化学人教版 (2019)第二章 化学反应速率与化学平衡第二节 化学平衡获奖ppt课件
展开通过实验探究温度、浓度、压强对化学平衡的影响,并能用相关理论加以解释。素养目标:通过探究活动,提高实验探究的能力;通过学习,认识化学科学对个 人和社会发展的贡献。【学习重点】温度、浓度、压强对化学平衡的影响。【学习难点】温度、浓度、压强对化学平衡的影响。
学习任务一 化学平衡移动的概念和方向判断
(2)等:正反应速率=逆反应速率
即任何一种物质的生成速率等于其消耗速率
(3)动:动态平衡(正逆反应仍在进行)
即 v正= v逆 ≠0
(4)定:反应混合物中各组分的浓度保持不变,各组分的含量一定。
(5)变:条件改变,原平衡被破坏,在新的条件下建立新的平衡。
思考1:建立化学平衡状态的根本是什么?
思考2:如何理解条件改变,原平衡被破坏?
通过改变条件,使ν正≠ν逆
思考3:如何改变化学平衡状态呢?
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。
思考4:改变哪些反应条件可使Q ≠ K,从而改变化学平衡状态?
浓度商只与浓度有关,平衡常数只与温度有关。
改变浓度,使Q 发生改变 改变温度,使K 发生改变
通过改变影响化学反应速率的条件,可使ν正≠ν逆
利用浓度商与平衡常数比较判断化学平衡移动的方向
1 000 K时反应C(s)+2H2(g) CH4(g)的K=8.28×107(ml·L-1)-1,当各气体物质的量浓度分别为H2: 0.1 ml·L-1,CH4:0.2 ml·L-1时,上述反应是否达到平衡状态?若未处于化学平衡状态,反应在向哪个方向进行?
平衡1 不平衡 平衡2
(1)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。
(2)平衡移动与反应速率的关系 外界条件对化学平衡移动的影响是通过改变反应速率来实现的。条件改变时:(1)若v(正)==v(逆),平衡不移动; (2)若v(正)>v(逆),平衡向正反应方向移动; (3)若v(正)
学习任务二 影响化学平衡的因素和结果
(1)浓度的变化对化学平衡的影响
增大生成物的浓度,平衡向逆反应方向移动;减小生成物的浓度,平衡向正反应方向移动。
将 5 mL 0.015 ml·L-1 KSCN 溶液和 5 mL 0.005 ml·L-1 FeCl3 溶液混合,平衡后均分在a、b、c三支试管中
c滴入4滴 1 ml·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。
在一定温度下,其它条件不变时
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,平衡向正反应方向移动。 (2)c(反应物)减小或c(生成物)增大,平衡向逆反应方向移动。
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。但浓度的改变不一定会使化学平衡发生移动。
v(正)≠ v(逆)
V(正)= V(逆)
增加反应物浓度的瞬间正反应速率突然增大,逆反应速率不变,随着反应的进行,反应物浓度慢慢减小,正反应速率慢慢减小,生成物浓度慢慢增加,逆反应速率又慢慢增大,到一定的条件下正逆反应速率相等达到新的平衡。
C反↑⇒v正瞬↑、v逆渐↑⇒v正>v逆⇒正移
C反↓⇒v正瞬↓、v逆渐↓⇒v正<v逆⇒逆移
C生↑⇒v正渐↑、v逆瞬↑⇒v正<v逆⇒逆移
C生↓⇒v正渐↓、v逆瞬↓⇒v正>v逆⇒正移
练习1:尝试分析这三个ν—t图分别改变的是哪个条件?
练习2: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) 。
①对平衡体系中的固态和纯液态物质,其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。
②只要是增大浓度,不论增大的是反应物浓度,还是生成物浓度,新平衡状态下的反应速率一定大于原平衡状态;减小浓度,新平衡状态下的速率一定小于原平衡状态。
③“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。
④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。
(2)温度的变化对化学平衡的影响
2NO2 (g) ⇋ N2O4(g) △H=-56.9KJ/ml红棕色 无色
升高温度平衡逆向移动,降低温度平衡正向移动
T↑⇒v正↑、v逆↑⇒平衡向吸热方向移动
T↓⇒v正↓、v逆↓⇒平衡向放热方向移动
II中颜色先变浅后逐渐变深
I中颜色先变深后逐渐变浅
减小压强,平衡逆向移动增大压强,平衡正向移动
(3)压强的变化对化学平衡的影响
【讨论】压强的变化对化学反应速率如何影响? ν正和 ν逆怎样变化?会同等程度的增大或减小吗?
思考与交流1.本实验反应的原理是什么?2.气体颜色深浅与什么有关?3.增大压强、减小压强的方法是什么?4.本实验压强改变是通过直接观察对比I和II中颜色变化来得出结论?
NO2浓度比②中的减小
2a 2b
通过计算Q2 =K/2 ,
即Q2 < K 向正反应方移动
NO2浓度比②中的增大
a /2 b/2
通过计算Q2 =2 K, 即Q2 > K 向逆反应方移动
思考4:什么叫做气体体积缩小的方向?
m A(g) + n B(g) ⇋ p C(g) + q D(g)
①当m+n>p+q时,→被称为气体体积缩小的方向,←被称作气体体积增大的方向
②当m+n<p+q时,→被称为气体体积增大的方向,←被称作气体体积缩小的方向
③当m A(g) + n B(l或s) ⇋ p C(g) + q D(g),因为液体或固体的体积远小于气体,所以液体或固体的体积忽略不计,只计算气体的总体积。故只比较m与p+q的大小。
a、当m>p+q时,→被称为气体体积缩小的方向,←被称作气体体积增大的方向
b、当m<p+q时,→被称为气体体积增大的方向,←被称作气体体积缩小的方向
(1)若为反应前后气体体积不等的反应,如N2+3H2 2NH3:增大压强后,平衡向气体体积减小的方向移动; 减小压强后,平衡向气体体积增大的方向移动。
p↑⇒v正↑、v逆↑⇒平衡向气体体积减小方向移动
p↓⇒v正↓、v逆↓⇒平衡向气体体积增大方向移动
增大压强,浓度均增大,正逆反应速率均增大,且增大的倍数一样,ν 正= ν 逆,平衡不移动。
【思考】对于反应前后气体体积不变的反应,压强改变将怎样影响化学平衡?
(1)对于反应前后气体体积不相等的反应:增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动;减小压强,平衡向气体体积增大的方向移动。(2)对于反应前后气体体积不变的反应:改变压强,ν(正)和ν(逆)同等程度改变,化学平衡不移动。
这里压强的变化必须是由于体积变化带来浓度变化引起的,如果是充入不参加反应的气体引起的压强变化而浓度却不变化则不会给平衡带来影响。
气体系数减小方向⇔气体体积减小方向
(1)只适用于有气体参加的反应
(2)对于反应前后气体分子数相等的可逆反应,改变压强后,正、逆反应速率同时、同等程度地改变,化学平衡不移动
(3)由于改变压强的方法是同等程度改变各气体组分的浓度,若增大压强,无论是否移动、移动方向如何,达新平衡后各气体组分浓度均比原来大;反之亦然。
练习1:已知化学反应2A(?)+B(g)=2C(?)达到平衡,当增大压强时,平衡向逆反应方向移动,则下列情况可能的是( )A.A是气体,C是固体 B.A、C均为气体C.A、C均为固体 D.A是固体,C是气体
解析 增大压强平衡逆向移动说明逆反应是气体物质的量减小的反应,故C为气体,A为非气态(如固体)。
练习2:已知反应式:mX(g)+nY(?)=pQ(s)+2mZ(g),已知反应已达平衡,此时c(X)=0.3 ml/L,其他条件不变,若容器缩小到原来的1/2,c(X)=0.5 ml/L,下列说法正确的是( )A.反应向逆方向移动 B.Y可能是固体或液体C.系数n>m D.Z的体积分数减小
练习3: 在一定温度下的可逆反应:mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+qD(g),生成物C的体积分数与压强p1和p2、时间的关系如图所示,则下列关系正确的是( )
①p1>p2 ②p1
加入催化剂会使化学平衡发生移动吗?
催化剂可以同等程度地改变正、逆反应速率,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。
向反应物浓度减少的方向
向反应物浓度增大的方向
1.内容:如果改变影响平衡的条件之一(如温度、压强、以及参加反应的化学物质的浓度),平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。
2.解读:a.原理仅适用于已经达到平衡的反应体系,不可逆过程或者未达到平衡的可逆过程均不能使用该原理。此外,勒夏特列原理对所有的动态平衡(如溶解平衡、电离平衡等)都适用。
b.原理只适用于判断“改变一个条件”时平衡移动的方向。若同时改变多个影响平衡移动的几个条件,则不能简单的依据该原理来判断平衡移动的方向,只有在改变条件时对平衡移动的影响方向一致时,才能根据该原理进行判断。
c.原理中的“减弱”不等于“消除”,更不是“扭转”,即平衡移动不能将外界影响完全消除,而只能减弱。例如,平衡体系的压强为P,若其他条件不变,将体系的压强增大到2P,平衡将向气体体积减小的方向移动,达到新平衡的体系,压强介于P—2P之间。
3、影响化学平衡移动的因素
d.应用原理时应弄清是否真的改变了影响化学平衡的条件。例如,改变平衡体系中固体或纯液体的量,对于有气体存在的化学平衡体系,在定容、定温条件下充入惰性气体等未改变影响化学平衡的条件。还要弄清可逆反应是否存在能否减弱某项条件改变的反应方向。例如:对于aA(g)+bB(g)⇋cC(g)+dD(g),当a+b=c+d时,即使改变压强,化学平衡也不移动。
练1、下列不能用勒夏特列原理解释的是( ) ①棕红色NO2加压后颜色先变深后变浅 ②Fe(SCN)3溶液中加入固体KSCN后颜色变深 ③氯水宜保存在低温、避光条件下 ④SO2催化氧化成SO3的反应,往往加入过量的空气⑤打开易拉罐有大量气泡冒出⑥加催化剂,使氮气和氢气在一定条件下转化为氨气⑦收集氯气用排饱和食盐水法
练2 已知反应3A(g)+B(g)⇌2C(g)+2D(g) ΔH<0,下图中,a、b曲线分别表示在不同条件下,A与B反应时D的体积分数随时间t的变化情况。若想使曲线b(实线)变为曲线a(虚线),可采取的措施是( )
①增大A的浓度 ②升高温度 ③增大D的浓度 ④加入催化剂 ⑤恒温下,缩小反应容器体积 ⑥加入稀有气体,保持容器内压强不变
A.①②③ B.④⑤C.③④⑤ D.④⑤⑥
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