化学平衡复习-PPT.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第二节化学平衡及其应用,1,1,了解化学反应的可逆性。,2,理解化学平衡的含义及其与反应速率之间的联系。,3,理解勒夏特列原理的含义，会分析浓度、温度、压强等条件对化学平衡移动的影响。,4,以合成氨工业生产为例，用化学反应速率和化学平衡理论分析工业生产的条件。,2,一、化学平衡状态,1,研究对象：可逆反应,(,1,),概念：在相同条件下能,向正、反两个方向进行的化学反应称为可逆反应。向正反应方向进行的反应称为,反应，向逆反应方向进行的反应称为,反应。,(,2,),前提：,相同,条件；表现：向,两个方向进行；结果：进行,，反应中各组分都同时共存。,(,3,),表示：化学方程式中，用,“,”,号代替,“,=,”,号。,同时,正,逆,正、反,不彻底,3,2,平衡状态建立,用可逆反应中正反应速率和逆反应速率的变化表示化学平衡的建立过程，如下图所示：,4,(,1,),反应刚开始时,反应物浓度,，正反应速率,。,生成物浓度为,，逆反应速率为,。,(,2,),反应进行中,反应物浓度逐渐,，正反应速率逐渐,减慢,，生成物浓度逐渐,，逆反应速率逐渐,。,(,3,),正反应速率与逆反应速率,相等,，此时反应物浓度,，生成物浓度也,。,最大,最快,0,0,减小,减慢,增大,不随时间改变而改变,不随时间改变而改变,5,3,平衡状态本质,正反应速率,逆反应速率。,4,平衡状态特征,(,1,),逆：研究的对象必须是,。,(,2,),动：化学平衡是,动态,平衡，即当反应达到平衡时，正反应和逆反应仍在继续进行。,(,3,),等：正反应速率,等于,逆反应速率，即,v,(,正,),v,(,逆,),0,。,(,4,),定：反应混合物中，各组分的百分含量,。,(,5,),变：改变影响平衡的外界条件，平衡会,，然后达到新的平衡。,等于,可逆反应,保持不变,发生移动,6,【自我检测】,t,时，将,2 mol SO,2,和,1 mol O,2,通入体积为,2 L,的恒温恒容密闭容器中，发生如下反应：,2SO,2,(,g,),O,2,(,g,),3SO,3,(,g,),；,H,196.6 kJ/mol,。,2 min,时反应达到化学平衡，此时测得反应物,O,2,还剩余,0.8 mol,。请填写下列空白：,(,1,),从反应开始至达到化学平衡，生成,SO,3,的平均反应速率为,_,；平衡时,SO,2,的转化率为,_,。,(,2,),下列叙述能证明该反应已经达到化学平衡状态的是,(,填标号，下同,),_,。,7,A,容器内压强不再发生变化,B,SO,2,的体积分数不再发生变化,C,容器内气体原子总数不再发生变化,D,相同时间内消耗,2n mol SO,2,的同时消耗,n mol O,2,E,相同时间内消耗,2n mol SO,2,的同时生成,n mol O,2,答案：,(,1,),0.1 mol/,(,L,min,),20%,(,2,),ABE,8,大家有疑问的，可以询问和交流,可以互相讨论下，但要小声点,9,二、化学平衡移动,1,过程,10,2,本质,外界条件的改变使,发生不同程度的变化，而使,v,(,正,),v,(,逆,),。,3,化学平衡移动与反应速率的关系,(,1,),v,(,正,),v,(,逆,),：平衡向,方向移动。,(,2,),v,(,正,),v,(,逆,),：平衡,。,(,3,),v,(,正,),v,(,逆,),：平衡向,方向移动。,正、逆反应速率,正反应,逆反应,状态,11,4,影响化学平衡移动条件,(,1,),浓度,其他条件保持不变时，,或,，平衡向正反应方向移动；增大生成物浓度或,，平衡向逆反应方向移动。,(,2,),压强,增大压强，平衡向,的方向移动。,减小压强，平衡向,的方向移动。,增大反应物浓度,减小生成物浓度,气体体积减小,气体体积增大,减小生成物浓度,12,(,3,),温度,其他条件保持不变时，升温，平衡向,方向移动；降温，平衡向,方向移动。,(,4,),催化剂,催化剂对化学平衡,，但能,。,吸热,放热,无影响,缩短达到平衡所用的时间,5,勒夏特列原理,改变影响化学平衡的一个条件,(,如浓度、压强或温度等,),，平衡就向能够,的方向移动。,减弱这种改变,13,【自我检测】,在一定条件下，反应xAyBzC达到平衡。,(,1,),若,A,、,B,、,C,均为气体，减压后平衡向逆反应方向移动，则,x,、,y,、,z,间的关系是：,_,。,(,2,),已知,C,是气体，且,x,y,z,，在增大压强时，若平衡发生移动，则一定向,_,(,填,“,正,”,或,“,逆,”,),反应方向移动。,(,3,),已知,B,、,C,是气体，当其他条件不变时，增大,A,的物质的量，平衡不移动，则,A,为,_,态。,(,4,),加热后,C,的质量分数减少，则正反应是,_,(,填,“,放热,”,或,“,吸热,”,),反应。,答案：,(,1,),x,yz,(,2,),逆,(,3,),液态或固,(,4,),放热,14,三、化学平衡的应用,合成氨工业,N,2,(,g,),3H,2,(,g,),2NH,3,(,g,),；,H,92.4 kJ,mol,1,反应特点是：,。,适宜条件选择的依据及原则,依据：外界条件对,影响的规律。,原则：,既要注意外界条件对二者影响的,，又要注意对二者影响的,。,既要注意,、,对速率影响的一致性，又要注意催化剂的活性对,温度,的限制。,既要注意,生产，又要注意,可能性。,正方向为气体体积缩小的放热反应,化学反应速率和化学平衡,一致性,矛盾性,理论,实际,催化剂,温度,15,(,1,),压强,温度一定时，增大混合气体的压强有利于氨的合成；但压强越大，需要的动力越大，对材料的强度和设备的制造要求越高。一般采用,的高压。,(,2,),温度,从平衡角度考虑，合成氨低温有利，但是温度过低，速率很慢需要很长时间才能达到平衡，很不经济，所以实际生产中采用,左右的适宜温度，此温度下,最大。,20,50MPa,500,催化剂的活,16,(,3,),催化剂,为加快反应速率采用以,催化剂，又称,。,在实际生产中，还需将生成的,NH,3,及时,出来，并且不断地向循环气中补充,N,2,、,H,2,以增加浓度。,铁为主体的多成分,铁触媒,分离,17,【自我检测】,氨是重要的化工原料，常温下N,2,(,气,),和,H,2,(,气,),生成,2 mol NH,3,(,气,),放出,92.4 kJ,热量。,(,1,),工业合成氨的热化学方程式为：,_,。,(,2,),实验室制备氨气，下列方法中不宜选用的是,_,。,A,固态氯化铵加热分解,B,固体氢氧化钠中滴加浓氨水,C,氯化铵溶液与氢氧化钠溶液共热,D,固态氯化铵与氢氧化钙混合加热,18,(,3,),合成氨工业中采取的下列措施可以提高,N,2,转化率的是,_,(,填序号,),。,A,采用较高压强,(,20,50 MPa,),B,采用,500,的高温,C,用铁触媒作催化剂,D,将生成的氨液化并及时从体系中分离出来，,N,2,和,H,2,循环到合成塔中并补充,N,2,和,H,2,答案：,(,1,),N,2,(,g,),3H,2,(,g,),2NH,3,(,g,),；,H,92.4 kJ/mol,(,2,),A,(,3,),AD,19,(,1,),绝对标志,v,正,v,逆,0,20,各组分的浓度保持一定,21,(,2,),相对标志,反应体系中总压强不随时间变化,(,适用于气体反应中前后体积不等的反应,),。,混合气体的密度不随时间变化,(,适用于反应前后气体体积不等且无固、液参与或生成的反应,),。,22,应用以上方法进行化学平衡状态判断时，一定要先分析反应的特征，看反应前后气体体积是否变化，是否有非气态物质反应或生成，容器的容积是否变化等，切不可盲目乱用。,如：对于非等物质的量的反应，如,2SO,2,(g),O,2,(g),2SO,3,(g),，,M,一定可作为平衡标志。,对于等物质的量的反应，如,H,2,(g),Br,2,(g),2HBr(g),，,M,不能作为平衡标志。,23,在恒容的密闭容器中，能说明可逆反应,2NO,2,(,g,),2NO,(,g,),O,2,(,g,),已达平衡状态的是,(,),单位时间内生成,n mol O,2,的同时，生成,2n mol NO,2,单位时间内生成,n mol O,2,的同时，生成,2n mol NO,用,NO,2,、,NO,、,O,2,的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为,2,2,1,的状态,混合气体的颜色不再发生改变的状态,24,混合气体的密度不再改变的状态,混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态,NO,2,转化率不变的状态,A,B,C,D,25,解析：,中生成,O,2,和,NO,2,是相反的方向且符合化学计量数比，可以说明。,则描述同一个方向，不能判断。在任何情况下,v(NO,2,)v(NO)v(O,2,),221,都是成立的，,不能判断；,中颜色不变，说明,NO,2,浓度不再改变，可以说明；,由于是恒容，且反应体系中全为气体，密度是始终不变的，不能判断；,中平均相对分子质量不变，说明气体的总物质的量不变，可以说明；,中,NO,2,的转化率不变，说明平衡不再移动，也可以说明，,是符合题意的。,答案：,B,26,变式训练,1.,在一定温度下的定容密闭容器中，对于反应,A,(,s,),2B,(,g,),C,(,g,),D,(,g,),已达平衡的是,(,),混合气体的压强,混合气体的密度,混合气体的平均相对分子质量,C,、,D,的物质的量的比值,气体的总物质的量,A,B,C,D,27,解析：,假设平衡移动，混合气体的压强及总物质的量无产不变，所以,不能判断；假设平衡向右移动，混合气体的质量增加，但混合气体的体积及物质的量均不变，由混合气体的密度、混合气体的平均相对分子质量，可知混合气体的密度、平均相对分子质量均增大，所以,可以判断；,比值不能判断。,答案：,B,28,(,1,),化学平衡移动的根本原因,当外界条件改变导致,v,正,v,逆,时，平衡就会发生移动，平衡移动的方向与改变外界条件后的,v,正,与,v,逆,的相对大小有关，当,v,正,v,逆,，平衡向正反应方向移动；当,v,正,0,。当反应达到平衡时，下列措施：,升温,恒容通入惰性气体,增加,CO,浓度,减压,加催化剂,恒压通入惰性气体，能提高,COCl,2,转化率的是,(,),A,B,C,D,37,解析：,该反应,H0,，为吸热反应，升温向正反应方向移动，,COCl,2,转化率变大；恒容通入惰性气体，各物质浓度不变，平衡不移动；增加,CO,浓度，平衡向逆反应方向移动；减压，向分子数多的方向即向正反应方向移动；加催化剂，平衡不移动；恒压通入惰性气体，相当于减小压强，向分子数多的方向移动，,COCl,2,转化率提高。,答案：,B,38,相同条件下，同一可逆反应体系，不管从正反应开始，还是从逆反应开始，只要按一定的关系投入反应物或生成物，建立起的平衡状态都是相同的，这就是所谓等效平衡原理。,(,1,),恒温、恒容条件下的等效平衡,同一可逆反应，不同的起始状态，达平衡时，各体系中同种组分的物质的量相同。判断的方法是：对于一般的可逆反应，把不同的起始状态，通过化学方程式中计量数，换算成同一边物质,(,反应物一边或生成物一边,),的物质的量，如果各反应物或生成物的物质的量相同，则是等效平衡。如常温一定容积的容器中，,39,可逆反应：,2SO,2,(,g,),O,2,(,g,),2SO,3,(,g,),2 mol 1 mol 0 mol,0 mol 0 mol 2 mol,0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol,从正反应开始，,从逆反应开始，,从正逆反应同时开始，由于,、,、,三种情况如果按方程式的计量关系折算成同一方向的反应物，对应各组分的物质的量均相等,(,如将,、,折算为,),，因此三者为等效平衡。,40,(,2,),等温、等压条件下的等效平衡,同一可逆反应，不同的起始状态，达平衡时，各体系中同种组分的浓度或含量相同，但物质的量不一定相同。,判断的方法是：对于一般的可逆反应，把不同的起始状态，通过化学方程式中计量数，换算成同一边物质,(,反应物一边或生成物一边,),的物质的量，如果各反应物或生成物的物质的量之比相同，则是等效平衡。,41,如等温、等压下可逆反应：,2SO,2,(,g,),O,2,(,g,),2SO,3,(,g,),4 mol 1 mol 0,8 mol 2 mol 0,11 mol 2.5 mol 1 mol,、,、,三种情况如果按方程式计量关系折算成反应物的物质的量，,SO,2,、,O,2,的物质的量的比都为,4,1,，则,、,、,在等温、等压下达成等效平衡。,42,(,3,),反应前后气体体积相等的反应。如：,H,2,(,g,),Br,2,(,g,),2HBr,(,g,),除符合上述,(,2,),的情况外，还可以在等温、等容的条件下，建立起各物质的含量相同，浓度不同，物质的量也可能不同的等效平衡。,如等温、等容时：,H,2,(,g,),Br,2,(,g,),2HBr,(,g,),1 mol 2 mol 0 mol,0.5 mol 1 mol 0 mol,0 mol 1 mol 2 mol,0.5 mol 2 mol 2 mol,在等温、等容时也达成等效平衡。,43,(1),等价转化思想,等价转化思想是一种数学思想，借助到化学平衡中，可以简化分析过程。化学平衡状态的建立与反应途径无关，无论可逆反应是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，或从中间状态开始，只要起始投入的物质的量相当，则均可达到等效平衡状态。这里所说的“相当”即“等价转化”的意思。,44,(2),放大缩小思想,该方法适用于起始投入的物质的量存在一定倍数关系的反应。它指的是将反应容器的体积扩大一定的倍数，让起始反应物的浓度相同，则在一定的条件下，可建立相同的平衡状态。然后在此基础上，进行压缩，使其还原为原来的浓度。分析在压缩过程中，平衡如何移动，再根据勒夏特列原理，分析相关量的变化情况。,(3),大于零思想,对于可逆反应，不论什么情况下，一定是反应物与生成物共存的状态，即任何物质的物质的量均大于零。,45,(,2010,江苏,),在温度、容积相同的,3,个密闭容器中，按不同方式投入反应物，保持恒温、恒容，测得反应达到平衡时的有关数据如下,已知,N,2,(,g,),3H,2,(,g,),2NH,3,(,g,),；,H,92.4 kJ,mol,1,：,46,A,2c,1,c,3,B,a,b,92.4,C,2p,2,p,3,D,1,3,2c,2,，即,c,3,2c,1,；,B,项，甲反应生成,NH,3,的量加乙反应消耗,NH,3,的量恰好为,2 mol,，则,a,b,92.4,；,C,项，将丙分两步完成，第一步将,4 mol NH,3,加入,2,倍体积的容器，达到与乙一样的平衡状态，此时丙的压强,p,3,等于,p,2,，第二步将丙的体积压缩至一倍体积，在这一时刻，丙的压强,p,3,2p,2,，增大压强，平衡向右移动，压强减小，最终平衡时，,2p,2,p,3,；,D,项，甲乙为等同平衡，,1,2,1,，丙的转化率小于,2,，,1,3,1,。,答案：,BD,47,变式训练,3.,(,2009,北京理综,),已知：,H,2,(,g,),I,2,(,g,),2HI,(,g,),；,H,温度升高，平衡向正反应方向移动，故该反应是吸热反应,57,1,(,2009,全国,理综,),下图表示反应,X,(,g,),4Y,(,g,),Z,(,g,),，,Hn,B,Q0,，,B,、,D,错误；气体体积增大一倍，若平衡不动，,c(Y),应减小为一半，现,c(Y),比一半大，即减压平衡向右移动，,mn,，,A,错，,C,对。,答案：,C,64,5,T,时，将,2 mol N,2,和,1 mol H,2,通入体积为,2 L,的恒温恒容密闭容器中，发生如下反应：,N,2,(,g,),3H,2,(,g,),2NH,3,(,g,),；,H0,。,2 min,后反应达到平衡，此时测得,NH,3,的物质的量为,0.2 mol,。请填写下列空白：,(,1,),从反应开始至达到平衡，生成,NH,3,的平均反应速率为,_,；平衡时,N,2,的转化率为,_,。,65,(,2,),下列叙述能证明该反应已经达到化学平衡状态的是,_,(,填标号，下同,),。,A,容器内混合压强不再发生变化,B,H,2,的体积分数不再发生变化,C,容器内气体原子总数不再发生变化,D,相同时间内消耗,n mol N,2,的同时消耗,3n mol H,2,E,相同时间内消耗,n mol N,2,的同时消耗,2n mol NH,3,F,容器内混合气体的密度不再发生变化,66,(,3,),反应达到平衡后，改变某个条件，引起平衡向正反应方向移动，下列物理量数值一定增大的是,_,。,A,N,2,的浓度,B,气体的平均相对分子质量,C,生成,NH,3,的物质的量,D,H,2,的转化率,67,解析：,(1)v(NH,3,),0.2 mol/(2 L2 min),0.05 mol/(Lmin),，当生成,NH,3,0.2 mol,时，消耗,N,2,0.1 mol,，因此平衡时,N,2,的转化率为,100%,5%,。,(2),化学反应中原子的种类和数目总是保持不变，,C,错；在任何时刻相同时间内消耗,n mol N,2,的同时必消耗,3n mol H,2,，因此根据,D,项也不能确定该反应是否达到平衡状态；由于反应是恒温恒容条件下进行的可逆反应，因此混合气体的密度始终保持不变，,F,错。,(3),使平衡向正反应方向移动可采取的措施有降低温度或通入,H,2,等，若降低温度，,N,2,的浓度减小，若通入,H,2,，,H,2,的转化率降低，混合气体的平均相对分子质量也将会减小，但是生成氨的物质的量肯定会增大，只有,C,正确。,答案：,(,1,),0.05 mol/,(,L,min,),5%,(,2,),ABE,(,3,),C,68,