3.2化学反应中的平衡化学反应中的平衡1一、化学反应速率一、化学反应速率1 1、概念：、概念：、概念：、概念：化学反应速率是用来衡量化学反应进行快化学反应速率是用来衡量化学反应进行快化学反应速率是用来衡量化学反应进行快化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的，慢程度的，慢程度的，慢程度的，通常用单位时间内反应物浓度的减少或生通常用单位时间内反应物浓度的减少或生通常用单位时间内反应物浓度的减少或生通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。成物浓度的增加来表示。成物浓度的增加来表示。成物浓度的增加来表示。2 2、表示方法：、表示方法：、表示方法：、表示方法：变化的浓度变化的浓度时间时间cctt即即 v=v=速度速度= =3 3、单位：、单位：、单位：、单位：mol/(Ls)mol/(Ls)或或或或 mol/(Lmin)mol/(Lmin)或或或或 mol/(Lh)mol/(Lh)2【例例】一定条件下，氮气和氢气合成氨，各物一定条件下，氮气和氢气合成氨，各物 质的浓度变化为：质的浓度变化为：N N2 2H H2 2NHNH3 3起始浓度起始浓度(mol/L)(mol/L)1.001.003.003.000.000.005min5min时浓度时浓度(mol/L)(mol/L)0.950.952.852.850.100.10求反应的速率求反应的速率结论：结论：结论：结论：同一反应，用不同物质的浓度变化来表示反应速同一反应，用不同物质的浓度变化来表示反应速 率时，数值可能不等，但表示的内涵是相同的。率时，数值可能不等，但表示的内涵是相同的。同一反应，各物质反应速率之比等于方程式中各同一反应，各物质反应速率之比等于方程式中各 物质前面的系数之比物质前面的系数之比上述方法所求的速率实际上是某一时间段内的平上述方法所求的速率实际上是某一时间段内的平 均速率。均速率。3思考：思考：比较比较MgMg、FeFe、CuCu与稀硫酸的作用，并说明原因。与稀硫酸的作用，并说明原因。比较锌粒与硫酸反应生成氢气的速率：比较锌粒与硫酸反应生成氢气的速率： 锌粒与同浓度稀硫酸分别在锌粒与同浓度稀硫酸分别在2020和和6060时反应。时反应。 锌粒分别与锌粒分别与0.20.2、2 2、18mol/L18mol/L的硫酸反应。的硫酸反应。 锌粒和锌粉分别与同浓度稀硫酸的反应。锌粒和锌粉分别与同浓度稀硫酸的反应。 锌粒与稀硫酸反应时分别加入硫酸铜晶体、锌粒与稀硫酸反应时分别加入硫酸铜晶体、 氯化钠晶体对速率有何影响？氯化钠晶体对速率有何影响？ 压强对锌与稀硫酸的反应有何影响？压强对锌与稀硫酸的反应有何影响？42.2.影响化学反应速度的因素影响化学反应速度的因素(1)(1)主要因素主要因素( (内因内因)反应物本身的性质反应物本身的性质浓度越大、压强越大、温度越高、催化剂、固体浓度越大、压强越大、温度越高、催化剂、固体反应物颗粒越小，化学反应速率越快。反应物颗粒越小，化学反应速率越快。注意：注意：固体和纯液体的量对速率无影响固体和纯液体的量对速率无影响压强只对有气体参与的反应有影响压强只对有气体参与的反应有影响不管反应是吸热还是放热，升高温度，速率都加快不管反应是吸热还是放热，升高温度，速率都加快(2)(2)外因外因浓度、压强、温度、催化剂、固体反应物浓度、压强、温度、催化剂、固体反应物 的表面积的表面积、扩散速率、光等、扩散速率、光等5练练1：右图为反应：右图为反应 2A（g）B（g）+ C（g）的速率的速率（A）变化的图像，其中纵坐标可）变化的图像，其中纵坐标可能是（能是（ ）A. 温度温度 B. 压强压强 C. A的浓度的浓度 D. 反应时间反应时间0（A）D6练练2 2：一定量的盐酸跟过量的铁粉反应时，为：一定量的盐酸跟过量的铁粉反应时，为 了减缓反应速率且不影响生成氢气的总了减缓反应速率且不影响生成氢气的总 量，可向盐酸中加入适量的量，可向盐酸中加入适量的_ (A)NaCl (A)NaCl溶液溶液 (B)CuSO(B)CuSO4 4溶液溶液 (C)NH(C)NH4 4ClCl固体固体 (D)CH(D)CH3 3COONaCOONa固体固体A、D7二、化学平衡的建立二、化学平衡的建立1、化学平衡的建立、化学平衡的建立mA+nB pC+qD从反应物开始从反应物开始从生成物开始从生成物开始82、化学平衡状态、化学平衡状态 在一定条件下的在一定条件下的可逆反应可逆反应里，正反应里，正反应速率和逆反应速率相等，反应混合物中各速率和逆反应速率相等，反应混合物中各组分的浓度保持不变的状态，称为化学平组分的浓度保持不变的状态，称为化学平衡状态。衡状态。概念的理解：概念的理解：前提前提 是一定条件下的可逆反应是一定条件下的可逆反应实质实质 是是正正= =逆逆 0 0标志标志 是反应混合物中各组分的浓度是反应混合物中各组分的浓度 保持不变保持不变化学平衡化学平衡判定依据判定依据93、化学平衡的特征、化学平衡的特征（4）变变 当浓度、压强、温度等条件改变当浓度、压强、温度等条件改变 时，化学平衡即发生移动时，化学平衡即发生移动（2）等等 正正= =逆逆 0 0（1）动动 动态平衡动态平衡（3）定定 平衡状态时，反应混合物中各平衡状态时，反应混合物中各 组分的浓度保持不变组分的浓度保持不变10讨论：讨论：在一定温度和固定容积的密闭容器中进行的反应：在一定温度和固定容积的密闭容器中进行的反应：A(g)+3B(g) 2C(g)A(g)+3B(g) 2C(g)，达到平衡的标志是：，达到平衡的标志是：(a)v(a)vA A0.03mol/Ls0.03mol/Ls，v vB B0.09mol/Ls0.09mol/Ls， v vC C0.06mol/Ls0.06mol/Ls(b)(b)单位时间内消耗单位时间内消耗0.03molA0.03molA，同时生成，同时生成0.03molA0.03molA 单位时间内生成单位时间内生成0.03molA0.03molA，同时生成，同时生成0.06molC0.06molC 单位时间内消耗单位时间内消耗0.03molA0.03molA，同时生成，同时生成0.06molC0.06molC 单位时间内生成单位时间内生成0.09molB0.09molB，同时生成，同时生成0.06molC0.06molC 单位时间内生成单位时间内生成3n molB3n molB，同时生成，同时生成n molAn molA11A(g)+3B(g) 2C(g)A(g)+3B(g) 2C(g)(c)A(c)A，B B，C C的分子数之比为的分子数之比为132132(d)A(d)A，B B，C C的浓度的浓度( (或物质的量或物质的量) )不随时间变化而变化不随时间变化而变化(e)A(e)A，B B，C C的容器内的总压力不随时间变化而变化的容器内的总压力不随时间变化而变化(f)(f)容器内混合气体的平均式量保持不变容器内混合气体的平均式量保持不变 * * 若反应为若反应为A A2 2(g)+B(g)+B2 2(g) 2AB(g)(g) 2AB(g)， 能否用上述的压强不变和平均式量不变来判断能否用上述的压强不变和平均式量不变来判断 反应是否达到平衡？反应是否达到平衡？（g g）混合气体的密度不变）混合气体的密度不变12 小结：判定化学平衡的依据小结：判定化学平衡的依据 正反应速率等于逆反应速率正反应速率等于逆反应速率 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 对于气体计量数之和前后不相等的反对于气体计量数之和前后不相等的反 应，压强保持不变应，压强保持不变13三、化学平衡移动三、化学平衡移动(1)(1)影响化学平衡的因素：浓度影响化学平衡的因素：浓度 温度温度 压强压强* * 催化剂是否会影响化学平衡？催化剂是否会影响化学平衡？(2)(2)平衡移动方向的判断平衡移动方向的判断平衡移动原理即平衡移动原理即勒夏特列原理勒夏特列原理：改变反应条件，：改变反应条件，平衡被破坏，并向减弱这种改变的方向移动。平衡被破坏，并向减弱这种改变的方向移动。 (3)(3)平衡移动的根本原因：平衡移动的根本原因：v v正正 v v逆逆 例：例：对定温定容时的平衡体系：对定温定容时的平衡体系：A(g)+3B(g) 2C(g)A(g)+3B(g) 2C(g)， 加压到原来的两倍，当达到新的平衡时，压强为加压到原来的两倍，当达到新的平衡时，压强为 多少？多少？p0p2p01415N N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g) 2NH(g) 2NH3 3(g)(g) 其他条件不变时，压强增大，其他条件不变时，压强增大，正正、逆逆都增大；压强减小，都增大；压强减小，正、逆都减小正、逆都减小。V0V016 压强对平衡的影响，压强对平衡的影响，只考虑对参加反应的只考虑对参加反应的气态物质气态物质的影响。的影响。H2(g)+I2(g) 2HI(g)V = 0V = 017N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)+Q升高温度，升高温度，吸、放都增大吸、放都增大。降低温度，降低温度，吸、放都减小吸、放都减小。18 催化剂催化剂催化剂催化剂对化学平衡移动无影响，它的使用能对化学平衡移动无影响，它的使用能对化学平衡移动无影响，它的使用能对化学平衡移动无影响，它的使用能同等程度地改变同等程度地改变同等程度地改变同等程度地改变正、逆反应速率（即反应速率改正、逆反应速率（即反应速率改正、逆反应速率（即反应速率改正、逆反应速率（即反应速率改变但仍然相等），可以改变化学反应达到平衡所变但仍然相等），可以改变化学反应达到平衡所变但仍然相等），可以改变化学反应达到平衡所变但仍然相等），可以改变化学反应达到平衡所需要的时间。需要的时间。需要的时间。需要的时间。使用正催化剂使用正催化剂使用正催化剂使用正催化剂t1t2t产产物物含含量量19产率产率 = 100%= 100% 实际生成产物的量实际生成产物的量(n(n、m m、V V）理论上可得到产物的量理论上可得到产物的量(n(n、m m、V)V)= 100%= 100%( (同温同压下的气体同温同压下的气体) )V V转化转化V V起始起始= 100%= 100%n n转化转化n n起始起始四、平衡转化率四、平衡转化率1.1.定义：课本定义：课本P53P53 反应物的转化率反应物的转化率= 100%= 100%C C转化转化C C起始起始202.2.说明：说明：(1)(1)平衡转化率的物理意义：平衡转化率的物理意义： (2)(2)如果改变反应物或生成物的浓度，则会影响如果改变反应物或生成物的浓度，则会影响 平衡转化率平衡转化率可以衡量一个可逆反应进行的程度，转化可以衡量一个可逆反应进行的程度，转化率越大，该反应进行得越完全率越大，该反应进行得越完全结论：结论：平衡转化率与温度和浓度有关平衡转化率与温度和浓度有关例：例：对已处于平衡的反应对已处于平衡的反应A + B CA + B C，再增大，再增大A A的浓度，则的浓度，则A A、B B的转化率如何变化？为什么？的转化率如何变化？为什么？21五、平衡常数五、平衡常数1.1.定义和表示方法：课本定义和表示方法：课本P54P54 课本课本P54/P54/表表3.23.2结论：结论：平衡常数与温度有关平衡常数与温度有关2.2.说明：说明：(1)(1)平衡常数的物理意义：平衡常数的物理意义： 表示可逆反应进行的程度，表示可逆反应进行的程度，K K值越大，该反值越大，该反应进行得越完全应进行得越完全22(2)(2)平衡常数与转化率的关系：平衡常数与转化率的关系： 相同点：相同点： 不同点：不同点：都能表示可逆反应进行的程度都能表示可逆反应进行的程度 K K值只与温度有关，与起始浓度无关值只与温度有关，与起始浓度无关 平衡常数比转化率平衡常数比转化率更好地更好地反映出可逆反反映出可逆反应进行的程度和本质。应进行的程度和本质。(3)(3)平衡常数是温度的函数：平衡常数是温度的函数： 放热反应放热反应 吸热反应吸热反应温度升高，平衡常数减小温度升高，平衡常数减小 温度升高，平衡常数增大温度升高，平衡常数增大所以使用平衡常数一定要注明温度所以使用平衡常数一定要注明温度23(4)(4)书写书写K K值的一些规则：值的一些规则： 稀溶液中有水参加的反应，水的浓度不写入稀溶液中有水参加的反应，水的浓度不写入K K值表达式中；固体、纯液体参加的，其浓度不值表达式中；固体、纯液体参加的，其浓度不 写入写入K K值表达式中。值表达式中。 例：例：写出下列可逆反应的平衡常数表达式写出下列可逆反应的平衡常数表达式2CrO2CrO4 42-2-(aq)+2H(aq)+2H+ +(aq) Cr(aq) Cr2 2O O7 72-2-(aq)+H(aq)+H2 2O(l)O(l)CaCOCaCO3 3(s) CaO(s)+CO(s) CaO(s)+CO2 2(g) (g) CC2 2H H5 5OH+CHOH+CH3 3COOHCOOH CHCH3 3COOCCOOC2 2H H5 5+H+H2 2O OCOCO2 2(g)+H(g)+H2 2(g)(g) CO(g)+HCO(g)+H2 2O(l)O(l)24同一化学反应，用不同的方程式表示时，同一化学反应，用不同的方程式表示时，K K 值表达式不同。值表达式不同。(5)(5)平衡常数数值的大小可表明一个可逆反应平衡常数数值的大小可表明一个可逆反应 的正方向反应所能进行的最大程度，并不的正方向反应所能进行的最大程度，并不 能预示反应达到平衡所需要的时间能预示反应达到平衡所需要的时间例例: :对对373K373K时的下列平衡体系，写出时的下列平衡体系，写出K K的表达式的表达式 N N2 2O O4 4(g)(g) 2NO2NO2 2(g)(g) N N2 2O O4 4(g)(g) NONO2 2(g)(g) 2NO 2NO2 2(g)(g) N N2 2O O4 4(g)(g)25【思考思考】( (一一) )化学平衡中的图像题化学平衡中的图像题1.1.明确坐标含义：物理量，物理量的数值和单位明确坐标含义：物理量，物理量的数值和单位2.2.明确变化规律明确变化规律3.3.明确怎样变化明确怎样变化 (1)(1)由横坐标到纵坐标进行分析由横坐标到纵坐标进行分析 (2)(2)由数值小到大进行分析由数值小到大进行分析 (3)(3)由由“特殊点特殊点”向两侧进行分析向两侧进行分析26在在2NH2NH3 3(g) N(g) N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g)-Q(g)-Q的平衡体的平衡体 系中，改变条件，当系中，改变条件，当_时能使正、逆时能使正、逆 反应速率的变化符合下图所示反应速率的变化符合下图所示 (A)(A)升温升温 (B)(B)加压加压 (C)(C)增大氢气浓度增大氢气浓度 (D)(D)增大氨气浓度增大氨气浓度反反应应速速率率反应过程反应过程V V正正=V=V逆逆V V正正=V=V逆逆V V正正V V逆逆练习：练习：C27在温度相同，压强分别是在温度相同，压强分别是p p1 1、p p2 2条件下反应：条件下反应： A(g)+2B(g) nC(g)A(g)+2B(g) nC(g)。进行过程中，。进行过程中，C C的的 百分含量与时间百分含量与时间(t)(t)的关系如图中所示，下的关系如图中所示，下 列说法正确的是列说法正确的是_ (A)p (A)p1 1pp2 2 n3 n3 (B)p (B)p1 1p3 n3 (C)p (C)p1 1ppp2 2 n3 n30 C% tp1p2D28下图中为条件一定，反应下图中为条件一定，反应2NO+O2NO+O2 2 2NO 2NO2 2+Q+Q 中中NONO的最大转化率与温度变化关系曲线图，的最大转化率与温度变化关系曲线图， 图中有图中有A A、B B、C C、D D、E E五点，其中表示未达五点，其中表示未达 到平衡状态，且到平衡状态，且 v v正正vv逆逆的点是的点是_ (A)B (A)B和和C (B)AC (B)A和和E E (C)E (D)A (C)E (D)A和和C C0 T(T(0 0C)C) NONO的的转转化化率率. .A A. .B B. .C C. .D D. .E EC29【思考思考】( (二二) )混合气体平均式量的变化及判断混合气体平均式量的变化及判断在密闭容器中进行下列反应，若条件不变，在密闭容器中进行下列反应，若条件不变， 达到平衡时混合气体的平均相对分子量一达到平衡时混合气体的平均相对分子量一 定增大的是定增大的是 。 (A)N(A)N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g) 2NH(g) 2NH3 3(g)(g) (B)4NH (B)4NH3 3(g)+5O(g)+5O2 2(g) 4NO(g)+6H(g) 4NO(g)+6H2 2O(g)O(g) (C)2NO(g) N (C)2NO(g) N2 2(g)+ O(g)+ O2 2(g) (g) (D)2NH (D)2NH3 3(g)+CO(g) CO(NH(g)+CO(g) CO(NH2 2) )2 2(s)+H(s)+H2 2O(g)O(g)A30讨论下列情况中混合气体平均相对分子量讨论下列情况中混合气体平均相对分子量 的变化情况的变化情况(1)3A(g)+B(g) 2C(g)+Q(1)3A(g)+B(g) 2C(g)+Q 减压：减压： 降温：降温：(2)3A(g)+B(g) 4C(g)+D(s)+Q(2)3A(g)+B(g) 4C(g)+D(s)+Q 降温：降温：(3)3A(g)+B(g) 4C(s)+Q(3)3A(g)+B(g) 4C(s)+Q 升温：升温：31右图表示相同质量的右图表示相同质量的O O2 2和和 X X气体分别在两个容积相同气体分别在两个容积相同 p Op O2 2 的容器内压强与温度的关的容器内压强与温度的关 系。判断系。判断X X气体可能是气体可能是 。 X X (A) (A)甲烷甲烷 (B)NO(B)NO2 2 (C) (C)乙烯乙烯 (D)(D)丙烷丙烷 T T D32【思考思考】( (三三) )惰性气体对平衡移动的影响惰性气体对平衡移动的影响 * * 惰性气体惰性气体与组分不发生反应的气体与组分不发生反应的气体例：一定温度下，反应例：一定温度下，反应N N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g) 2NH(g) 2NH3 3(g)(g) 达到平衡。当温度不变时，压缩混合气达到平衡。当温度不变时，压缩混合气 体时，平衡体时，平衡 移动；当温度和体积移动；当温度和体积 不变时，向混合气体中充入一定量氦气，不变时，向混合气体中充入一定量氦气， 平衡平衡 移动；当温度和压强不变时，移动；当温度和压强不变时， 向混合气体中充入一定量氦气，平衡向混合气体中充入一定量氦气，平衡_ _ _ _移动。移动。 33练习：练习：在某温度下，将在某温度下，将2molA2molA和和3molB3molB充入一密闭充入一密闭 容器中，发生反应：容器中，发生反应： aA(g)+B(g) C(g)+D(g)aA(g)+B(g) C(g)+D(g)， 5min5min后达到平衡。已知各物质的平衡浓度后达到平衡。已知各物质的平衡浓度 关系为：关系为：c(A)c(A)a ac(B)=c(C)c(D)c(B)=c(C)c(D)。若。若 在温度不变的情况下将容器的体积扩大为在温度不变的情况下将容器的体积扩大为 原来的原来的1010倍，其倍，其A A的转化率不发生变化，则的转化率不发生变化，则 B B的转化率为的转化率为_。 (A)60% (B)40% (C)24% (D)4%(A)60% (B)40% (C)24% (D)4%B34对于对于N N2 2(g)+3H(g)+3H2 2(g) 2NH(g) 2NH3 3(g)+Q(g)+Q， 下列说法中，正确的是下列说法中，正确的是_(A)(A)增大压强，平衡向右移动，增大压强，平衡向右移动，N N2 2、H H2 2浓度减浓度减 小，小，NHNH3 3浓度增大浓度增大 (B)(B)在上述平衡体系中加入水，由于在上述平衡体系中加入水，由于NHNH3 3溶于水，溶于水， NHNH3 3浓度减小，平衡向右移动浓度减小，平衡向右移动 (C)(C)达到平衡后，改变某个条件平衡向右移动，达到平衡后，改变某个条件平衡向右移动， N N2 2的转化率一定增大的转化率一定增大(D)(D)在平衡体系中通入一定量氩气，保持温度、在平衡体系中通入一定量氩气，保持温度、 压强不变，平衡仍会发生移动压强不变，平衡仍会发生移动催化剂催化剂加压加压500500D35把物质把物质A A在一定条件下放入密闭容器，进在一定条件下放入密闭容器，进 行以下反应：行以下反应：2A(g) B(g) + xC(g)2A(g) B(g) + xC(g)， 当反应达到平衡时，容器中压强增大了当反应达到平衡时，容器中压强增大了p%p%， 同时测得同时测得A A的转化率为的转化率为p%p%，则，则x x的值是的值是_ (A)1 (B)2 (C)3 (D)4 (A)1 (B)2 (C)3 (D)4C36已知氟化氢气体中存在下列平衡：已知氟化氢气体中存在下列平衡： 2(HF)2(HF)3 3 3(HF) 3(HF)2 2 (HF) (HF)2 2 2HF 2HF 若平衡时混合气体的平均分子质量为若平衡时混合气体的平均分子质量为4242， 则则(HF)(HF)3 3的体积分数大于的体积分数大于_ (A)12% (B)10% (C)15% (D)20% (A)12% (B)10% (C)15% (D)20%B37