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 第第2课时课时 化学平衡状态的特征化学平衡状态的特征 (1)动：动态平衡动：动态平衡 (2)等：正反应速率等：正反应速率=逆反应速率逆反应速率 (3)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)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。 可见，可见，化学平衡只有在一定的条件化学平衡只有在一定的条件 下才能保持。当下才能保持。当外界条件改变，旧外界条件改变，旧
2、的的化学平衡将被破坏，并建立起新化学平衡将被破坏，并建立起新 的平衡状态。的平衡状态。 可逆反应中旧化学平衡的破坏、新化学可逆反应中旧化学平衡的破坏、新化学 平衡的建立过程叫做化学平衡的移动。平衡的建立过程叫做化学平衡的移动。 化学平衡移动的概念化学平衡移动的概念: 研究对象：研究对象： 已建立平衡状态的体系已建立平衡状态的体系 平衡移动的标志：平衡移动的标志： 1、反应混合物中各组分的浓度发生改变、反应混合物中各组分的浓度发生改变 2、 V正正 V逆逆 一、浓度对化学平衡的影响： Fe3+ + 3SCN- Fe(SCN)3 (硫氰化铁硫氰化铁) 增加增加Fe3+ 或或 SCN-的浓度，平衡向
3、生成的浓度，平衡向生成 Fe(SCN)3的方向移动，故的方向移动，故红色红色加深。加深。 1.增加反应物的浓度,平衡向正反应方向移动； 小结：小结： 2.减少生成物的浓度,平衡向正反应方向移动； 3.减小反应物浓度或增加生成物的浓度,平 衡向逆反应方向移动. t2 V”正 正 = V”逆逆 V逆 逆 V , 正正 t3 V正 正= V逆逆 V正 正 V逆 逆 t1 t（s） V（molL-1S-1） 0 平衡状态平衡状态 平衡状态平衡状态 增增 大大 反反 应应 物物 浓浓 度度 速率速率-时间关系图：时间关系图： 原因分析原因分析: 增加反应物的浓度增加反应物的浓度, V正 正 V逆逆， ，
4、 平衡向正反应方向移动；平衡向正反应方向移动； 当减小反应物的浓度时当减小反应物的浓度时, 化学平衡化学平衡 将怎样移动将怎样移动? 速率速率-时间关系图：时间关系图： 结论结论: 减小反应物的浓度减小反应物的浓度, 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。 压强压强(MPa) 1 5 10 30 60 100 NH3 % 2.0 9.2 16.4 35.5 53.6 69.4 1.先决条件：先决条件： 2.结论：结论： 反应体系中有气体参加且反应反应体系中有气体参加且反应 前后总体积发生改变。前后总体积发生改变。 aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) a+bc
5、+d 对于反应前后气体体积发生变化的化学对于反应前后气体体积发生变化的化学 反应，在其它条件不变的情况下，增大压强，反应，在其它条件不变的情况下，增大压强， 会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动，会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动， 减小压强，会使化学平衡向着气体体积增大的减小压强，会使化学平衡向着气体体积增大的 方向移动。方向移动。 体积缩小体积缩小：即气体分子数目减少即气体分子数目减少 体积增大体积增大：即气体分子数目增多即气体分子数目增多 说明说明: V正 正= V 逆逆 V正 正 V逆 逆 t1 t（s） V（molL-1S-1） 0 t2 V”正 正 = V”逆逆 V逆 逆 V
6、正 正 增大压强增大压强 3.速率速率-时间关系图：时间关系图： aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g) (a+b c+d) 二、 压 强 对 化 学 平 衡 的 影 响： aA(g)+bB(g) cC(g) 思考：思考：对于反应对于反应 H2O+CO H2+CO2 如果增大压强如果增大压强,反应速率是否改变反应速率是否改变,平衡是否移动？平衡是否移动？ 高温高温 催化剂催化剂 速率速率-时间关系图：时间关系图： V(molL-1S-1) T(s) 0 V正 正= V逆逆 V正 正= V逆逆 增大压强增大压强, ,正逆正逆 反应速率均增大，反应速率均增大， 但但增大倍数一增大倍数一 样
7、样, ,V V正 正= V = V逆 逆， ，平平 衡不移动。衡不移动。 t2 三、温度对化学平衡的影响： 2NO2 N2O4 + 57 KJKJ （红棕色）（红棕色） （无色）（无色） 在其它条件不变的情况下，在其它条件不变的情况下， 升高温度升高温度,平衡向吸热反应方向移动。平衡向吸热反应方向移动。 降低温度降低温度,平衡向放热反应方向移动。平衡向放热反应方向移动。 1.结论结论: 2.原因分析原因分析: 在其它条件不变的情况下在其它条件不变的情况下, 升高温升高温 度度,不管是吸热反应还是放热反应不管是吸热反应还是放热反应,反应速率都增反应速率都增 大大,但吸热反应增大的倍数大于放热反应
8、增大的但吸热反应增大的倍数大于放热反应增大的 倍数倍数,故平衡向吸热反应的方向移动故平衡向吸热反应的方向移动. V正 正= V逆逆 V正 正 V逆 逆 t1 t（s） V（molL-1S-1） 0 t2 V”正 正 = V”逆逆 V逆 逆 V正 正 升高温度升高温度 （正反应是吸热反应）（正反应是吸热反应） 3.速率速率-时间关系图：时间关系图： 2NO2 N2O4 三、温度对化学平衡的影响： 四、催化剂对化学平衡的影响： 同等程度改变化学同等程度改变化学 反应速率，反应速率，V正 正= V逆逆，只改变反应到达平衡所 ，只改变反应到达平衡所 需要的时间，而不影响化学平衡的移动。需要的时间，而不
9、影响化学平衡的移动。 V（molL-1S-1） V正 正= V逆逆 t1 T(s) 0 V正 正= V逆逆 催化剂对可逆反应的影响：催化剂对可逆反应的影响： 可见，要引起化学平衡的移动，必须是可见，要引起化学平衡的移动，必须是 由于外界条件的改变而引起由于外界条件的改变而引起 V V正 正 V V逆 逆。 。 平衡移动的本质：平衡移动的本质： 化学平衡为化学平衡为动态平衡动态平衡，条件改变造成，条件改变造成 V V正 正 V V逆 逆 平衡移动原理（勒沙特列原理）： 如果改变影响平衡的条件（如浓度、压强、或如果改变影响平衡的条件（如浓度、压强、或 温度）等，平衡就向能减弱这种改变的方向移温度）
10、等，平衡就向能减弱这种改变的方向移 动。动。 BaCO3+Na2SO4= BaSO4+Na2CO3 反应发生彻底的原因反应发生彻底的原因? 讨论讨论 用平衡移动的原理解释用平衡移动的原理解释: 解化学平衡图像题的技巧 1、弄清横坐标和纵坐标的意义。、弄清横坐标和纵坐标的意义。 2、弄清图像上点的意义，特别是一些特殊、弄清图像上点的意义，特别是一些特殊 点点(如与坐标轴的交点、转折点、几条曲如与坐标轴的交点、转折点、几条曲 线的交叉点线的交叉点)的意义。的意义。 3、弄清图像所示的增、减性。、弄清图像所示的增、减性。 4、弄清图像斜率的大小。、弄清图像斜率的大小。 5、看是否需要、看是否需要辅助
11、线辅助线。 (A)达到平衡后达到平衡后，若使用催化剂若使用催化剂，C的质量分数增大的质量分数增大 (B)平衡后平衡后，若升高温度若升高温度，则平衡向逆反应方向移动则平衡向逆反应方向移动 (C)平衡后平衡后，增大增大A的量的量，有利于平衡正向移动有利于平衡正向移动 (D)化学方程式中一定有化学方程式中一定有np+q 例例3、可逆反应可逆反应mA(s)+nB(g) pC(g)+qD(g)。反应中反应中， 当其它条件不变时当其它条件不变时，C的质量分数与温度的质量分数与温度（T）和压强和压强 （P）的关系如上图的关系如上图，根据图中曲线分析根据图中曲线分析，判断下列叙判断下列叙 述中正确的是述中正确
12、的是（ ） B 二、转化率（或产率、百分含量等）二、转化率（或产率、百分含量等）-时间图象时间图象 可采取的措施是（可采取的措施是（ ） A、加入催化剂、加入催化剂 B、增大、增大Y的浓度的浓度 C、降低温度、降低温度 D、增大体系压强、增大体系压强 A 练习练习1、图中、图中a曲线表示一定条件下的可逆反应：曲线表示一定条件下的可逆反应： X（g）+Y（g） 2Z（g）+W（g) ; H =QkJ/mol 的反应过程。若使的反应过程。若使a曲线变为曲线变为b曲线，曲线， 2 2、在密闭容器中进行下列反应：、在密闭容器中进行下列反应： M M（g g）+N+N（g g） R R（g g）+2L,
13、+2L,在不同条件下在不同条件下R R的百分的百分 含量含量R%R%的变化情况如下图，下列叙述正确的是（的变化情况如下图，下列叙述正确的是（ ） A A、正反应吸热，、正反应吸热，L L是气体是气体 B B、正反应吸热，、正反应吸热，L L是固体是固体 C C、正反应放热，、正反应放热，L L是气体是气体 D D、正反应放热，、正反应放热，L L是固体或液体是固体或液体 C 例例4 4、在可逆反应在可逆反应mA(g)+nB(g)mA(g)+nB(g) pC(g)pC(g); ;Hp。分析下列各图分析下列各图，在平衡体系中在平衡体系中A A的质的质 量分数与温度量分数与温度t t、压强压强P P
14、关系正确的是关系正确的是（ ） 三、百分含量（转化率或产率）三、百分含量（转化率或产率）-压强（或温度）图象压强（或温度）图象 B 1 1如图所示如图所示，反应：反应：X X（气气）+ +3 3Y Y（气气） 2 2Z Z（气气）； HP2 2）下达到平衡下达到平衡 时时，混合气体中混合气体中Z Z的百分含量随温度变化的曲线应为的百分含量随温度变化的曲线应为 （ ） C 2、mA(s)+nB(g) qC(g)；HV逆逆 D、X点比点比Y点混和物的正点混和物的正 反应速率慢反应速率慢 BC 例例2、下图表示某可逆反应达到平衡过程中某一反应物、下图表示某可逆反应达到平衡过程中某一反应物 的的vt图
15、象，我们知道图象，我们知道v=c/ t；反之，；反之，c= vt。请。请 问下列问下列vt图象中的阴影面积表示的意义是图象中的阴影面积表示的意义是( ) C A、从反应开始到平衡时，、从反应开始到平衡时， 该反应物的消耗浓度该反应物的消耗浓度 B、从反应开始到平衡时，、从反应开始到平衡时， 该反应物的生成浓度该反应物的生成浓度 C、从反应开始到平衡时，、从反应开始到平衡时， 该反应物实际减小的浓度该反应物实际减小的浓度 温度一定，压强分别为温度一定，压强分别为P1和和P2时，反应体系时，反应体系 X(s)+2Y(g)= nZ(g)中反应物中反应物Y的转化率与时的转化率与时 间的关系如图间的关系
16、如图2-27所示，由此可知所示，由此可知( )。 A、P1p2，n2 B、P1P2，nP2； 再看两横线，再看两横线，P1压强下平衡压强下平衡 时时Y的转化率小于压强为的转化率小于压强为P2 时的时的Y的转化率，说明增大压的转化率，说明增大压 强使平衡逆移，故强使平衡逆移，故n2。故。故 本题答案是本题答案是A。 例题：例题：可逆反应可逆反应:aX(s) + bY(g) cZ(g) +dW(g)达到平衡，混合物中达到平衡，混合物中Y的体积分数随压的体积分数随压 强（强（P）与温度）与温度T（T2T1）的变化关系如图示）的变化关系如图示。 1、当压强不变时，升高温、当压强不变时，升高温 度，度，
17、Y的体积分数的体积分数 变变 ， 平衡向平衡向 方向移动，方向移动， 则正反应是则正反应是 热反应。热反应。 2、当温度不变时，增大压、当温度不变时，增大压 强，强，Y的体积分数变的体积分数变， ， 平衡向平衡向 方向移动，方向移动， 则化学方程式中左右两边的则化学方程式中左右两边的 系数大小关系是系数大小关系是 。 Y 的的 体体 积积 分分 数数 压强压强 T1 T2 小小 正反应正反应 吸吸 大大 逆反应逆反应 bp2，n2 B、P1P2，np2；再看两横线，；再看两横线，P1 压强下平衡时压强下平衡时Y的转化率小的转化率小 于压强为于压强为P2时的时的Y的转化的转化 率，说明增大压强使
18、平衡率，说明增大压强使平衡 逆移，故逆移，故n2。故本题答。故本题答 案是案是A。 2、压强、压强(或温度或温度)对反应物或生成物的转对反应物或生成物的转 化率或体积分数的曲线化率或体积分数的曲线 我们还是以反应我们还是以反应 2S02(g)+02(g)2S03(g) 为例来说明。我们用纵坐标代为例来说明。我们用纵坐标代 表表S02的体积分数，用横坐标的体积分数，用横坐标 代表压强，则在温度为代表压强，则在温度为T1的的 条件下，该反应压强增大，平条件下，该反应压强增大，平 衡正移，衡正移，S02的体积分数降低。的体积分数降低。 如在温度如在温度T2的条件下的条件下 (T2T1)，由于升温，平
19、衡，由于升温，平衡 逆移，所以压强相同时逆移，所以压强相同时S02的的 体积分数相对变高。这样，我体积分数相对变高。这样，我 们就画出了如图们就画出了如图2-28的曲线。的曲线。 如可逆反应如可逆反应aA(g)+ bB(g)=dD(g)+eE(g)+Q在一定条件下达平在一定条件下达平 衡状态时，衡状态时，A的转化率与温度、压强的关系如的转化率与温度、压强的关系如 图图2-29所示。则在下列空格处填写所示。则在下列空格处填写“大于大于”、 “小于小于”或或“等于等于”。 (1)a+b_c+d； (2)Q_0。 看任一根曲线，可知温度升高，看任一根曲线，可知温度升高， A的转化率变大，送说明升温的
20、转化率变大，送说明升温 使平衡正移，故正反应为吸热使平衡正移，故正反应为吸热 反应，即反应，即Q0 再垂直于横坐标画一直线，可再垂直于横坐标画一直线，可 知：温度相同时，压强越大，知：温度相同时，压强越大， A的转化率越小。这说明增大的转化率越小。这说明增大 压强使平衡逆移，即压强使平衡逆移，即 (a+b)(c+d) 3、速率对时间的曲线、速率对时间的曲线 分析这种曲线关键是注意起点、终点和斜率。分析这种曲线关键是注意起点、终点和斜率。 反应反应A(g)+B(g)C(g)+Q已达平衡，升高温度，平衡已达平衡，升高温度，平衡 逆移，当反应一段时间后反应又达平衡，则速率对时间逆移，当反应一段时间后
21、反应又达平衡，则速率对时间 的曲线为（的曲线为（ ） 首先要把握大方向，即升温使正、逆反应速率都变大，所以首先要把握大方向，即升温使正、逆反应速率都变大，所以 B不会是答案；再看起点和终点，由于原反应是平衡的不会是答案；再看起点和终点，由于原反应是平衡的(V逆逆=V 正正)，因而起点相同，又由于再次达到平衡，因而起点相同，又由于再次达到平衡(V正正V逆逆)，因而，因而 终点相同，故终点相同，故A不是答案；由于正反应是放热反应，所以升温不是答案；由于正反应是放热反应，所以升温 使使V正和正和V逆都增大，但逆反应增大得更多，故逆都增大，但逆反应增大得更多，故V逆更大，即逆更大，即V 逆的曲线斜率大
22、，故答案为逆的曲线斜率大，故答案为C。 一定量的混合气体一定量的混合气体，在密闭容器中发生如在密闭容器中发生如 下反应下反应: :xAxA( () )B(B() ) C(C() )，达达 到平衡后测得到平衡后测得A A气体的浓度为气体的浓度为0 0. .5 5molLmolL 1 1， ， 当恒温下将密闭容器的容积扩大到两倍再当恒温下将密闭容器的容积扩大到两倍再 达到平衡后达到平衡后，测得测得A A浓度为浓度为0 0. .3 3molLmolL 1 1， ， 则下列叙述正确的是则下列叙述正确的是( ( ) ) A A. . B B. .x x + +y yz z C C. . C C D. B BC
