V(正)仍等于V(逆),平衡不移动。
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(1)浓度对化学平衡的影响
编号 试管b 试管c
操作 加少量Fe粉 加1mol/LKSCN溶液
现象
原因
结论
Fe3++3SCN- Fe(SCN)3(血红色)
红色变浅
红色加深
因Fe粉与Fe3+反应,使C(Fe3+)减小,Q>K,平衡逆向移,达到新平衡时,Fe(SCN)3浓度减小,红色变浅。
因增大C(SCN-), 使Q<K,平衡正向移,达到新平衡时,Fe(SCN)3浓度增大,颜色加深。
增大c(反)或减小c(生),平衡正向移。
减小c(反)或增大c(生),平衡逆向移。
在其他条件不变时,
三、影响化学平衡的因素
(1)浓度对化学平衡的影响(实验2-1)
④溶液中进行的反应,要写成离子方程式后分析移动情况。
如: FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl
增加KCl浓度,平衡不移动。因K+、Cl-未参加离子反应。
Fe3++3SCN- Fe(SCN)3(血红色)
只能用离子反应分析移动情况:
注意
①固态和纯液态浓度视为常数,增加它们的量并不改变v正、v逆的大小,所以平衡不动。
②只要是增大浓度,v正 、 v逆均增大;若减小浓度, v正 、 v逆均减小。
③反应物有两种或两种以上, 增加一种物质的浓度, 该物质的平衡转化率降低, 而其他物质的转化率提高。
(1)浓度对化学平衡的影响
练习:可逆反应H2O(g) + C(s)⇌ CO(g) + H2(g)在一定条件下达到平衡状态,改变下列条件,能否引起平衡移动?CO的浓度有何变化?
①增大水蒸气浓度 ②加入更多的碳 ③增加H2浓度
①平衡正向移动,CO浓度增大
②平衡不移动,CO浓度不变
③平衡逆向移动,CO浓度减小
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(2)压强对化学平衡的影响
实验2-2 2NO2(气)⇌N2O4(气)
(红棕色)
(无色)
A.加压混和气体颜色先深后浅;
B.减压混和气体颜色先浅后深。
(2)压强对化学平衡的影响
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【实验2—2】
操作 增压(体积缩小) 减压(体积增大)
现象
原因
结论
2NO2(g) ⇌ N2O4(g)
(红棕色)
(无色)
颜色先变深后略变浅
(但比加压前还深)
颜色先变浅后略变深
(但比减压前还浅)
加压(体积缩小),使NO2、N2O4浓度先等倍数增大,颜色先变深,Q<K,平衡正向(气小方向)移动,使c(N2O4) 略大, c(NO2)再略小(比加压前还大),颜色略变浅(比加压前还深)。
减压(体积扩大),使NO2、N2O4浓度先等倍数减小,颜色先变浅,Q>K,平衡逆向(气大方向)移动,使c(N2O4) 再略小, c(NO2)再略大(比加压前还小),颜色略变深(比加压前还浅)。
其它条件不变,增压(浓度等倍数增大),平衡向气体分子数减小方向移动;减压(浓度等倍数减小),平衡向气体分子数增大方向移动。
(2)压强对化学平衡的影响
⑵当 m + n < p + q 时:
V
t
0
V(正)
V(逆)
V(逆)
V(正)
③增大压强
④减小压强
V
t
0
V(正)
V(逆)
V(正)
V(逆)
对于反应 m A(g) + n B(g) ⇌p C(g) + q D(g)
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压强引起平衡移动的相关图象
⑴当 m + n > p + q时:
V
t
0
V(正)
V(逆)
V(正)
V(逆)
V
t
0
V(正)
V(逆)
V(逆)
V(正)
①增大压强
②减小压强
对于反应 m A(g) + n B(g) ⇌p C(g) + q D(g)
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思考:对于反应 H2O (g) + CO (g) H2 (g) +CO2 (g)
如果增大压强,反应速率是否改变,平衡是否移动?
速率-时间关系图:
V(molL-1S-1)
t(s)
0
V正= V逆
V’正= V’逆
增大压强,正逆反应速率均增大相同的倍数, V’正= V’逆,平衡不移动。
t2
26
①前提条件:
②结论:
反应体系中有气体参加且反应前后总体积发生改变
aA(g)+bB(g)⇌cC(g)+dD(g)
a+b≠c+d
对于反应前后气体体积发生变化的化学反应,在其它条件不变的情况下,增大压强,会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动,减小压强,会使化学平衡向着气体体积增大的方向移动。
体积缩小:即气体化学计量数减少
体积增大:即气体化学计量数增多
说明:
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(3)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2-3】
热水(升温) 冷水(降温)
现象
原因
结论
红棕色加深
红棕色变浅
升温,平衡向吸热方向移动,c(NO2)浓度增大,红色加深。
降温,平衡向放热方向移动,c(NO2)浓度减小,红色变浅。
其他条件不变时,升温,平衡向吸热方向移动;降温,平衡向放热方向移动。
V正= V逆
V正
V逆
t1
t(s)
V(molL-1S-1)
0
t2
V”正 = V”逆
V’逆
V‘正
升高温度
注意:温度对平衡的影响,图像具有不连续性。为什么?
速率-时间关系图:
30
原因分析:
其它条件不变,升高温度,不管是吸热反应还是放热反应,反应速率都增大,但吸热反应增大的倍数大于放热反应增大的倍数,故平衡向吸热反应的方向移动.
即吸热反应对温度的变化更敏感!!!
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温度对化学平衡的影响:
V吸热
V放热
V
t
0
V(正)
V(逆)
①升高温度
V吸 > V放 平衡向吸热方向移动
结论:其他条件不变,升高温度平衡向吸热反应方向移动
温度引起平衡移动的v-t图分析
32
温度引起平衡移动的相关v-t图分析
②降低温度
V
t
0
V(正)
V(逆)
V放热
V吸热
V放>V吸 平衡向放热反应方向移动
结论:其他条件不变,降低温度平衡向放热反应方向移动
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Ⅰ、升温,正、逆反应速率均增大, 但v(吸)比v(放)增加的倍数大, v(吸)> v(放) ,故平衡向吸热方向动;
aA+bB cC+dD ΔH<0
Ⅱ、降温,正、逆反应速率均减少, 但v(吸)减幅大, v(放)减幅小, v(吸)< v(放) ,故平衡向放热方向动;
小试牛刀:
1、对于反应2X(g) + Y(g)⇌2Z(g)( △H<0),若升高温度,则能使( )
A、反应速率不变,Z的产量减少
B、反应速率增大,Z的产量减少
C、反应速率增大,Y的转化率降低
D、反应速率减少,Z的产量增大
B C
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下面我们一起总结一下:
改变条件
平衡移动方向
浓度
温度
增大反应物的浓度
向反应物浓度减少的方向进行
减少反应物的浓度
向反应物浓度增大的方向进行
升高温度
降低温度
平衡向着吸热方向移动
平衡向着放热方向移动
对着干理论!
逆反心理!
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勒夏特列原理
改变影响平衡的一个条件(如浓度、温度、压强等),平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。
①此原理只适用于已达平衡的体系
②平衡移动方向与条件改变方向相反
③移动的结果只能是减弱外界条件引起的该变量,但不能“抵消”,更不会“超越”这种改变。
注意
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(4)催化剂对化学平衡的影响
(1)催化剂同等程度地加快正、逆反应速率(v正= v逆);化学平衡不移动,不改变平衡转化率、浓度、质量和质量分数、物质的量和物质的量分数等。
加催化剂
(2)催化剂缩短了平衡到达的时间。
(b)
t时间
v速率
v正
v逆
0
v逆
v正
′
′
催化剂同等程度改变化学反应速率,V’正= V’逆,因此不影响化学平衡,平衡不移动;但可以改变反应到达平衡所需要的时间。
V(mol∙L-1 ∙ S-1)
V正= V逆
t1
t(s)
0
V’正= V’逆
加入正催化剂
加入负催化剂
t2
V’’正= V’’逆
(4)催化剂对化学平衡的影响
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对某一可逆反应来说,使用催化剂的作用是( )
A. 提高反应物的平衡转化率
B. 以同样程度改变正逆反应的速率
C. 增大正反应速率,降低逆反应速率
D. 改变平衡混合物的组成
B
小试牛刀:
40
2、催化剂不使平衡移动,能缩短达平衡的时间,不改变转化率。
3、平衡移动原理——勒夏特列原理:
如果改变影响平衡的条件之一(浓度、温度、压强),平衡将向着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勒夏特列原理适用于任何动态平衡体系,未平衡状态不能用此来分析。
增生减反逆移
增反减生正移
(1)浓度影响:
升吸降放
增压移小
减压移大
1、在其他条件不变时
(2)温度影响:
(3)压强影响:
[总结]
$