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1、第第2626讲化学平衡状态讲化学平衡状态 【考纲要求考纲要求】1.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。2.掌握化学平衡的特征，能利用化学平衡常数进掌握化学平衡的特征，能利用化学平衡常数进行相关计算。行相关计算。3.理解外界条件理解外界条件(如浓度、温度、压强、催化剂等如浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率和化学平衡的影响对反应速率和化学平衡的影响。能用相关理论解。能用相关理论解释其一般规律。释其一般规律。4了解化学平衡的调控在生产、生活和科学研了解化学平衡的调控在生产、生活和科学研究领域中的作用。究领域中的作用。知识梳理知识梳理题型构建题型构建考点一考
2、点一I在方程式中用在方程式中用 表示。表示。1可逆反应可逆反应(1)定义定义在在 条件下既可以向条件下既可以向 反应方向进行，反应方向进行，同时又可以同时又可以向向 反应方向进行的化学反应。反应方向进行的化学反应。(2)特点特点二同：二同：a.相同条件下；相同条件下；b.正逆反应同时进行。正逆反应同时进行。反应物与生成物同时存在；任一组分的反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率都转化率都 (填填“大于大于”或或“小小于于”)100%。(3)表示表示一小：一小：可逆反应与化学平衡状态可逆反应与化学平衡状态同一同一正正逆逆小于小于考点一考点一I可逆反应与化学平衡状态可逆反应与化学平衡状态 反应体
3、系中所有参加反反应体系中所有参加反应的物质的应的物质的 保持不变的状态。保持不变的状态。 2化学平衡状态化学平衡状态(1)概念概念(2)化学平衡的建立化学平衡的建立一定条件下的可逆反应中，正反应速率与一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率逆反应速率 ，相等相等质量或浓度质量或浓度2 2、化学平衡状态的特征、化学平衡状态的特征(2)(2)动：动态平衡（正逆反应仍在进行）动：动态平衡（正逆反应仍在进行）(3)(3)等：正反应速率等：正反应速率= =逆反应速率逆反应速率(4)(4)定：反应混合物中各组分的浓度保持定：反应混合物中各组分的浓度保持 不变，各组分的含量一定。不变，各组分的含量一定
4、。(5)(5)变：条件改变，原平衡被破坏，在新变：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。的条件下建立新的平衡。(1)(1)逆：只有可逆反应才能建立化学平衡逆：只有可逆反应才能建立化学平衡知识梳理知识梳理题型构建题型构建深度思考深度思考深深 度度 思思 考考 例例1.1.下列方法中可以证明下列方法中可以证明A(sA(s) + 2B) + 2B2 2(g) 2C(g) 2C2 2(g) +D(g) +D2 2(g) (g) 已经达到平衡状态的是（）（）（）（）（）已经达到平衡状态的是（）（）（）（）（）一个一个BBBB键的断裂的同时有一个键的断裂的同时有一个CCCC键的生成键的生成、百
5、分组成、百分组成 B B2 2% = C% = C2 2% = D% = D2 2%单位时间内生成了单位时间内生成了2molC2molC2 2的同时也生成了的同时也生成了1molA1molA反应速率反应速率(B(B2 2)=)=(C(C2 2)=2)=2(D(D2 2) )C(BC(B2 2):C(C):C(C2 2):C(D):C(D2 2) = 2:2:1) = 2:2:1BB2 2 、CC2 2 、DD2 2 浓度不再变化浓度不再变化温度、体积一定时，容器内的压强不再变化温度、体积一定时，容器内的压强不再变化条件一定时，混合气体的平均相对分子质量条件一定时，混合气体的平均相对分子质量不再
6、变化不再变化、温度、体积一定时，混合气体的密度不再变化、温度、体积一定时，混合气体的密度不再变化例例2. 2. 在一定温度下，恒容密封容器可逆反应：在一定温度下，恒容密封容器可逆反应：2 2( (气气)+)+2 2( (气气) 2) 2( (气气) )达到平衡的标志是达到平衡的标志是() ()(1)(1)2 2、2 2、的浓度相等、的浓度相等 (2)(2)容器中的压强不再随时间变化容器中的压强不再随时间变化 (3)(3)单位时间内生成单位时间内生成nmolnmol的的2 2同时生成同时生成2nmol2nmol的的 (4) (4) 2 2、2 2、的浓度之比为的浓度之比为1:1:2 1:1:2
7、(5) (5) 混合气体的密度不随时间变化混合气体的密度不随时间变化 (6)(6)气体的总物质的量不再变化气体的总物质的量不再变化 (7)混合气体的颜色不再变化混合气体的颜色不再变化 小结：化学平衡的标志小结：化学平衡的标志（正正= =逆逆）速率一定有两个不同方向，）速率一定有两个不同方向，没有方向不能说明没有方向不能说明 。 各成分的百分含量保持不变各成分的百分含量保持不变 各物质的浓度不变各物质的浓度不变 各物质的转化率不变各物质的转化率不变 恒容气体体积前后不相等的反应恒容气体体积前后不相等的反应, , 压强保压强保持不变，混合气体平均相对分子质量不变。持不变，混合气体平均相对分子质量不
8、变。对于有颜色物质参加或生成的可逆反应，对于有颜色物质参加或生成的可逆反应，颜色不变。颜色不变。对于吸热或放热反应，绝热体系的温度不变。对于吸热或放热反应，绝热体系的温度不变。恒容气、固混合物反应，气体密度不变。恒容气、固混合物反应，气体密度不变。本本质质标标志志特特征征标标志志二、平衡移动原理二、平衡移动原理条件改变条件改变 自发自发新平衡新平衡V”V”正正 = V”= V”逆逆V V正正 = V= V逆逆原平衡原平衡VV正正 VV逆逆原平衡被破坏原平衡被破坏浓度浓度、温度、压强发生改变温度、压强发生改变“自发自发”的特点。的特点。新平衡与旧平衡的改变。新平衡与旧平衡的改变。知识梳理知识梳理
9、题型构建题型构建考点二考点二I化学平衡的移动化学平衡的移动(1)v正正v逆逆：平衡向正反应方向移动。：平衡向正反应方向移动。(2)v正正v逆逆：反应达到平衡状态，不发生平：反应达到平衡状态，不发生平衡移动。衡移动。(3)v正正cc，增大压强增大压强，平衡向，平衡向正反应方向正反应方向移动；移动；若若a+ba+b=c=c ，改变反应体系的压强，改变反应体系的压强，平衡不发生移动平衡不发生移动；若若a+ba+bcc，增大压强，增大压强，平衡向逆反应方向平衡向逆反应方向移动。移动。4影响化学平衡的外界因素影响化学平衡的外界因素（1）浓度）浓度v 催化剂同等程度的改变正、逆反应速率催化剂同等程度的改变
10、正、逆反应速率v 使用催化剂，平衡不移动。使用催化剂，平衡不移动。v正催化剂能缩短平衡到达的时间正催化剂能缩短平衡到达的时间（4）催化剂对化学平衡的影响）催化剂对化学平衡的影响升高温度平衡向吸热反应方向移动升高温度平衡向吸热反应方向移动降低温度平衡向放热反应方向移动降低温度平衡向放热反应方向移动（3）温度）温度知识梳理知识梳理题型构建题型构建考点二考点二I化学平衡的移动化学平衡的移动减弱这种改变减弱这种改变 知识梳理知识梳理题型构建题型构建考点二考点二I化学平衡的移动化学平衡的移动知识梳理知识梳理题型构建题型构建考点二考点二I化学平衡的移动化学平衡的移动恒温、恒压条件恒温、恒压条件(4)同等程
11、度地改变反应混合物中各物质的浓度时，同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。应视为压强的影响。知识梳理知识梳理题型构建题型构建深度思考深度思考深深 度度 思思 考考知识梳理知识梳理题型构建题型构建深度思考深度思考深深 度度 思思 考考一化学平衡向正反应方向移动对转化率的影响一化学平衡向正反应方向移动对转化率的影响对于可逆反应对于可逆反应mA(g)+nB(gmA(g)+nB(g) ) pC(g)+qD(gpC(g)+qD(g) )（1 1）不改变反应物的物质的量，当温度或压强改）不改变反应物的物质的量，当温度或压强改变而引起平衡向正反应方向移动，各种反应物的变而引起平衡向正反
12、应方向移动，各种反应物的转化率都增大；反之，则减小。转化率都增大；反之，则减小。（2 2）增大反应物浓度而引起平衡向正反应方向移）增大反应物浓度而引起平衡向正反应方向移动，有以下几种情况：动，有以下几种情况：对于有多种反应物的可逆反应，如果增大一种对于有多种反应物的可逆反应，如果增大一种反应物的浓度，则该反应物的转化率减小，其他反应物的浓度，则该反应物的转化率减小，其他反应物的转化率增大反应物的转化率增大若同等倍数地增大反应物的量，平衡右移，反若同等倍数地增大反应物的量，平衡右移，反应物的转化率与反应条件及气体反应物的化学计应物的转化率与反应条件及气体反应物的化学计量系数有关。量系数有关。A
13、A、若恒温恒压条件下，各反应物的转化率都不变。、若恒温恒压条件下，各反应物的转化率都不变。（原因：构成了等效平衡（原因：构成了等效平衡) )B B、若恒温恒容条件下，、若恒温恒容条件下，m+nm+n= =P+qP+q, ,各反应物转化率不变各反应物转化率不变( (等效平衡）等效平衡）m+nm+n p+qp+q, ,各反应物转化率都增大各反应物转化率都增大（用虚拟平衡原理解释（用虚拟平衡原理解释) )继续练习练习已知在氨水中存在下列平衡：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、向氨水中加入MgCl2固体，平衡向固体，平衡向 移动，
14、移动，OH-浓度浓度 ，NH4+浓度浓度 。(2)、向氨水中加入浓盐酸，平衡向、向氨水中加入浓盐酸，平衡向 移动，移动，此时溶液中浓度减小的粒有此时溶液中浓度减小的粒有 。(3)、向氨水中加入少量、向氨水中加入少量NaOH固体，平衡固体，平衡向向 移动，此时发生是移动，此时发生是 。正反应方向正反应方向减小减小增大增大正反应方向正反应方向OH-、NH3H2O、NH3逆反应方向逆反应方向有气体放出有气体放出练习：反应练习：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，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？能否引起平衡移动？C
15、O的浓度有何变化？的浓度有何变化？增大水蒸气浓度增大水蒸气浓度 加入更多的碳加入更多的碳 增加增加H2浓度浓度平衡正向移动，平衡正向移动，CO浓度增大浓度增大平衡不移动，平衡不移动，CO浓度不变浓度不变平衡逆向移动，平衡逆向移动，CO浓度减小浓度减小小结：增加固体或纯液体的量不能改变其浓度，小结：增加固体或纯液体的量不能改变其浓度，也不能改变速率，所以也不能改变速率，所以V V(正正)仍等于仍等于V V(逆逆)，平衡不，平衡不移动。移动。图图 1 图图 2图图 3图图 4化学平衡移动图像分析化学平衡移动图像分析 aA(g)+bB(g) cC(g) 正向移动正向移动H0升温升温H0降温降温H0升
16、温升温H0降温降温逆向移动逆向移动逆向移动逆向移动正向移动正向移动t时间时间加入正催化剂加入正催化剂速速率率正正逆逆0逆逆= 催化剂对化学平衡的影响图像催化剂对化学平衡的影响图像t时间时间加入负催化剂加入负催化剂速速率率正正逆逆0逆逆= 还可以表示两边气体分还可以表示两边气体分子数相等的反应子数相等的反应 加压加压还可以表示两边气体分还可以表示两边气体分子数相等的反应子数相等的反应 减压减压aAt0转化率转化率时间时间压强曲线压强曲线 m+n p+qmA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)t01.01 107Pa1.01 106PaaA m+n p+q=P1P20有催化剂有催化剂无催化剂
17、无催化剂aA等温、等压条件下有无催化剂图像等温、等压条件下有无催化剂图像t正反应正反应C不不A逆反应逆反应D逆反应逆反应B化学平衡移动图像分析化学平衡移动图像分析三、化学平衡移动原理应用三、化学平衡移动原理应用合成氨工业合成氨工业合成氨条件的选择合成氨条件的选择问题问题1：写出合成氨的化学反应方程式，并写出合成氨的化学反应方程式，并说明这个反应有什么特点？说明这个反应有什么特点？N2+3H2 2NH3 H92.4kJmol1特点：特点：a、可逆反应可逆反应b、正反应放热正反应放热c、正反应是气体分子数目减小的反应。正反应是气体分子数目减小的反应。 1 1、压强怎么选？、压强怎么选？ 分析：分析
18、： 合成氨反应是气态物质系数减小的气体反应，合成氨反应是气态物质系数减小的气体反应，增大增大压强既可以压强既可以增大增大反应速率，又能使反应速率，又能使平衡正向平衡正向移动，所以理论上压强越大越好。移动，所以理论上压强越大越好。 但是压强越大，对但是压强越大，对设备设备的要求高、压缩的要求高、压缩H H2 2和和N N2 2所需要的所需要的动力动力大，因此选择压强应符合实际科大，因此选择压强应符合实际科学技术。学技术。 综合以上两点综合以上两点: :根据反应器可使用的钢根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强。材质量及综合指标来选择压强。实际生产实际生产中压强一般选择在中压强一般选择在1
19、01030MPa30MPa的高压的高压。 2 2、温度怎么选择？、温度怎么选择？ 分析：分析： 因为正反应方向是放热的反应，所以因为正反应方向是放热的反应，所以降低降低温温度有利于平衡度有利于平衡正向正向移动。移动。 可是温度越低，反应可是温度越低，反应速率越小速率越小，达到平衡所需，达到平衡所需要的时间越要的时间越长长，因此温度也不宜太低。，因此温度也不宜太低。 催化剂催化剂要在一定温度下催化要在一定温度下催化活性活性最大。最大。 综合以上因素综合以上因素: :实际生产中温度一般选择在实际生产中温度一般选择在4004005000C左右左右（主要考虑催化剂的活性）（主要考虑催化剂的活性）。 3
20、 3、用不用催化剂？、用不用催化剂？ 实际生产中选用实际生产中选用铁铁为主体的多成分催化剂为主体的多成分催化剂（铁触媒），它在（铁触媒），它在4005000C时活性最高。时活性最高。 分析分析: : 经济效益经济效益和和社会效益社会效益要求化学反应速度要要求化学反应速度要快快， 原料的利用率要原料的利用率要高高，单位时间的产量要，单位时间的产量要高高。 4 4、原料气的充分利用、原料气的充分利用 增大增大反应物的浓度可以反应物的浓度可以增大增大反应速率，反应速率，减小减小生成物的浓度可以使平衡生成物的浓度可以使平衡正向正向移动。从化学平衡移动。从化学平衡的角度分析，在氮气和氢气的物质的量比为的角度分析，在氮气和氢气的物质的量比为1 1：3 3时，平衡时，平衡转化率最大转化率最大，但是，但是实验测得实验测得适当提高适当提高N N2 2的的浓度，即浓度，即N N2 2和和H H2 2的物质的量比为的物质的量比为1 1：2.82.8时，更能促时，更能促进氨的合成。进氨的合成。 实际生产中的处理方法实际生产中的处理方法：及时将气态氨冷却：及时将气态氨冷却液化分离液化分离出去；及时将氮气和氢气出去；及时将氮气和氢气循环循环利用，使利用，使其保持一定的浓度。其保持一定的浓度。即即N N2 2和和H H2 2的物质的量比为的物质的量比为1 1：2.82.8