化学平衡的标志和特征课件.ppt

1、 化学平衡状态，就是化学平衡状态，就是在在一定条件一定条件下下可逆反应里，当可逆反应里，当正反应正反应 速率速率与与逆反应速率逆反应速率相等相等时，反应混合物中各组成成分的时，反应混合物中各组成成分的百分含量保持百分含量保持不变不变的状态。的状态。1、定义：、定义：强强调调四四点点条件：一定条件（温度、浓度与压强）条件：一定条件（温度、浓度与压强）本质：正反应速率本质：正反应速率=逆反应速率逆反应速率现象：各组分百分含量现象：各组分百分含量(或质量或质量)、浓度、浓度（或体积分数）等保持不变（或体积分数）等保持不变对象：可逆反应对象：可逆反应（一）化学平衡状态的概念与特征正反应速率逆反应速率相

2、等相等时间速率“特征量一定，达到平衡特征量一定，达到平衡”2、化学平衡状态的特征、化学平衡状态的特征(2)动：动：动态平衡动态平衡（正逆反应仍在进行）（正逆反应仍在进行）(3)等：正反应速率等：正反应速率=逆反应速率逆反应速率0(4)定：反应混合物中各组分的浓度保持不变，各组分的百分含定：反应混合物中各组分的浓度保持不变，各组分的百分含量一定量一定.(5)变：条件变化，化学平衡状态将被破坏变：条件变化，化学平衡状态将被破坏,直到直到在新的条件下在新的条件下建立新的平衡。建立新的平衡。(1)逆：研究对象可逆反应。逆：研究对象可逆反应。(对同一物质而言对同一物质而言)（各种物质）（各种物质）（等效

3、平衡等效平衡）1.1.定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡状定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡状态时，态时，生成物平衡浓度的幂之积与反应物平衡浓度的幂之生成物平衡浓度的幂之积与反应物平衡浓度的幂之积的比值是一个常数，积的比值是一个常数，这个常数称是这个常数称是该反应的化学平衡常该反应的化学平衡常数数(简称平衡常数简称平衡常数)，用符号，用符号K K表示。表示。由于该常数是以浓度由于该常数是以浓度幂之积的比值表示，故又称浓度平衡常数，用幂之积的比值表示，故又称浓度平衡常数，用K K表示。表示。(二)化学平衡常数与转化率 对于反应对于反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)

4、cp(C)cq(D)cm(A)cn(B)平衡常数的数学表达式平衡常数的数学表达式 K=2.2.数学表达式：数学表达式：1)如果反应中有如果反应中有固体和纯液体固体和纯液体参加，它们的浓度不应写在平参加，它们的浓度不应写在平衡关系式中，因为它们的浓度是固定不变的，化学平衡关系衡关系式中，因为它们的浓度是固定不变的，化学平衡关系式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度。式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度。如如:CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l)注意：书写平衡常数关系式的规则注意：书写平衡常数关系式的规则K=c(CO2)K=c(CO)/c(C

5、O2)c(H2)再如再如:稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度也不必稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度也不必写在平衡关系式中，写在平衡关系式中，如：如：Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H+K=c(CrO42-)2c(H+)2/c(Cr2O72-)例 N2(g)+3 H2(g)2NH3(g)K1=1.60 10 5 1/2N2(g)+3/2 H2(g)NH3(g)K2=3.87 10 2 K1 K2，K1=K222)2)同一化学反应，可以用不同的化学反应式来表示，用同一化学反应，可以用不同的化学反应式来表示，用不同的化学反应方程式表示时，其对的平衡常数的表达不同的化学反应方程

6、式表示时，其对的平衡常数的表达式亦不同，但它们之间相互关联。式亦不同，但它们之间相互关联。3)多重平衡规则多重平衡规则：若干方程式相加若干方程式相加(减减)，则总反应的，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积平衡常数等于分步平衡常数之乘积(商商)例题例题:2NO(g)+O2(g)2NO2 2NO2(g)N2O4 2NO(g)+O2(g)N2O4(g)O(c)NO(c)NO(ck22221)NO(c)ON(cK22422212242222222423KK)NO(c)ON(c)O(c)NO(c)NO(c)O(c)NO(c)ON(cK(1)(1)平衡常数平衡常数K K与温度有关，与浓度无关，与温度

7、有关，与浓度无关，由由K K随温度随温度的变化可推断正反应是吸热反应还是放热。的变化可推断正反应是吸热反应还是放热。若正反若正反应是吸热反应应是吸热反应,升高温度升高温度,K,K 增大增大;若正反应是放热反若正反应是放热反应应,升高温度升高温度,K,K 减少减少;例如：例如：不同温度时，反应不同温度时，反应:H2(g)+I2(g)2HI(g),的浓度的浓度平衡常数与温度平衡常数与温度的关系如下：的关系如下：温度温度623K698K763K平衡常数平衡常数66.954.445.9 通过改变温度，平衡常数大小的变化趋势可以判通过改变温度，平衡常数大小的变化趋势可以判断上可逆反应的断上可逆反应的正方

8、向是放热反应正方向是放热反应.3、影响平衡常数的因素及平衡常数的意义、影响平衡常数的因素及平衡常数的意义(2)(2)平衡常数平衡常数K K值的大小，可推断反应进行的程度。值的大小，可推断反应进行的程度。K K 值越大，值越大，表示反应表示反应进行的程度越大，进行的程度越大，反应物的反应物的转化率越大；转化率越大；K K 值越小，值越小，表示反应表示反应进行的程度越小，进行的程度越小，反应物的反应物的转化率越小。转化率越小。(3)(3)反应的平衡常数与反应可能进行的程度。反应的平衡常数与反应可能进行的程度。一般来一般来说，反应的平衡常数说，反应的平衡常数K10K105 5，认为，认为正反应进行得

9、基本正反应进行得基本完全；完全；K 10K 10-5-5则认为这个反应的则认为这个反应的正反应很难进行正反应很难进行(逆逆反应较完全）。反应较完全）。达到平衡后各物质的浓度变化关系，在计算中注意。达到平衡后各物质的浓度变化关系，在计算中注意。（2）生成物：平衡浓度）生成物：平衡浓度=初始浓度初始浓度+转化浓度转化浓度 生成物生成物D:c平平(D)=c0(D)+c(D)（3）各物质的）各物质的转化浓度之比转化浓度之比等于它们在化学方程式等于它们在化学方程式中相应的化学计量数之比。中相应的化学计量数之比。c(A):c(D)=a:d（1）反应物：平衡浓度）反应物：平衡浓度=初始浓度初始浓度-转化浓度

10、；转化浓度；反应物反应物A:c平平(A)=c0(A)-c(A)4、有关化学平衡常数的计算、有关化学平衡常数的计算 对于反应对于反应:aA+bB cC+dD例：在某温度下，将例：在某温度下，将H2(g)和和I2(g)各各0.10mol混合物充混合物充入入10L的密闭容器中，充分反应达到平衡时，测得的密闭容器中，充分反应达到平衡时，测得c(H2)=0.0080mol/L，求：，求：(1)反应的平衡常数反应的平衡常数(2)其它条件不变，充入的其它条件不变，充入的H2(g)和和I2(g)各各0.20mol,求求达平衡时各物质的平衡浓度。达平衡时各物质的平衡浓度。方法：三段式方法：三段式答案：答案：（1

11、）H2+I2 2HI K=0.25（2）0.016mol/L、0.016mol/L、0.008mol/L 用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观，常用平衡转化率来表示反应限度。对于可逆反应对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)%100)A(c)A(c%100)A(n)A(n)%A(加入的总反应掉的加入的总反应掉的5、转化率与平衡转化率（、转化率与平衡转化率（）转化率转化率：反应进行的过程中已反应掉了的反应物占：反应进行的过程中已反应掉了的反应物占反应物总量的百分比反应物总量的百分比。注意：注意：1、反应物反应物A的平衡转化率是该条件最大转化率。的平衡转化率是该条件最大转化率

12、。2、反应物的转化率可以用于表一个反应的进行程度。反应物的转化率可以用于表一个反应的进行程度。3、反应物的转化率受外界条件（温度和浓度）的影响。反应物的转化率受外界条件（温度和浓度）的影响。4、当反应物以反应方程式前的计量数的比例加入时，当反应物以反应方程式前的计量数的比例加入时，该反应的各反应物的转化率相等。该反应的各反应物的转化率相等。以以xA+yB zC为例，化学平衡到达的标志有：为例，化学平衡到达的标志有：VA耗耗=VA生生 速率速率(V正正=V逆逆)VA耗耗:VC耗耗=x:z VA耗耗:VB生生=x:y；各物质的百分含量保持不变。各物质的百分含量保持不变。1、直直接接的的(三）化学平

13、衡状态的标志：三）化学平衡状态的标志：比正逆比正逆比前后比前后比比K、Qc“双向同时，符合比例双向同时，符合比例”。间接反映出间接反映出v正正v逆逆的说法常常有：的说法常常有：(1)单位时间内某化学键断裂的条数与单位时间内生成该化学键单位时间内某化学键断裂的条数与单位时间内生成该化学键(或另外的或另外的化学键化学键)的条数关系；的条数关系；(2)单位时间内消耗某物质的物质的量与生成该物质单位时间内消耗某物质的物质的量与生成该物质(或其他物质或其他物质)的物质的的物质的量关系；量关系；(3)给出在同一反应的同一时间内用不同物质表示的反应速率等等。给出在同一反应的同一时间内用不同物质表示的反应速率

14、等等。对于可逆反应对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)在某温度下，某时刻反应是否达平衡，可用在某温度下，某时刻反应是否达平衡，可用该时刻产物的浓度幂的之积与反应物浓度幂之积该时刻产物的浓度幂的之积与反应物浓度幂之积的比即浓度商的比即浓度商Q Q与与K K比较大小来判断比较大小来判断。)()()()(BcAcDcCcQnmqpC判断判断某时刻反应是否达平衡及反应方向某时刻反应是否达平衡及反应方向Qc k，未达平衡，未达平衡，逆向进行逆向进行Qc=k,达平衡，达平衡，平衡不移动平衡不移动。Qc k,未达平衡，未达平衡，正向移动。正向移动。1)混合气体的总压、总体积、总物质的量

15、混合气体的总压、总体积、总物质的量 不随时间的改变而改变；不随时间的改变而改变；2)各物质的浓度不随时间的改变而改变；各物质的浓度不随时间的改变而改变；3)各物质的物质的量不随时间改变而改变；各物质的物质的量不随时间改变而改变；4)体系密度、温度、平均相对分子质量等体系密度、温度、平均相对分子质量等2、间接的、间接的化学平衡状态的标志：化学平衡状态的标志：温温 度度任何化学反应都伴随着能量变化，在其任何化学反应都伴随着能量变化，在其他条件不变的条件下，体系温度一定时他条件不变的条件下，体系温度一定时平衡平衡利用利用“变量恒定，达到平衡变量恒定，达到平衡”判断判断 选定反应中选定反应中“变量变量

16、”，即随反应进行而变化的量，当变量，即随反应进行而变化的量，当变量不再变化时，反应已达平衡。常见的变量有：不再变化时，反应已达平衡。常见的变量有：1、气体的颜色；、气体的颜色；2、对于气体体积变化的反应来说对于气体体积变化的反应来说，恒压反应时的体积、恒容，恒压反应时的体积、恒容反应时的压强；反应时的压强；3、对于反应体系中全部为气体，且气体物质的量变化的反应对于反应体系中全部为气体，且气体物质的量变化的反应来说来说，混合气体的平均相对分子质量；，混合气体的平均相对分子质量；4、对于反应体系中不全部为气体的反应来说，对于反应体系中不全部为气体的反应来说，恒容时混合气恒容时混合气体的密度等等。即

17、体的密度等等。即“变量恒定，达到平衡变量恒定，达到平衡”。如：如：(1)对于反应前后的气体物质的分子总对于反应前后的气体物质的分子总数不相等的可逆反应（数不相等的可逆反应（N2+3H2 2NH3）来说，可利用混合气体的总压、总体积、来说，可利用混合气体的总压、总体积、总物质的量是否随着时间的改变而改变来总物质的量是否随着时间的改变而改变来判断是否达到平衡。判断是否达到平衡。(2)对于反应前后气体物质的分子数相等的对于反应前后气体物质的分子数相等的可逆反应：（可逆反应：（H2+I2(g)2HI），），不能用不能用此标志判断平衡是否到达，因为在此反应此标志判断平衡是否到达，因为在此反应过程中，气体

18、的总压、总体积、总物质的过程中，气体的总压、总体积、总物质的量都不随时间的改变而改变。量都不随时间的改变而改变。【例例1】能够说明能够说明 N2+3H2 2NH3反应在恒容密闭容反应在恒容密闭容器中已达到平衡状态的是器中已达到平衡状态的是：容器内容器内N2、H2、NH3三者共存三者共存 容器内容器内N2、H2、NH3三者浓度相等三者浓度相等 容器内容器内N2、H2、NH3的浓度比恰为的浓度比恰为1:3:2t min内生成内生成1mol NH3同时消耗同时消耗0.5mol N2t min内，生成内，生成1mol N2同时消耗同时消耗3mol H2 某时间内断裂某时间内断裂3mol H-H键的同时

19、，断裂键的同时，断裂6mol N-H键键容器内质量不随时间的变化而变化容器内质量不随时间的变化而变化容器内压强不随时间的变化而变化容器内压强不随时间的变化而变化容器内密度不再发生变化容器内密度不再发生变化容器内的平均相对分子质量不再发生变化容器内的平均相对分子质量不再发生变化 对于不同类型的可逆反应，某一物理量不变是否可作为对于不同类型的可逆反应，某一物理量不变是否可作为平衡已到达的标志，取决于该物理量在平衡到达前（反应过程平衡已到达的标志，取决于该物理量在平衡到达前（反应过程中）是否发生变化。若是则可；否则，不行。中）是否发生变化。若是则可；否则，不行。注意注意特征量一定，达到平衡特征量一定

20、，达到平衡【练习练习】在一定温度下在一定温度下,可逆反应可逆反应A(气气)+3B(气气)2C(气气)达到平衡的标志是达到平衡的标志是（）（）A.C的生成速率与的生成速率与C分解的速率相等分解的速率相等 B.单位时间内生成单位时间内生成nmolA,同时生成同时生成3nmolBC.A、B、C的浓度不再变化的浓度不再变化 D.A、B、C的分子数比为的分子数比为1:3:2AC判断可逆反应达到平衡状态？判断可逆反应达到平衡状态？重要题型：【练习练习2】下列说法中可以充分说明反应下列说法中可以充分说明反应:P(气气)+Q(气气)R(气气)+S(气气),在恒温在恒温下已达平衡状态的是（）下已达平衡状态的是（

21、）A.反应容器内压强不随时间变化反应容器内压强不随时间变化B.P和和S的生成速率相等的生成速率相等C.反应容器内反应容器内P、Q、R、S四者共存四者共存 D.反应容器内总物质的量不随时间而反应容器内总物质的量不随时间而 变化变化B【练习练习3】下列说法可以证明反应下列说法可以证明反应N2+3H2 2NH3 已达平衡状态的是已达平衡状态的是()ACA.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有3个个HH键形成键形成B.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有3个个HH键断裂键断裂C.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有6个个NH键断裂键断裂D.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有6个个NH键形成键形成