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化學反應原理,第二章化學反應速率和化學平衡,第三節(jié) 化學平衡,1,思考： 20℃時，將一塊質(zhì)量為40 g 的NaCl晶體投入到100 g 水中，充分攪拌，至固體不再溶解為止，靜置。經(jīng)過相當長的時間后，發(fā)現(xiàn)NaCl晶體質(zhì)量不再發(fā)生變化，但NaCl晶體的形狀可能發(fā)生改變，為什么？,2,什么是飽和溶液？,在一定溫度下，在一定量的溶劑里，不能再溶解某種溶質(zhì)的溶液，叫做這種溶質(zhì)的飽和溶液。,飽和溶液中溶質(zhì)的溶解過程完全停止了嗎？,沒有！以NaCl溶解于水為例，NaCl溶解的速率與溶解在水中的NaCl結(jié)晶析出晶體的速率相等。,3,,v溶解 v結(jié)晶,v溶解 v結(jié)晶,v溶解 = v結(jié)晶,4,即：溶解速率 = 結(jié)晶速率 達到了溶解的平衡狀態(tài)，一種動態(tài)平衡,那么，可逆反應的情況又怎樣呢？,5,可逆反應,,正反應：從左向右進行的反應。 逆反應：從右向左進行的反應。,在同一條件下向正反應方向進行的同時又向逆反應方向進行的反應. 用 表示。 例： H2+I2 2HI,可逆反應的特點:,⑴同一條件下正逆反應同時進行 ⑵可逆反應通常不能進行到底,反應物的轉(zhuǎn)化率不能達到100%,反應體系中得到的總是反應物與生成物的混合物。,6,單位時間反應物濃度的減少或生成物濃度的增加,單位時間反應物濃度的增加或生成物濃度的減少,決定于生成物濃度,決定于反應物濃度,,,,正反應速率,逆反應速率,相等,時間,速率,7,1、定義,化學平衡狀態(tài)，就是指在一定條件下的可逆反應里，正反應速率和逆反應速率相等，反應混合物中各組分的濃度保持不變的狀態(tài)。,注意三點,前提（適用范圍）：可逆反應,內(nèi)在本質(zhì)：v(正)= v(逆) ≠0,外在標志：反應混合物中各組分 的濃度保持不變,8,如何判斷可逆反應達到平衡狀態(tài)？ 或達到平衡的標志,可逆反應,2、化學平衡狀態(tài)的特征,（1）動：,動態(tài)平衡，v(正)= v(逆) ≠0,（2）等：,（3）定：,（5）逆：,（4）變：,v(正)= v(逆),反應混合物中各組分的濃度保持不變,條件改變，原平衡被破壞，在新的條件下建立新的平衡,9,v正=v逆 1、同一物質(zhì) 2、消耗＝生成,含量保持不變： 1、物質(zhì)的量 2、物質(zhì)的量濃度 3、體積分數(shù),1.不同物質(zhì) 2.一正一逆 3.速率之比等于計量數(shù)之比,10,在500℃、釩觸媒的作用下，某密閉容器中反應 2SO2 ＋ O2 2SO3 △ H＜ 0 達到化學平衡狀態(tài)時的標志是 ( ),A SO2的消耗速率等于SO3的生成速率 B SO2的生成速率等于SO2的消耗速率 C SO2的消耗速率等于O2消耗速率的2倍 D SO3的生成速率等于O2生成速率的 2倍,BD,11,在一定溫度下,可逆反應A(g)+3B(g) 2C(g)達到平衡的標志是（ ） A. C的生成速率與C的分解速率相等 B. 單位時間生成nmolA,同時生成3nmolB C. 單位時間生成B的速率,與生成C的速率 相等 D. 單位時間生成nmolA,同時生成2nmolC,AD,12,下列說法可以證明反應N2+3H2 2NH3 已達平衡狀態(tài)的是( ) A.1個N≡N鍵斷裂的同時,有3個H－H鍵形成 B.1個N≡N鍵斷裂的同時,有3個H－H鍵斷裂 C.1個N≡N鍵斷裂的同時,有6個N－H鍵斷裂 D.1個N≡N鍵斷裂的同時,有6個N－H鍵形成,AC,13,百分含量,質(zhì)量分數(shù)：,某一組分的質(zhì)量,,總質(zhì)量,物質(zhì)的量分數(shù)：,,某一組分的物質(zhì)的量,總物質(zhì)的量,體積分數(shù)：,,某氣體組分的體積,總體積,=物質(zhì)的量分數(shù),14,下列說法中可以充分說明反應: P(g)+Q(g) R(g)+S(g) , 在恒溫恒容下已達平衡狀態(tài)的是（ ） (A) P、Q、R、S的濃度不再變化 (B) P、Q、R、S的分子數(shù)比為1:1:1:1 (C)反應容器內(nèi)氣體總物質(zhì)的量不再變化 (D)混合氣體的壓強不再變化 （E）氣體的平均分子量不再變化 （F）各組分的質(zhì)量分數(shù)不再改變 （G）混合氣體的密度不再變化,AF,15,對于不同類型的可逆反應，某一物理量不變是否可作為平衡已到達的標志，取決于該物理量在到達平衡前、后是否發(fā)生變化。若是則可；否則，不行。,16,下列說法中可以充分說明反應: 在恒溫恒容下已達平衡狀態(tài)的是（ ） (A) P、Q、R、S的濃度不再變化 (B) P、Q、R、S的分子數(shù)比為2:1:1:1 (C)反應容器內(nèi)氣體總物質(zhì)的量不再變化 (D)混合氣體的壓強不再變化 （E）氣體的平均分子量不再變化 （F）各組分的質(zhì)量分數(shù)不再改變 （G）混合氣體的密度不再變化,2P(g)+Q(g) R(g)+S(g),ACDEF,17,下列說法中可以充分說明反應: A(s)+3B(g) 2C(g)+D(g) , 在恒溫恒容下已達平衡狀態(tài)的是（ ） (A)混合氣體的壓強不再改變 （B）氣體的平均分子量不再改變 （C）各組分的質(zhì)量分數(shù)不再改變 （D）混合氣體的密度不再改變,BCD,18,下列說法中可以充分說明反應: A(g)+3B(g) 2C(g)+D(g), 在恒溫恒容下已達平衡狀態(tài)的是（ ） (A)混合氣體的壓強不再改變 （B）氣體的平均分子量不再改變 （C）各組分的質(zhì)量分數(shù)不再改變 （D）混合氣體的密度不再改變,ABC,19,下列說法中可以充分說明反應: A(g)+3B(g) 2C(g)+2D(g),在恒溫恒容下已達平衡狀態(tài)的是（ ） (A)混合氣體的壓強不再改變 （B）氣體的平均分子量不再改變 （C）各組分的質(zhì)量分數(shù)不再改變 （D）混合氣體的密度不再改變,C,20,在一定溫度下的恒容容器中,當下列物理量不再發(fā)生變化時,表明反應: A(s)+3B(g) 2C(g)+D(g)已達平衡狀態(tài)的是（其中只有B氣體有顏色） ( ) A.混合氣體的壓強 B.混合氣體的密度 C.氣體的平均分子量 D.氣體的顏色,BCD,A(g)+3B(g) 2C(g)+D(g)?,A(g)+3B(g) 2C(g)+2D(g)?,ACD,D,21,在一定溫度下的固定體積的密閉容器中,下列敘述不是可逆反應A(g)+3B(g) 2C(g)+2D(s)達到平衡的標志的是 ( ) ①C的生成 速率與C的分解速率相等 ②單位時間內(nèi)生成amolA,同時生成3amolB ③A、B、C的濃度不再變化 ④A、B、C的百分含量不再變化 ⑤混合氣體的總壓強不再變化 ⑥混合氣體的物質(zhì)的量不再變化 ⑦單位時間內(nèi)消耗amolA,同時生成 3amolB ⑧A、B、C、D的分子數(shù)之比為1:3:2:2 A.②⑧ B.②⑤⑧ C.①③④⑦ D.②⑤⑥⑧,A,22,B,23,C,24,在恒溫下，固定容積的密閉容器中，有可逆反應2SO3(g) 2SO2(g)＋O2(g)，可用來確定該反應已達到平衡狀態(tài)的是（ ） A．容器內(nèi)壓強不隨時間改變而改變 B．SO3的消耗速率與SO2的生成速率相等 C．正反應生成SO2的速率與逆反應生成SO3的速率相等 D．容器內(nèi)混合氣體的密度不再改變,AC,25,在一定溫度下, 達到平衡的標志是（ ） A．單位時間內(nèi)生成nmol H2，同時生成nmol I2 B．容器內(nèi)總壓強不再變化 C．單位時間內(nèi)生成2n molHI，同時生成n molH2 D．當 時,C,26,下列說法中可以充分說明反應: P(g)+Q(g) R(g)+S(g) , 在恒溫下已達平衡狀態(tài)的是（ ） A. 反應容器內(nèi)壓強不再變化 B. P和S的生成速率相等 C. 反應容器內(nèi)P、Q、R、S四者共存 D. 反應容器內(nèi)總物質(zhì)的量不隨時間變化而變化,,,B,27,復習： 1、可逆反應有哪些特點？ 2、什么叫“反應向正反應方向進行”？ 3、如何理解一個可逆反應中“v正v逆”？ 4、可逆反應進行方向與正逆反應速率有何聯(lián)系？如何理解？,28,定義：可逆反應中，舊化學平衡被破壞，新化學平衡建立過程，叫做化學平衡的移動。,v正≠ v逆,v正=v逆≠0,,條件改變,,平衡1 不平衡 平衡2,建立新平衡,破壞舊平衡,v正 = v逆≠0,′,′,一定時間,二、化學平衡的移動,′,′,【思考與交流】,有哪些條件能改變化學平衡呢？,29,1、濃度對化學平衡的影響（P26）,溶液橙色加深,溶液黃色加深,30,現(xiàn)象分析: Cr2O72- + H2O 2CrO42-+2H+ 橙色 黃色,增大c(H+),橙色加深,c(Cr2O72-)增大,平衡逆向移動,平衡破壞,減小c(H+),黃色加深,平衡破壞,平衡正向移動,結(jié)論:增大生成物的濃度平衡向逆反應方向移動,結(jié)論:減小生成物的濃度平衡向正反應方向移動,溶液黃色加深,c(CrO42-)增大,溶液橙色加深,31,實驗探究(P27實驗2－6) FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl 現(xiàn)象：溶液變成紅色,(紅色),A.加少量FeCl3的紅色加深；,B.加少量KSCN的紅色也加深；,(無色),(黃色),(無色),思考——加少量NaOH溶液顏色有何變化。,有紅褐色沉淀生成，溶液紅色變淺,32,,實驗結(jié)論：,在其他條件不變時， 增大反應物或減小生成物的濃度 化學平衡向正反應方向移動 減小反應物或增大生成物的濃度 化學平衡向逆反應方向移動,向右移動,向左移動,,原因分析:,運用濃度對化學反應速率的影響以及化學平衡的建立等知識，解釋濃度對化學平衡的影響,33,,t2,,,,v”正 = v”逆,v’逆,v,正,,,,t3,平衡狀態(tài)Ⅱ,增大反應物濃度,速率-時間關系圖：,原因分析:,增加反應物的濃度, v正 v逆，平衡向正反應方向移動；,34,當減小反應物的濃度時, 化學平衡將怎樣移動?,速率-時間關系圖：,討論:,35,,減小反應物濃度,v’正= v’逆,平衡逆向移動,v’逆 v’正,結(jié)論: 減小反應物的濃度, v正 v逆，平衡向逆反應方向移動；,36,減小生成物濃度,v’正= v’逆,平衡正向移動,v’正 v’逆,,v正,37,,增大生成物濃度,v’正= v’逆,平衡逆向移動,v’逆 v’正,38,,,圖象連續(xù)？為什么？,39,濃度對化學平衡移動的幾個注意點,①對平衡體系中的固態(tài)和純液態(tài)物質(zhì)，其濃度可看作 一個常數(shù)，增加或減小固態(tài)或液態(tài)純凈物的量并不 影響v正、v逆的大小，所以化學平衡不移動。,②只要是增大濃度，不論增大的是反應物濃度，還是 生成物濃度，新平衡狀態(tài)下的反應速率一定大于原 平衡狀態(tài)；減小濃度，新平衡狀態(tài)下的速率一定小 于原平衡狀態(tài)。,③反應物有兩種或兩種以上, 增加一種物質(zhì)的濃度, 該 物質(zhì)的平衡轉(zhuǎn)化率降低, 而其他物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率提高。,④改變濃度后，速率－時間圖象是連續(xù)的。,⑤對于離子反應，只有改變實際參加反應的離子的濃 度才能改變平衡。,40,應用：,在工業(yè)生產(chǎn)中適當增大廉價的反應物的濃度，使化學平衡向正反應方向移動，可以提高價格較高原料的轉(zhuǎn)化率，以降低生產(chǎn)成本,41,練習：可逆反應H2O(g) + C(s) CO(g) + H2(g)在一定條件下的恒容容器中達到平衡狀態(tài)，改變下列條件，能否引起平衡移動？CO的濃度有何變化？,①增大水蒸氣濃度 ②加入更多的碳 ③增加H2濃度,①平衡正向移動，CO濃度增大,②平衡不移動，CO濃度不變,③平衡逆向移動，CO濃度減小,小結(jié)：增加固體或純液體的量不能改變其濃度，也不能改變速率，所以v(正)仍等于v(逆)，平衡不移動。,42,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固體，平衡向 移動， OH-濃度 ，NH4+濃度 。,(2)向氨水中加入濃鹽酸，平衡向 移動， 此時溶液中濃度減小的粒子有 。,(3)向氨水中加入少量NaOH固體，平衡向 .移動，此時發(fā)生的現(xiàn)象是 。,正反應方向,減小,增大,正反應方向,OH-、NH3·H2O、NH3,逆反應方向,有氣體放出,課堂練習,43,2、溫度對化學平衡的影響P28,實驗探究(實驗2－7) 2NO2(g) N2O4(g) △H＝－56.9kJ/mol,(紅棕色),(無色),混合氣體受熱顏色變深；遇冷顏色變淺。,現(xiàn)象：,[討論]A：混合氣體受熱顏色變深，說明① ； ② 。 B：混合氣體遇冷顏色變淺，說明① ； ② 。,NO2濃度增大,平衡向逆反應方向移動,NO2濃度減小,平衡向正反應方向移動,[結(jié)論]在其它條件不變的情況下： A：溫度升高，會使化學平衡向著吸熱反應的方向移動； B：溫度降低，會使化學平衡向著放熱反應的方向移動。,44,[分析]A：混合物受熱時，速率均增大，但v(吸) v(放) ，故平衡 向吸熱反應方向移動； B：混合物遇冷，速率均減少，但v(吸) v(放) ，故平衡 向放熱反應方向移動；,其他條件不變時，若正反應為放熱反應，能否畫出溫度升高時的v－t圖象？,45,,t2,,,,v”正 = v”逆,v’逆,v‘正,,,升高溫度,（正反應是放熱反應）,速率-時間關系圖：,2NO2 N2O4,注意：溫度對平衡的影響，圖像具有不連續(xù)性。為什么？,46,溫度對平衡影響：速率-時間關系圖,升溫對吸熱反應有利、降溫對放熱反應有利,47,已知可逆反應2SO2+O2 2SO3的正反應為放熱反應。升高溫度產(chǎn)生的影響是（ ） A、 v （正）增大， v （逆）減小 B、 v （正）、 v （逆）不同程度增大 C、 v （正）減小， v （逆）增大 D、 v （正）、 v （逆）同等程度增大,B,48,練習,已知高溫下反應 (正反應為吸熱反應）。要使混合氣體顏色加深，可采取的方法是,A、保持容積不變,加入HBr(g),B、降低溫度,C、升高溫度,D、保持容積不變,加入H2(g),( A C ),2HBr(g) H2(g) + Br2(g),49,3、壓強對化學平衡的影響：,N2 十 3H2 2NH3,NH3%隨著壓強的增大而增大，即平衡向正反應的方向移動。,實驗 數(shù)據(jù)：,解釋：,說明：增大壓強,正逆反應速率均增大，但增大倍數(shù)不一樣，平衡向著氣體體積縮小的方向移動,加壓,→體積縮小,→濃度增大,→正反應速率增大 逆反應速率增大,→ v正 v逆,→平衡向正反應方向移動。,50,1)先決條件：,2)結(jié)論：,對于反應前后氣體體積發(fā)生變化的化學反應，在其它條件不變的情況下，增大壓強（減小容器體積），會使化學平衡向著氣體體積縮小的方向移動，減小壓強（增大容器體積），會使化學平衡向著氣體體積增大的方向移動。,體積縮?。杭礆怏w分子數(shù)目減少 體積增大：即氣體分子數(shù)目增多,說明:,反應體系中有氣體參加且反應 前后總體積發(fā)生改變。 aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) a+b≠c+d,51,,v （mol·L-1·s-1）,0,,t2,,,,v”正 = v”逆,v’逆,v‘正,,,增大壓強,3)速率-時間關系圖：,aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) a+b c+d,注意：壓強對平衡的影響，圖像具有不連續(xù)性。為什么？,52,,速率-時間關系圖：,,v’正= v’逆,,增大壓強,正逆反應速率均增大，但增大倍數(shù)一樣， v’正= v’逆，平衡不移動。,t2,53,規(guī)律：對于反應前后氣體總體積相等的可逆反應，改變壓強只改變化學反應速率，而對平衡無影響；,例：對如下平衡 A(g) ＋ B (g) 2C (g) ＋ D (s),54,增大壓強，容器體積減小，濃度同等程度增大，顏色變深，但平衡不移動.,壓強對化學平衡的影響,[注意] ①對于反應前后氣體總體積相等的反應，改變壓強對平衡無影響；,2HI(g) H2(g) + I2(g),②平衡混合物都是固體或液體的，改變壓強不能使平衡移動； ③壓強的變化必須改變混合物濃度，才有可能使平衡移動。,55,正向移動,不移動,逆向移動,逆向移動,不移動,思考：對于反應②和⑤，增大壓強（縮小容器體積）時，平衡沒有移動，但正逆反應速率有無變化？如何變化？,課堂練習,56,壓強對化學平衡的影響,判斷壓強引起平衡移動的思路： 壓強如何改變?壓強變化是否引起濃度變化？ 濃度改變則引起速率的變化 速率變化后，若導致v正 ≠ v逆時平衡移動 若v正 = v逆時，則平衡不移動,57,不移動,逆向移動,向平衡體系 3H2 (g) +N2 (g) 2NH3 (g) 恒容時，充入Ne ，則平衡__________； 恒壓時，充入Ne ，則平衡__________。,58,壓強對化學平衡的影響,實驗探究 2NO2(g) N2O4(g) 現(xiàn)象：,(2體積，紅棕色),(1體積，無色),A.加壓混合氣體顏色先深后淺；,B.減壓混合氣體顏色先淺后深。,59,壓強對化學平衡的影響,2NO2(g) N2O4(g),(2體積，紅棕色),(1體積，無色),[討論] A：當加壓氣體體積縮小時，混合氣體顏色先變深是由于① ，后又逐漸變淺是由于 ② ； B：當減壓氣體體積增大時，混合氣體顏色先變淺是由于① ， 后又逐漸變深是由于 。,NO2濃度增大,NO2濃度減小,平衡向正反應方向移動,平衡向逆反應方向移動,60,一定量的混合氣體在密閉容器中發(fā)生反應： m A (g) + n B (g) p C (g),達到平衡后，溫度不變，將氣體體積縮小到原來 的1/2，達到平衡時，C的濃度為原來的1.8倍，則下列說法正確的是（ ）,A、m + n p B、A 的轉(zhuǎn)化率降低 C、平衡向正反應方向移動 D、C的體積分數(shù)增加,B,課堂練習,61,練習,1.下列反應達到化學平衡時，增大壓強，平衡是否移動？向哪個方向移動？移動的根本原因是什么?,① 2NO(g) + O2(g) 2NO2 (g) ② CaCO3(s) CaO(s) + CO2 (g) ③ H2O(g) + C (s) CO(g) + H2(g) ④ H2O(g) + CO(g) CO2(g) + H2(g) ⑤ H2S(g) H2(g) + S(s),62,2.恒溫下, 反應aX(g) bY(g) +cZ(g)達到平衡后, 把容器體積壓縮到原來的一半且達到新平衡時, X的物質(zhì)的量濃度由0.1mol/L增大到0.19mol/L, 下列判斷正確的是: A. a＞b+c B. a＜b+c C. a＝b+c D. a＝b=c,A,63,4、催化劑對化學平衡的影響,催化劑同等程度地加快正、逆反應速率(v正= v逆)；對化學平衡無影響。,加催化劑,（b）,,,v逆,v正,′,′,催化劑能縮短平衡到達的時間,64,向正反應方向移動,向逆反應方向移動,向體積縮小方向移動,向體積增大方向移動,向吸熱方向移動,向放熱方向移動,向減弱這種改變的方向移動,反應物濃度減小,反應物濃度增大,體系壓強減小,體系壓強增大,體系溫度減小,體系溫度增大,減弱這種改變,規(guī) 律,改變一個條件,[總結(jié)]改變反應條件時平衡移動的方向,催化劑對化學平衡無影響，能縮短平衡到達的時間。,65,平衡移動原理——勒夏特列原理,如果改變影響平衡的條件之一（如溫度、壓強，以及參加反應的化學物質(zhì)的濃度），平衡將向著能夠減弱這種改變的方向移動。,注意： ①是“減弱”這種改變，不是“消除”這種改變 ②只有單個條件改變，才能應用（多個條件改變就要具體問題具體分析） ③勒沙特列原理適用于任何動態(tài)平衡體系（如：溶解平衡、電離平衡等），未平衡狀態(tài)不能用此來分析,勒夏特列原理,66,,,67,(紅棕色),(無色),思考與交流,[討論] 試比較以下三種狀態(tài)下的溫度關系： ①改變溫度前混合氣體溫度T1； ②改變溫度后瞬時氣體溫度T2； ③改變溫度達新平衡后混合氣體溫度T3。 升溫： ； 降溫： 。,2NO2(g) N2O4(g) △H=-56.9kJ/mol,T2 ＞ T3 ＞ T1,T1 ＞ T3 ＞ T2,68,2NO2(g) N2O4(g),(2體積，紅棕色),(1體積，無色),思考與交流,P2 ＞ P3 ＞ P1,P1 ＞ P3 ＞ P2,[討論] 試比較以下三種狀態(tài)下的壓強關系： ①改變壓強前混合氣體壓強p1； ②改變壓強后瞬時氣體壓強p2； ③改變壓強達新平衡后混合氣體壓強p3。 加壓： ； 減壓： 。,69,課堂練習,下列事實中不能用平衡移動原理解釋的是 (A) 密閉、低溫是存放氨水的必要條件 (B) 實驗室用排飽和食鹽水法收集氯氣 (C) 硝酸工業(yè)生產(chǎn)中，使用過量空氣以提高NH3的利用率 (D) 在FeSO4溶液中，加入鐵粉以防止氧化,D,70,課堂練習,已建立化學平衡的某可逆反應，當改變條件使化學平衡向正反應方向移動時，下列有關敘述正確的是 ① 生成物的百分含量一定增加② 生成物的產(chǎn)量一定增加③ 反應物的轉(zhuǎn)化率一定增大④ 反應物濃度一定降低⑤ 正反應速率一定大于逆反應速率⑥ 使用了合適的催化劑 A ① ② (B) ② ⑤ (C) ③ ⑤ (D) ④ ⑥,B,71,