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1、第二章第二章 化学反应速率和化学平衡化学反应速率和化学平衡第三节第三节 化学平衡化学平衡 一、可逆反应一、可逆反应在在同一条件同一条件下，既能向下，既能向正正反应方向进行反应方向进行同时同时又能向又能向逆逆反应方向反应方向进行进行的反应的反应特点：特点：同一条件同一条件、同时进行同时进行、反应物生成物、反应物生成物同时存在同时存在（反应不能进行到底）（反应不能进行到底）V=1L的密闭容器，的密闭容器，800，1atm,CO+H2OCO2+H2催化剂催化剂高温高温试画出该反应的速率与时间的图象试画出该反应的速率与时间的图象VtV正正V逆逆V正正V逆逆V正正V逆逆二、化学平衡状态二、化学平衡状态
2、1 1、化学平衡状态、化学平衡状态 指在指在一定条件一定条件下的下的可逆反应可逆反应里，里，正正反应反应和和逆逆反应的反应的速率相等速率相等，反应混合物中各，反应混合物中各组分的组分的浓度浓度保持保持不变不变的的状态。状态。前提前提条件：条件：一定条件（一定条件（恒温恒压或恒温恒容恒温恒压或恒温恒容）研究研究对象对象：密闭容器的可逆反应密闭容器的可逆反应平衡平衡本质本质：V正正=V逆逆0平衡平衡标志标志：各物质的浓度不变各物质的浓度不变2 2、化学平衡的特征、化学平衡的特征动动：动态平衡动态平衡等等：V V正正=V=V逆逆0 0定定：反应反应条件一定条件一定,反应混合物反应混合物中各组分的中各
3、组分的浓度一定浓度一定变变：条件改变，平衡将被破坏条件改变，平衡将被破坏。逆逆：可逆反应 同一种物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率。不同的物质：速率之比等于方程式中各物质的计量数之比，但必须是不同方向的速率。化学平衡状态的标志:（1）等速标志，正=逆（本质特征）（2）恒浓标志，反应混合物中各组成成分的浓度保持不变（外部表现）：各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积（气体）、物质的量浓度均保持不变。各组成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数均保持不变。若反应前后的物质都是气体，且总体积不等，则气体的总物质的量、总压强（恒温、恒容）、平均摩尔质量、混合气体的密度（恒温、恒压）均保持不
4、变。反应物的转化率、产物的产率保持不变。在一定温度下，反应在一定温度下，反应X2(g)Y2(g)2XY(g)达到平衡的标志是达到平衡的标志是单位时间内同时生成单位时间内同时生成nmolX2和和nmolXY单位时间内生成单位时间内生成2nmolXY的同时生成的同时生成nmolY2容器内总压强不随时间变化容器内总压强不随时间变化单位时间内有单位时间内有nmolXX键断裂，同时有键断裂，同时有nmolYY键断裂键断裂单位时间内生成单位时间内生成nmolX2同时生成同时生成nmolY2V正正V逆逆0在一定温度下，反应在一定温度下，反应X2(g)Y2(g)2XY(g)达到平衡的标志是达到平衡的标志是X2
5、、Y2或或XY的浓度不再随时间的改变而改变的浓度不再随时间的改变而改变容器中容器中X2、Y2、XY物质的量之比为物质的量之比为1 1 2X2、Y2的物质的量浓度相等的物质的量浓度相等容器中气体的总质量不随时间的改变而改变容器中气体的总质量不随时间的改变而改变若只有若只有X2有颜色，容器中的颜色不随时间的有颜色，容器中的颜色不随时间的改变而改变改变而改变项目 m A(g)+n B(g)p C(g)+q D(g)是否 平衡混合体系中各组分的含量各物质的物质的量或物质的量的分数一定平衡各物质的质量或质量分数一定平衡各气体的体积或体积分数一定平衡总压强、总体积、总物质的量一定不一定m A(g)+n B
6、(g)p C(g)+q D(g)是否 平衡正、逆反应速率关系在单位时间内消耗了mmolA的同时生成了mmolA平衡 在单位时间内消耗了nmolB的同时消耗了pmolC平衡在单位时间内生成了nmolB的同时消耗了qmolD（均指逆）不一定(A)(B)(C)(D)=m n p q，正不一定等于逆不一定m A(g)+n B(g)p C(g)+q D(g)是否 平衡压强当m+np+q 时时，总压力一定（其它条件一定）平衡当m+n=p+q时，总压力一定（其它条件一定）不一定混合气体的平均M当 m+n p+q 时，M一定平衡当 m+n=p+q 时，M一定不一定注意化学反应的特点密度C（s）+CO2（g）2
7、CO（g）（一定）平衡N2（g）+3H2（g）2NH3（g）（）（一定）不一定H2（g）+I2（g）2HI（g）（一定）不一定第三节第三节 化学平衡化学平衡（第二课时）（第二课时）条件改变条件改变建立新平衡建立新平衡破坏旧平衡破坏旧平衡平衡平衡2 2V正正=V逆逆0一定时间一定时间【新授新授】V正正=V逆逆0平衡平衡1 1V正正V逆逆不平衡不平衡化学平衡的移动化学平衡的移动中学学科网中学学科网2、移动原因、移动原因:3、移动方向：、移动方向：若若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若若v(逆逆)v(正正)，平衡向逆反应方向移动，平衡向逆反应方向移动若若v(正正)=v
8、(逆逆)，平衡不移动，平衡不移动可逆反应中，旧化学平衡的破坏，新化可逆反应中，旧化学平衡的破坏，新化学平衡建立过程叫做化学平衡的移动。学平衡建立过程叫做化学平衡的移动。三、化学平衡的移动三、化学平衡的移动1、定义：、定义：条件改变条件改变,使使V正正V逆逆巧记：化学平衡总往反应速率大的方向移动。巧记：化学平衡总往反应速率大的方向移动。(1)、浓度对化学平衡的影响、浓度对化学平衡的影响4、影响化学平衡移动的因素：、影响化学平衡移动的因素：学生实验学生实验1：中学学科网中学学科网Cr2O72-（橙色橙色）+H2O2CrO42-（黄色）（黄色）+2H+已知在已知在K2Cr2O7的溶液中存在着如下平衡
9、：的溶液中存在着如下平衡：实验步骤：实验步骤：取两支试管各加入取两支试管各加入2mL0.1mol/LK2Cr2O7溶液，溶液，（2mL约两滴管）约两滴管）在一支试管中滴加在一支试管中滴加310滴浓滴浓H2SO4，观察溶液颜色，观察溶液颜色 的变化。的变化。在另一支试管中滴加在另一支试管中滴加1020滴滴mol/LNaOH，观察溶液颜色的变化。观察溶液颜色的变化。Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H+橙色橙色 黄色黄色滴加滴加310滴浓滴浓H2SO4滴加滴加1020滴滴6mol/LNaOHK2Cr2O7溶液溶液增大生成物增大生成物c(H+)C(Cr2O72-)增大增大平衡逆向移动平衡逆向
10、移动平衡破坏平衡破坏平衡破坏平衡破坏减少生成物减少生成物c(H+)颜色变浅颜色变浅C(CrO42-)增大增大平衡正向移动平衡正向移动结论：结论：增大生成物的浓度平衡向逆反应方向移动增大生成物的浓度平衡向逆反应方向移动结论：结论：减小生成物的浓度平衡向正反应方向移动减小生成物的浓度平衡向正反应方向移动溶液颜色加深呈橙红色溶液颜色加深呈橙红色溶液颜色变浅呈黄色溶液颜色变浅呈黄色现象分析：现象分析：滴加滴加310滴浓滴浓H2SO4：滴加滴加1020滴滴6mol/LNaOH：橙色加深橙色加深学生实验学生实验2：(1)取一支试管加入取一支试管加入5mL0.005mol/LFeCl3溶液，又溶液，又 再加
11、入再加入5mL0.01mol/LKSCN溶液，观察溶液颜色，溶液，观察溶液颜色，在这个反应体系中存在下述平衡：在这个反应体系中存在下述平衡：(2)将得到的上述溶液均分置于两支试管中，向其中将得到的上述溶液均分置于两支试管中，向其中 一支试管中加入一支试管中加入4滴滴1mol/LKSCN溶液，充分振溶液，充分振 荡，荡，对比对比观察溶液颜色的变化。观察溶液颜色的变化。(3)向另一支试管中滴加向另一支试管中滴加饱和饱和FeCl3溶液溶液4滴，充分滴，充分 振荡，观察溶液颜色的变化。振荡，观察溶液颜色的变化。(4)向上述两支试管中各滴加向上述两支试管中各滴加0.01mol/LNaOH溶液溶液 310
12、滴，观察现象。滴，观察现象。中学学科网中学学科网Fe3+3SCN-Fe(SCN)3(红色红色)5mL约占试管约占试管容积的容积的1/5现象分析：现象分析：滴滴1mol/L KSCN溶溶液液 滴加饱和滴加饱和FeCl3溶溶液液 滴加滴加NaOH溶液溶液Fe3+3SCN-Fe(SCN)3 (红色红色)增大反应物增大反应物c(Fe3+)增大反应物增大反应物c(SCN-)红色加深红色加深CFe(SCN)3增大增大平衡破坏平衡破坏平衡正向移动平衡正向移动结论：结论：增大反应物的浓度平衡向正反应方向移动增大反应物的浓度平衡向正反应方向移动减小减小c(Fe3+)红色变浅红色变浅CFe(SCN)3减小减小平衡
13、破坏平衡破坏平衡逆向移动平衡逆向移动结论：结论：减小反应物的浓度平衡向逆反应方向移动减小反应物的浓度平衡向逆反应方向移动Fe3+3OH-Fe(OH)3红色加深红色加深红色加深红色加深有红褐色沉淀生成，有红褐色沉淀生成，溶液红色变浅溶液红色变浅 现象现象（2）（3）（4）在其他条件不变时，增大反应物浓度或减小生在其他条件不变时，增大反应物浓度或减小生成物的浓度，化学平衡向正反应方向移动；减成物的浓度，化学平衡向正反应方向移动；减小反应物浓度或增大生成物的浓度，化学平衡小反应物浓度或增大生成物的浓度，化学平衡向逆反应方向移动。向逆反应方向移动。思考思考:规律：规律：（1）浓度对化学平衡的影响浓度对
14、化学平衡的影响4、影响化学平衡移动的因素：、影响化学平衡移动的因素：增大反应物浓度的瞬间，增大反应物浓度的瞬间，V正正增大，增大，V逆逆不变。不变。因为因为V(正正)V(逆逆)，所以平衡向正反应方向移动。，所以平衡向正反应方向移动。其他条件不变时，增大反应物浓度的瞬间，正、其他条件不变时，增大反应物浓度的瞬间，正、逆反应速率如何变化？化学平衡为什么向正反逆反应速率如何变化？化学平衡为什么向正反应方向移动？若减少生成物浓度的瞬间？应方向移动？若减少生成物浓度的瞬间？应用：应用：在在N2(g)+3 H2(g)2 NH3(g)的的平衡体系中，为了提高平衡体系中，为了提高NH3的产量，工厂的产量，工厂
15、一般是采用增大一般是采用增大N2的浓度，还是增大的浓度，还是增大H2的的浓度？浓度？催化剂催化剂思考：思考：增大氮气的浓度增大氮气的浓度 在工业生产中适当在工业生产中适当增大成本较低的反应增大成本较低的反应物的浓度，提高成本较高的原料的转化物的浓度，提高成本较高的原料的转化率率,以降低生产成本。以降低生产成本。可逆反应可逆反应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，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？为什么能否引起平衡移动？为什么?增大水蒸气浓度增大水蒸气浓度 增加增加H2浓度浓度加入更多的碳加入更多的碳 平衡正向移动，平衡正向
16、移动，平衡逆向移动，平衡逆向移动，平衡不移动，平衡不移动，注意：增加固体或纯液体的量不能改变其浓注意：增加固体或纯液体的量不能改变其浓 度，度，也不能改变速率，也不能改变速率，V V(正正)仍等于仍等于V V(逆逆)，所以，所以 平衡不移动。平衡不移动。练习：练习：（2）温度对化学平衡的影响）温度对化学平衡的影响实验探究实验探究(实验实验27)：2NO2(气气)N2O4(气气)H=-56.9kJ/mol(红棕色红棕色)(无色无色)【现象现象】加热时颜色加热时颜色加深加深；降温时颜色；降温时颜色变浅变浅。(2)温度对化学平衡的影响温度对化学平衡的影响P28实验探究实验探究(实验实验27)：2NO
17、2(气气)N2O4(气气)H=-56.9kJ/mol(红棕色红棕色)(无色无色)NO2浓度增大浓度增大 NO2浓度减小浓度减小 混合物混合物受热受热时颜色（时颜色（）混合物混合物遇冷遇冷时颜色（时颜色（）现象分析：现象分析：加深加深变浅变浅平衡向平衡向吸热吸热反应方向移动反应方向移动平衡向平衡向放热放热反应方向移动反应方向移动【现象现象】加热时颜色加热时颜色加深加深；降温时颜色；降温时颜色变浅变浅。在其它条件不变的情况下：在其它条件不变的情况下：升高温度，化学平衡向着吸热反应的方向移动；升高温度，化学平衡向着吸热反应的方向移动；降低温度，化学平衡向着放热反应的方向移动。降低温度，化学平衡向着放
18、热反应的方向移动。规规 律：律：(2)温度对化学平衡的影响温度对化学平衡的影响V正、正、V逆逆都都增大，增大，【思考思考】2NO2(气气)N2O4(气气)H=-56.9kJ/mol平衡混和物受热时，平衡混和物受热时，V正、正、V逆逆怎样变化？变化幅度？怎样变化？变化幅度？V逆逆增幅增幅V正正增幅增幅 对于已达化学平衡的下列反应对于已达化学平衡的下列反应2X(g)+Y(g)2X(g)+Y(g)2Z(g)2Z(g)（正反应放热）（正反应放热）降低温度时，对反应产生的影响是（降低温度时，对反应产生的影响是（）A A V逆逆增大，增大，V正正减小，平衡向逆反应方向移动减小，平衡向逆反应方向移动B B
19、V逆逆减小，减小，V正正增大，平衡向正反应方向移动增大，平衡向正反应方向移动C C V正、正、V逆逆都减小，平衡向正反应方向移动都减小，平衡向正反应方向移动D D V正、正、V逆逆都增大，平衡向逆反应方向移动都增大，平衡向逆反应方向移动C练习：练习：压强压强/MPa15103060100NH3%2.09.216.435.553.669.4450时时N2与与H2反应生成反应生成NH3的实验数据的实验数据N2（g g）+3H2（g g）2NH3（g g）(3)压强对化学平衡的影响压强对化学平衡的影响随着压强的增大随着压强的增大,NH3的含量在增大，即平衡的含量在增大，即平衡向着生成向着生成NH3的
20、正反应方向移动。的正反应方向移动。讨论：讨论：分析上表数据，你能得出何结论？分析上表数据，你能得出何结论？（增大压强，平衡向着气体（增大压强，平衡向着气体体积缩小的方向移动。）体积缩小的方向移动。）(3)压强对化学平衡的影响压强对化学平衡的影响规律：规律：在其他条件不变时，在其他条件不变时，增大压强，平衡向增大压强，平衡向气体体积缩小气体体积缩小的方向移动；的方向移动；减小压强，平衡向减小压强，平衡向气体气体体积增大体积增大的方向移动。的方向移动。气体体积的增减方向的判断：气体体积的增减方向的判断：比气态反应物的系数之和与气态生成物比气态反应物的系数之和与气态生成物的系数之和的大小。的系数之和
21、的大小。说明说明:如：如：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)若若 m+n p+q 正反应为正反应为气体体积缩小气体体积缩小方向方向若若 m+n p+q正反应为正反应为气体体积增大气体体积增大方向方向 下列反应达到化学平衡时，增大压强，平衡下列反应达到化学平衡时，增大压强，平衡 是否移动？若移动是否移动？若移动,会向哪个方向移动？会向哪个方向移动？2NO(g)+O2(g)2NO2(g)H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g)H2O(g)+C(s)CO(g)+H2(g)CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)Al3+(aq)+3H2O(l)Al(OH)3(胶体胶体)+3H+(a
22、q)正向移动正向移动不移动不移动逆向移动逆向移动逆向移动逆向移动不移动不移动思考：对于反应思考：对于反应和和，增大压强时，平衡没，增大压强时，平衡没 有移动，那正、逆反应速率有无变化？有移动，那正、逆反应速率有无变化？练习：练习：(3)压强对化学平衡的影响压强对化学平衡的影响规律：规律：在其他条件不变时，在其他条件不变时，增大压强，平衡向气体体积缩小的方向移动；增大压强，平衡向气体体积缩小的方向移动；减小压强，平衡向减小压强，平衡向气体气体体积增大的方向移动。体积增大的方向移动。注意注意 对于反应前后对于反应前后气体总体积相等气体总体积相等的反应，的反应，改变压强，改变压强，V正、正、V逆逆同
23、等程度改变，同等程度改变，对平衡无影响；对平衡无影响；平衡混合物中平衡混合物中无气体无气体，改变压强不能改变，改变压强不能改变 速率，平衡不移动；速率，平衡不移动；(4)催化剂对化学平衡的影响催化剂对化学平衡的影响规律：规律：催化剂同等程度改变化学反应速率，催化剂同等程度改变化学反应速率，即即V正正=V逆逆，不影响化学平衡的移动，不影响化学平衡的移动，只改变反应到达平衡所需要的时间。只改变反应到达平衡所需要的时间。对某一可逆反应来说，使用催化剂的作用对某一可逆反应来说，使用催化剂的作用 是是 ()()A.A.提高反应物的平衡转化率提高反应物的平衡转化率B.B.以同样程度改变正逆反应的速率以同样
24、程度改变正逆反应的速率C.C.增大正反应速率，降低逆反应速率增大正反应速率，降低逆反应速率D.D.改变平衡混合物的组成改变平衡混合物的组成B练习：练习：1 1、在一定条件下在一定条件下,x A+y B z C ,x A+y B z C 达到平衡达到平衡,(1)(1)已知已知A A、B B、C C都是气体都是气体,在减压后化学平衡向逆反应方在减压后化学平衡向逆反应方向移动向移动,则则x x、y y、z z的关系是的关系是_。(2)(2)已知已知C C是气体是气体,并且并且x+y=z,x+y=z,在加压时化学平衡如发在加压时化学平衡如发生移动生移动,则平衡必向则平衡必向_ 方向移动。方向移动。(3
25、)(3)如加热后如加热后,C,C的百分含量减小的百分含量减小,则正反应是则正反应是_热反应。热反应。(4)(4)已知已知B B、C C是气态物质是气态物质,现在增加现在增加A A物质的量物质的量,平衡不移平衡不移动动,说明说明A A是是_态物质。态物质。x+yz逆逆放放固或纯液固或纯液综合练习：综合练习：练习：练习：2、在高温下，反应、在高温下，反应 (正反应为吸热反应）要使混合气体颜色加正反应为吸热反应）要使混合气体颜色加 深，可采取的方法是深，可采取的方法是A、保持容积不变、保持容积不变,加入加入HBr(g)B、降低温度、降低温度C、升高温度、升高温度D、保持容积不变保持容积不变,加入加入H2(g)(A C )2HBr(g)H2(g)+Br2(g)练习：练习：3、一定量的混合气体在密闭容器中发生反应：一定量的混合气体在密闭容器中发生反应：mA(g)+nB(g)pC(g)达到平衡后，温度不变，将气体体积缩小到原来的达到平衡后，温度不变，将气体体积缩小到原来的1/2但达到平衡时，但达到平衡时，C的浓度为原来的的浓度为原来的1.8倍，则下列说法倍，则下列说法正确的是正确的是()A、m+npB、A的转化率降低的转化率降低C、平衡向正反应方向移动、平衡向正反应方向移动D、C的体积分数增加的体积分数增加B