搜索
第26讲化学平衡状态【考纲要求】1.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建立。2.掌握化学平衡的特征，能利用化学平衡常数进行相关计算。3.理解外界条件(如浓度、温度、压强、催化剂等)对反应速率和化学平衡的影响。能用相关理论解释其一般规律。4．了解化学平衡的调控在生产、生活和科学研究领域中的作用。知识梳理·题型构建考点一I在方程式中用表示。1．可逆反应(1)定义在条件下既可以向反应方向进行，同时又可以向反应方向进行的化学反应。(2)特点①二同：a.相同条件下；b.正逆反应同时进行。反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率都(填“大于”或“小于”)100%。(3)表示②一小：可逆反应与化学平衡状态同一正逆小于考点一I可逆反应与化学平衡状态反应体系中所有参加反应的物质的保持不变的状态。2．化学平衡状态(1)概念(2)化学平衡的建立一定条件下的可逆反应中，正反应速率与逆反应速率，相等质量或浓度2、化学平衡状态的特征(2)动：动态平衡（正逆反应仍在进行）(3)等：正反应速率=逆反应速率(4)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。(5)变：条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。(1)逆：只有可逆反应才能建立化学平衡知识梳理·题型构建深度思考深度思考1．反应2H2O电解点燃2H2↑＋O2↑是否为可逆反应？答案不是可逆反应，因为两个方向的反应条件不同。2．向含有2mol的SO2的容器中通入过量氧气发生2SO2＋O2催化剂加热2SO3，充分反应后生成SO3的物质的量______2mol(填“”、“”或“＝”，下同)，SO2的物质的量______0mol，转化率________100%。＝例1.下列方法中可以证明A(s)+2B2(g)2C2(g)+D2(g)已经达到平衡状态的是（１）（５）（６）（７）（８）⑵一个B—B键的断裂的同时有一个C—C键的生成⑼、百分组成B2%=C2%=D2%⑴单位时间内生成了2molC2的同时也生成了1molA⑶反应速率ひ(B2)=ひ(C2)=2ひ(D2)⑷C(B2):C(C2):C(D2)=2:2:1⑸[B2]、[C2]、[D2]浓度不再变化⑹温度、体积一定时，容器内的压强不再变化⑺条件一定时，混合气体的平均相对分子质量不再变化⑻、温度、体积一定时，混合气体的密度不再变化例2.在一定温度下，恒容密封容器可逆反应：Ｈ2(气)+Ｉ2(气)2ＨＩ(气)达到平衡的标志是()(1)Ｈ2、Ｉ2、ＨＩ的浓度相等(2)容器中的压强不再随时间变化(3)单位时间内生成nmol的Ｈ2同时生成2nmol的ＨＢ(4)Ｈ2、Ｉ2、ＨＩ的浓度之比为1:1:2(5)混合气体的密度不随时间变化(6)气体的总物质的量不再变化(7)混合气体的颜色不再变化小结：化学平衡的标志①（ひ正=ひ逆）速率一定有两个不同方向，没有方向不能说明。②各成分的百分含量保持不变③各物质的浓度不变④各物质的转化率不变⑤恒容气体体积前后不相等的反应,压强保持不变，混合气体平均相对分子质量不变。⑥对于有颜色物质参加或生成的可逆反应，颜色不变。⑦对于吸热或放热反应，绝热体系的温度不变。⑧恒容气、固混合物反应，气体密度不变。本质标志特征标志二、平衡移动原理条件改变自发新平衡V”正=V”逆V正=V逆原平衡V’正≠V’逆原平衡被破坏浓度、温度、压强发生改变“自发”的特点。新平衡与旧平衡的改变。知识梳理·题型构建考点二I化学平衡的移动(1)v正v逆：平衡向正反应方向移动。(2)v正＝v逆：反应达到平衡状态，不发生平衡移动。(3)v正v逆：平衡向逆反应方向移动。3．化学平衡移动与化学反应速率的关系①增大反应物浓度或减小生成物浓度平衡向正反应方向移动考点二I化学平衡的移动②增大生成物浓度或减小反应物浓度平衡向逆反应方向移动（2）压强一定条件下反应中：aA（g）+bB（g）cC（g）若a+bc，增大压强，平衡向正反应方向移动；若a+b=c，改变反应体系的压强，平衡不发生移动；若a+bc，增大压强，平衡向逆反应方向移动。4．影响化学平衡的外界因素（1）浓度催化剂同等程度的改变正、逆反应速率使用催化剂，平衡不移动。正催化剂能缩短平衡到达的时间（4）催化剂对化学平衡的影响升高温度平衡向吸热反应方向移动降低温度平衡向放热反应方向移动（3）温度知识梳理·题型构建考点二I化学平衡的移动(2)勒夏特列原理如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强，以及参加反应的化学物质的浓度)，平衡将向着能够的方向移动。减弱这种改变知识梳理·题型构建考点二I化学平衡的移动5．几种特殊情况(1)当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或液体物质时，由于其“浓度”是恒定的，不随其量的增减而变化，故改变这些固体或液体的量，对化学平衡没影响。(2)对于反应前后气态物质的化学计量数相等的反应，压强的变化对正、逆反应速率的影响程度是等同的，故平衡不移动。(3)“惰性气体”对化学平衡的影响①恒温、恒容条件原平衡体系―――――→充入惰性气体体系总压强增大―→体系中各组分的浓度不变―→平衡不移动知识梳理·题型构建考点二I化学平衡的移动②恒温、恒压条件(4)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。知识梳理·题型构建深度思考深度思考1．v正增大，平衡一定向正反应方向移动吗？答案不一定。只有v正v逆时，才使平衡向正反应方向移动。2．某一可逆反应，一定条件下达到了平衡，①若化学反应速率改变，平衡一定发生移动吗？②若平衡发生移动，化学反应速率一定改变吗？答案①不一定，如反应前后气体分子数不变的反应，增大压强或使用催化剂，速率发生变化，但平衡不移动。②一定，化学平衡移动的根本原因就是外界条件改变，使v正≠v逆才发生移动的。知识梳理·题型构建深度思考深度思考3．改变条件，平衡向正反应方向移动，原料的转化率一定提高吗？答案不一定，不能把平衡向正反应方向移动与原料转化率的提高等同起来，当反应物总量不变时，平衡向正反应方向移动，反应物转化率提高；当增大一种反应物的浓度，使平衡向正反应方向移动时，只会使其他的反应物的转化率提高。4．升高温度，化学平衡会向着吸热反应的方向移动，此时放热反应方向的反应速率会减小吗？答案不会。因为升高温度v吸和v放均增大，但二者增大的程度不同，v吸增大的程度大于v放增大的程度，故v吸和v放不再相等，v吸v放，原平衡被破坏，平衡向吸热反应的方向移动，直至建立新的平衡。降温则相反。一化学平衡向正反应方向移动对转化率的影响对于可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)（1）不改变反应物的物质的量，当温度或压强改变而引起平衡向正反应方向移动，各种反应物的转化率都增大；反之，则减小。（2）增大反应物浓度而引起平衡向正反应方向移动，有以下几种情况：①对于有多种反应物的可逆反应，如果增大一种反应物的浓度，则该反应物的转化率减小，其他反应物的转化率增大②若同等倍数地增大反应物的量，平衡右移，反应物的转化率与反应条件及气体反应物的化学计量系数有关。A、若恒温恒压条件下，各反应物的转化率都不变。（原因：构成了等效平衡)B、若恒温恒容条件下，m+n=P+q,各反应物转化率不变(等效平衡）m+np+q,各反应物转化率都减小m+np+q,各反应物转化率都增大（用虚拟平衡原理解释)继续练习已知在氨水中存在下列平衡：NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-(1)、向氨水中加入MgCl2固体，平衡向移动，OH-浓度，NH4+浓度。(2)、向氨水中加入浓盐酸，平衡向移动，此时溶液中浓度减小的粒有。(3)、向氨水中加入少量NaOH固体，平衡向移动，此时发生是。正反应方向减小增大正反应方向OH-、NH3·H2O、NH3逆反应方向有气体放出练习：反应H2O(g)+C(s)CO(g)+H2(g)在一定条件下达到平衡状态，改变下列条件，能否引起平衡移动？CO的浓度有何变化？①增大水蒸气浓度②加入更多的碳③增加H2浓度①平衡正向移动，CO浓度增大②平衡不移动，CO浓度不变③平衡逆向移动，CO浓度减小小结：增加固体或纯液体的量不能改变其浓度，也不能改变速率，所以V(正)仍等于V(逆)，平衡不移动。图1图2图3图4化学平衡移动图像分析aA(g)+bB(g)cC(g)正向移动△H0升温△H0降温△H0升温△H0降温逆向移动逆向移动正向移动t时间加入正催化剂V速率V正V逆0V逆=V正′′催化剂对化学平衡的影响图像t时间加入负催化剂V速率V正V逆0V逆=V正′′还可以表示两边气体分子数相等的反应加压还可以表示两边气体分子数相等的反应减压aAt0转化率——时间——压强曲线m+np+qmA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)t01.01107Pa1.01106PaaAm+np+q=P1P20有催化剂无催化剂aA等温、等压条件下有无催化剂图像t2．某温度下，在密闭容器中SO2、O2、SO3三种气态物质建立化学平衡后，改变条件对反应[2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，ΔH0]的正、逆反应速率的影响如图所示：(1)加催化剂对反应速率影响的图像是________(填序号，下同)，平衡________移动。(2)升高温度对反应速率影响的图像是________，平衡向________方向移动。(3)增大反应容器体积对反应速率影响的图像是________，平衡向________方向移动。(4)增大O2的浓度对反应速率影响的图像是__________，平衡向________方向移动。正反应C不A逆反应D逆反应B化学平衡移动图像分析三、化学平衡移动原理应用——合成氨工业合成氨条件的选择问题1：写出合成氨的化学反应方程式，并说明这个反应有什么特点？N2+3H22NH3△H＝－92.4kJ·mol－1特点：a、可逆反应b、正反应放热c、正反应是气体分子数目减小的反应。1、压强怎么选？分析：①合成氨反应是气态物质系数减小的气体反应，增大压强既可以增大反应速率，又能使平衡正向移动，所以理论上压强越大越好。②但是压强越大，对设备的要求高、压缩H2和N2所需要的动力大，因此选择压强应符合实际科学技术。综合以上两点:根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强。实际生产中压强一般选择在10～30MPa的高压。2、温度怎么选择？分析：①因为正反应方向是放热的反应，所以降低温度有利于平衡正向移动。②可是温度越低，反应速率越小，达到平衡所需要的时间越长，因此温度也不宜太低。③催化剂要在一定温度下催化活性最大。综合以上因素:实际生产中温度一般选择在400～5000C左右（主要考虑催化剂的活性）。3、用不用催化剂？实际生产中选用铁为主体的多成分催化剂（铁触媒），它在400～5000C时活性最高。分析:经济效益和社会效益要求化学反应速度要快，原料的利用率要高，单位时间的产量要高。4、原料气的充分利用增大反应物的浓度可以增大反应速率，减小生成物的浓度可以使平衡正向移动。从化学平衡的角度分析，在氮气和氢气的物质的量比为1：3时，平衡转化率最大，但是实验测得适当提高N2的浓度，即N2和H2的物质的量比为1：2.8时，更能促进氨的合成。实际生产中的处理方法：及时将气态氨冷却液化分离出去；及时将氮气和氢气循环利用，使其保持一定的浓度。即N2和H2的物质的量比为1：2.8