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.t2V”正正 = V”逆逆V逆逆V,正正t3V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，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)15103060100NH3 %2.09.216.435.553.669.41.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+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）0t2V”正正 = V”逆逆V逆逆V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)0V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，但但增大倍数一样增大倍数一样, ,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 KJ（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）0t2V”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： 同等程度改变化学反同等程度改变化学反应速率，应速率，V正正= V逆逆，只改变反应到达平衡所需，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。要的时间，而不影响化学平衡的移动。V（molL-1S-1）V正正= V逆逆t1T(s)0V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动。温度）等，平衡就向能减弱这种改变的方向移动。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、看是否需要辅助线辅助线。(A)达到平衡后，若使用催化剂，达到平衡后，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，若升高温度，则平衡向逆反应方向移动平衡后，若升高温度，则平衡向逆反应方向移动(C)平衡后，增大平衡后，增大A的量，有利于平衡正向移动的量，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、可可逆逆反反应应mA(s)+nB(g) pC(g)+qD(g)。反反应应中中，当当其其它它条条件件不不变变时时，C的的质质量量分分数数与与温温度度（T）和和压压强强（P）的的关关系系如如上上图图，根根据据图图中中曲曲线线分分析析，判判断断下下列列叙叙述中正确的是（述中正确的是（ ）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,+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、在在可可逆逆反反应应mA(g)+nB(g) mA(g)+nB(g) pC(g);H0pC(g);Hpm+np。分分析析下下列列各各图图，在在平平衡衡体体系系中中A A的的质质量分数与温度量分数与温度tt、压强、压强P P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B1 1如如图图所所示示，反反应应：X X（气气）+3Y+3Y（气气） 2Z2Z（气气）；H0 HPP2 2）下下达达到到平平衡衡时时，混混合合气气体体中中Z Z的的百百分分含含量量随随温温度度变变化化的的曲曲线线应应为为（ ）C2、mA(s)+nB(g) qC(g)；H0的可逆反应，在一的可逆反应，在一定温度下的密闭容器中进行，平衡时定温度下的密闭容器中进行，平衡时B的体积分数的体积分数V(B)%与压强与压强(P)关系如下图所示，下列叙述正确的是关系如下图所示，下列叙述正确的是( )A、m+nq C、X点时的状态，点时的状态，V正正V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图象，我们知道图象，我们知道v=c/ t；反之，；反之，c= vt。请问。请问下列下列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( )CA、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如图2-27所示，由此可知所示，由此可知( )。 A、P1p2，n2 B、P1P2，n2 C、P1P2，n2 D、P13 P1曲线先达平衡，说明压强曲线先达平衡，说明压强大且反应速率大，故大且反应速率大，故P1P2；再看两横线，；再看两横线，P1压强下平压强下平衡时衡时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，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T1T2小小正反应正反应吸吸大大逆反应逆反应 b(c+d)如可逆反应如可逆反应aA(g)+ bB(g)=dD(g)+eE(g)+Q在一在一定条件下达平衡状态时，定条件下达平衡状态时，A的转化率与温度、压的转化率与温度、压强的关系如图强的关系如图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。 看任一曲线，可知温度升高，看任一曲线，可知温度升高，A的转化率变大，这说明升温使平的转化率变大，这说明升温使平衡正移，故正反应为吸热反应，衡正移，故正反应为吸热反应，即即Q0再垂直于横坐标画一直线，再垂直于横坐标画一直线，可知：温度相同时，压强越大，可知：温度相同时，压强越大，A的转化率越小。这说明增大压的转化率越小。这说明增大压强使平衡逆移，即强使平衡逆移，即(a+b)T1)而压强而压强为为P1的条件下反应，则和上面的例子比，温的条件下反应，则和上面的例子比，温度高，反应速率快，因而应先平衡，又由于该度高，反应速率快，因而应先平衡，又由于该反应是放热反应，则平衡时反应是放热反应，则平衡时SO2的转化率低，的转化率低，我们把这两个曲线画在图我们把这两个曲线画在图226上，以示区别。上，以示区别。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如图2-27所示，由此可知所示，由此可知( )。 A、P1p2，n2 B、P1P2，n2 C、P1P2，n2 D、P13 P1曲线先达平衡，说明曲线先达平衡，说明压强大且反应速率大，故压强大且反应速率大，故P1p2；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，故答案为逆的曲线斜率大，故答案为C。一一定定量量的的混混合合气气体体，在在密密闭闭容容器器中中发发生生如如下下反反应应: :xAxA( () )B(B() ) C(C() )，达达到到平平衡衡后后测测得得A A气气体体的的浓浓度度为为0.5molL0.5molL1 1，当当恒恒温温下下将将密密闭闭容容器器的的容容积积扩扩大大到到两两倍倍再再达达到到平平衡衡后后，测测得得A A浓浓度度为为0.3molL0.3molL1 1，则下列叙述正确的是，则下列叙述正确的是( )( ) A. A.平衡向正反应方向移动平衡向正反应方向移动 B.B.x x + +y yz z C. C C. C的体积分数降低的体积分数降低 D. B的转化率提高的转化率提高 BC