化学平衡的标志和特征.ppt

化学平衡状态，就是化学平衡状态，就是在在一定条件一定条件下下可逆反应里，当可逆反应里，当正反应正反应 速率速率与与逆反应速率逆反应速率相等相等时，反应混合物中各组成成分的时，反应混合物中各组成成分的百分含量保持百分含量保持不变不变的状态1、定义：、定义：强强调调四四点点条件：一定条件（温度、浓度与压强）条件：一定条件（温度、浓度与压强）本质：正反应速率本质：正反应速率=逆反应速率逆反应速率现象：各组分百分含量现象：各组分百分含量(或质量或质量)、浓度、浓度（或体积分数）等保持不变（或体积分数）等保持不变对象：可逆反应对象：可逆反应（一）化学平衡状态的概念与特征正反应速率逆反应速率相等相等时间速率“特征量一定，达到平衡特征量一定，达到平衡”2、化学平衡状态的特征、化学平衡状态的特征(2)动：动：动态平衡动态平衡（正逆反应仍在进行）（正逆反应仍在进行）(3)等：正反应速率等：正反应速率=逆反应速率逆反应速率≠0(4)定：反应混合物中各组分的浓度保持不变，各组分的百分含定：反应混合物中各组分的浓度保持不变，各组分的百分含量一定量一定.(5)变：条件变化，化学平衡状态将被破坏变：条件变化，化学平衡状态将被破坏,直到直到在新的条件下在新的条件下建立新的平衡。

建立新的平衡1)逆：研究对象可逆反应逆：研究对象可逆反应 同：条件相同，某一可逆反应无论是从正反应开始还是从逆反同：条件相同，某一可逆反应无论是从正反应开始还是从逆反应开始，最终均可达到同一平衡状态应开始，最终均可达到同一平衡状态 (对同一物质而言对同一物质而言) )（各种物质）（各种物质）（（等效平衡等效平衡）） 1. 1.定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡状定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡状态时，态时，生成物平衡浓度的幂之积与反应物平衡浓度的幂之生成物平衡浓度的幂之积与反应物平衡浓度的幂之积的比值是一个常数，积的比值是一个常数，这个常数称是这个常数称是该反应的化学平衡常该反应的化学平衡常数数( (简称平衡常数简称平衡常数) )，用符号，用符号K K表示 由于该常数是以浓度由于该常数是以浓度幂之积的比值表示，故又称浓度平衡常数，用幂之积的比值表示，故又称浓度平衡常数，用K K表示二)化学平衡常数与转化率 对于反应对于反应: mA (g)+nB(g) pC(g)+qD(g)cp(C)·cq(D) cm(A)·cn(B) 平衡常数的数学表达式平衡常数的数学表达式 K =2.2.数学表达式：数学表达式：1)如果反应中有如果反应中有固体和纯液体固体和纯液体参加，它们的浓度不应写在平衡参加，它们的浓度不应写在平衡关系式中，因为它们的浓度是固定不变的，化学平衡关系式关系式中，因为它们的浓度是固定不变的，化学平衡关系式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度。

中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度 如如:CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g) CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(l)注意：书写平衡常数关系式的规则注意：书写平衡常数关系式的规则K=c(CO2)K=c(CO)/[c(CO2) ·c(H2)] 再如再如: 稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度也不必稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度也不必写在平衡关系式中，写在平衡关系式中，如：如：Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H+K=c(CrO42-)2c(H+)2/c(Cr2O72-)例  N2 (g) + 3 H2 (g)         2NH3 (g)        K1 = 1.60  10 5    1/2N2 (g) + 3/2 H2 (g)           NH3 (g)      K2 = 3.87  10 2     K1  K2 ， K1 = K222)2)同一化学反应，可以用不同的化学反应式来表示，用同一化学反应，可以用不同的化学反应式来表示，用不同的化学反应方程式表示时，其对的平衡常数的表达不同的化学反应方程式表示时，其对的平衡常数的表达式亦不同，但它们之间相互关联。

式亦不同，但它们之间相互关联3)多重平衡规则多重平衡规则：：若干方程式相加若干方程式相加( (减减) )，则总反应的，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积平衡常数等于分步平衡常数之乘积( (商商) )例题例题: 2NO (g) + O2 (g) 2NO2 2NO2 (g) N2O4 2NO (g) +O2(g) N2O4 (g)(1)(1)平衡常数平衡常数K K与温度有关，与浓度无关，与温度有关，与浓度无关，由由K K随温度的随温度的变化可推断正反应是吸热反应还是放热变化可推断正反应是吸热反应还是放热 若正反应是若正反应是吸热反应吸热反应, ,升高温度升高温度,K ,K 增大增大; ;若正反应是放热反应若正反应是放热反应, ,升升高温度高温度,K ,K 减少减少; ;例如：例如：不同温度时，反应不同温度时，反应:H2(g)+I2(g) 2HI(g),的浓度的浓度平衡常数与温度平衡常数与温度的关系如下：的关系如下：△温度温度623K698K763K平衡常数平衡常数66 .954.445.9 通过改变温度，平衡常数大小的变化趋势可以判断通过改变温度，平衡常数大小的变化趋势可以判断上可逆反应的上可逆反应的正方向是放热反应正方向是放热反应.3、影响平衡常数的因素及平衡常数的意义、影响平衡常数的因素及平衡常数的意义(2)(2)平衡常数平衡常数K K值的大小，可推断反应进行的程度。

值的大小，可推断反应进行的程度 K K 值越大，值越大，表示反应表示反应进行的程度越大，进行的程度越大，反应物的反应物的转化率越大；转化率越大；K K 值越小，值越小，表示反应表示反应进行的程度越小，进行的程度越小，反应物的反应物的转化率越小转化率越小3)(3)反应的平衡常数与反应可能进行的程度反应的平衡常数与反应可能进行的程度一般来说，一般来说，反应的平衡常数反应的平衡常数K≥10K≥105 5，认为，认为正反应进行得基本完全；正反应进行得基本完全；K ≤10K ≤10-5-5则认为这个反应的则认为这个反应的正反应很难进行正反应很难进行( (逆反应较逆反应较完全）达到平衡后各物质的浓度变化关系，在计算中注意达到平衡后各物质的浓度变化关系，在计算中注意2）生成物：平衡浓度）生成物：平衡浓度=初始浓度初始浓度+转化浓度转化浓度 生成物生成物D: c平平(D) = c0(D) +△ △c(D)（（3）各物质的）各物质的转化浓度之比转化浓度之比等于它们在化学方程式中等于它们在化学方程式中相应的化学计量数之比相应的化学计量数之比△△c(A):△ △c(D)=a:d（（1）反应物：平衡浓度）反应物：平衡浓度=初始浓度初始浓度-转化浓度；转化浓度； 反应物反应物A: c平平(A)=c0(A) - △ △c(A)4、有关化学平衡常数的计算、有关化学平衡常数的计算 对于反应对于反应: aA + bB cC + dD例：在某温度下，将例：在某温度下，将H2(g)和和I2(g)各各0.10mol混合物充混合物充入入10L的密闭容器中，充分反应达到平衡时，测得的密闭容器中，充分反应达到平衡时，测得c(H2)=0.0080mol/L，求：，求：(1)反应的平衡常数反应的平衡常数(2)其它条件不变，充入的其它条件不变，充入的H2(g)和和I2(g)各各0.20mol,求求达平衡时各物质的平衡浓度。

达平衡时各物质的平衡浓度方法：三段式方法：三段式答案：答案：（（1））H2+I2 2HI K=0.25（（2））0.016mol/L、、0.016mol/L、、0.008mol/L 用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观，常用平衡转化率α来表示反应限度对于可逆反应对于可逆反应: mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g)5、转化率与平衡转化率（、转化率与平衡转化率（α））转化率转化率αα：反应进行的过程中已反应掉了的反应物占：反应进行的过程中已反应掉了的反应物占反应物总量的百分比反应物总量的百分比注意：注意：1、、反应物反应物A的平衡转化率是该条件最大转化率的平衡转化率是该条件最大转化率2、、反应物的转化率可以用于表一个反应的进行程度反应物的转化率可以用于表一个反应的进行程度3、、反应物的转化率受外界条件（温度和浓度）的影响反应物的转化率受外界条件（温度和浓度）的影响4、、当反应物以反应方程式前的计量数的比例加入时，当反应物以反应方程式前的计量数的比例加入时，该反应的各反应物的转化率相等该反应的各反应物的转化率相等 以以xA+yB zC为例，化学平衡到达的标志有：为例，化学平衡到达的标志有： VA·耗耗=VA·生生 速率速率( V正正=V逆逆) VA·耗耗:VC·耗耗=x:z VA·耗耗:VB·生生=x:y；； 各物质的百分含量保持不变。

各物质的百分含量保持不变 1、、直直接接的的(三）化学平衡状态的标志：三）化学平衡状态的标志：比正逆比正逆比前后比前后比比K、、Qc“双向同时，符合比例双向同时，符合比例”间接反映出间接反映出v正正＝＝v逆逆的说法常常有：的说法常常有： (1)单位时间内某化学键断裂的条数与单位时间内生成该化学键单位时间内某化学键断裂的条数与单位时间内生成该化学键(或另外的或另外的化学键化学键)的条数关系；的条数关系； (2)单位时间内消耗某物质的物质的量与生成该物质单位时间内消耗某物质的物质的量与生成该物质(或其他物质或其他物质)的物质的的物质的量关系；量关系； (3)给出在同一反应的同一时间内用不同物质表示的反应速率等等给出在同一反应的同一时间内用不同物质表示的反应速率等等 对于可逆反应对于可逆反应: mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g) 在某温度下，某时刻反应是否达平衡，可用在某温度下，某时刻反应是否达平衡，可用该时刻产物的浓度幂的之积与反应物浓度幂之积该时刻产物的浓度幂的之积与反应物浓度幂之积的比即浓度商的比即浓度商Q Q与与K K比较大小来判断比较大小来判断。

判断判断某时刻反应是否达平衡及反应方向某时刻反应是否达平衡及反应方向Qc > k，，未达平衡，未达平衡，逆向进行逆向进行Qc = k,达平衡，达平衡，平衡不移动平衡不移动Qc< k,未达平衡，未达平衡，正向移动正向移动 1)混合气体的总压、总体积、总物质的量混合气体的总压、总体积、总物质的量 不随时间的改变而改变；不随时间的改变而改变； 2)各物质的浓度不随时间的改变而改变；各物质的浓度不随时间的改变而改变； 3)各物质的物质的量不随时间改变而改变；各物质的物质的量不随时间改变而改变； 4)体系密度、温度、平均相对分子质量等体系密度、温度、平均相对分子质量等2、、间间接接的的化学平衡状态的标志：化学平衡状态的标志：3、判断化学平衡状态的方法、判断化学平衡状态的方法⑴⑴项目项目 mA(g) + nB(g) pC(g) +qD(g) 是否是否平衡平衡混混合合合合体系体系体系体系中各中各中各中各组分组分组分组分的的的的含量含量含量含量各各物质的物质的量物质的物质的量或物质的量的分数一定或物质的量的分数一定各物质的质量或质量分数一定各物质的质量或质量分数一定各气体的体积或体积分数一定各气体的体积或体积分数一定总总压强、总体积、压强、总体积、总物质的量一定总物质的量一定平衡平衡平衡平衡平衡平衡不一定不一定平衡平衡项目项目项目项目mA(g)+nB(gmA(g)+nB(g) ) 　　　　　　　　 pC(g)+qD(gpC(g)+qD(g) ) 是否平衡是否平衡是否平衡是否平衡正逆正逆正逆正逆反应反应反应反应速率速率速率速率关系关系关系关系在在在在单位时间内消耗了单位时间内消耗了单位时间内消耗了单位时间内消耗了mmolAmmolA的同时生成了的同时生成了的同时生成了的同时生成了mmolAmmolA 在单位时间内消耗了在单位时间内消耗了在单位时间内消耗了在单位时间内消耗了nmolBnmolB的同时消耗了的同时消耗了的同时消耗了的同时消耗了pmolCpmolC在单位时间内生成了在单位时间内生成了在单位时间内生成了在单位时间内生成了nmolBnmolB的的的的同时消耗了同时消耗了同时消耗了同时消耗了qmolDqmolD( (均指均指均指均指ひひひひ逆逆逆逆) )ひひひひ(A) (A) ׃ ׃ひひひひ(B) (B) ׃ ׃ひひひひ(C) (C) ׃ ׃ひひひひ(D)(D) ==m ==m ׃ ׃n n ׃ ׃p p ׃ ׃q qひひひひ正正正正不一定等于ひ不一定等于ひ不一定等于ひ不一定等于ひ逆逆逆逆4、判断化学平衡状态的方法、判断化学平衡状态的方法⑵⑵平衡平衡平衡平衡不一定不一定平衡平衡不一定不一定平衡平衡项目项目项目项目mA(gmA(g) + ) + nB(gnB(g) ) 　　　　　　　　 pC(gpC(g) ) + +qD(gqD(g) ) 是否是否是否是否平衡平衡平衡平衡压强压强压强压强 当当当当 m m + + n n≠≠≠≠ p p + + q q 时，总压力一定时，总压力一定时，总压力一定时，总压力一定 ( (其它条件一定其它条件一定其它条件一定其它条件一定) )当当当当 m m + + n n = = = = p p + + q q 时，总压力一定时，总压力一定时，总压力一定时，总压力一定( (其它条件一定其它条件一定其它条件一定其它条件一定) )混合气混合气混合气混合气体的平体的平体的平体的平均相对均相对均相对均相对分子质分子质分子质分子质量量量量(M)(M)当当当当 m m + + n n≠≠≠≠ p p + + q q 时，时，时，时，MM一定一定一定一定当当当当 m m + + n n = = = = p p + + q q 时，时，时，时，MM一定一定一定一定4、判断化学平衡状态的方法、判断化学平衡状态的方法⑶⑶平衡平衡不一定不一定平衡平衡平衡平衡不一定不一定平衡平衡项目项目注意化学反应的特点注意化学反应的特点是否平衡是否平衡密度密度度度(ρ)C(s)+CO2(g) 2CO(g) (ρ一定一定)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) (ρ一定一定)H2(g)+I2(g) 2HI(g)(ρ一定一定)4、判断化学平衡状态的方法、判断化学平衡状态的方法⑷⑷不一定不一定平衡平衡不一定不一定平衡平衡一定一定平衡平衡温温 度度任何化学反任何化学反应都伴随着能量都伴随着能量变化，在其化，在其他条件不他条件不变的条件下，体系温度一定的条件下，体系温度一定时平衡平衡利用利用“变量恒定，达到平衡变量恒定，达到平衡” 判断判断 选定反应中选定反应中“变量变量”，即随反应进行而变化的量，当变量，即随反应进行而变化的量，当变量不再变化时，反应已达平衡。

常见的变量有：不再变化时，反应已达平衡常见的变量有：1、气体的颜色；、气体的颜色；2、、对于气体体积变化的反应来说对于气体体积变化的反应来说，恒压反应时的体积、恒容，恒压反应时的体积、恒容反应时的压强；反应时的压强；3、、对于反应体系中全部为气体，且气体物质的量变化的反应对于反应体系中全部为气体，且气体物质的量变化的反应来说来说，混合气体的平均相对分子质量；，混合气体的平均相对分子质量；4、、对于反应体系中不全部为气体的反应来说，对于反应体系中不全部为气体的反应来说，恒容时混合气恒容时混合气体的密度等等即体的密度等等即“变量恒定，达到平衡变量恒定，达到平衡”如：如：(1)对于反应前后的气体物质的分子总对于反应前后的气体物质的分子总数不相等的可逆反应（数不相等的可逆反应（N2+3H2 2NH3））来说，可利用混合气体的总压、总体积、来说，可利用混合气体的总压、总体积、总物质的量是否随着时间的改变而改变来总物质的量是否随着时间的改变而改变来判断是否达到平衡判断是否达到平衡2)对于反应前后气体物质的分子数相等的对于反应前后气体物质的分子数相等的可逆反应：（可逆反应：（H2+I2(g) 2HI），），不能用不能用此标志判断平衡是否到达，因为在此反应此标志判断平衡是否到达，因为在此反应过程中，气体的总压、总体积、总物质的过程中，气体的总压、总体积、总物质的量都不随时间的改变而改变。

量都不随时间的改变而改变【【例例1】】能够说明能够说明 N2 + 3H2 　　 2NH3反应在恒容密闭容器反应在恒容密闭容器中已达到平衡状态的是中已达到平衡状态的是 ：：①①容器内容器内N2、、H2、、NH3三者共存三者共存 ②②容器内容器内N2、、H2、、NH3三者浓度相等三者浓度相等③③ 容器内容器内N2、、H2、、NH3的浓度比恰为的浓度比恰为1:3:2④④t min内生成内生成1mol NH3同时消耗同时消耗0.5mol N2⑤⑤t min内，生成内，生成1mol N2同时消耗同时消耗3mol H2⑥⑥ 某时间内断裂某时间内断裂3mol H-H键的同时，断裂键的同时，断裂6mol N-H键键⑦⑦容器内质量不随时间的变化而变化容器内质量不随时间的变化而变化⑧⑧容器内压强不随时间的变化而变化容器内压强不随时间的变化而变化⑨⑨容器内密度不再发生变化容器内密度不再发生变化⑩⑩容器内的平均相对分子质量不再发生变化容器内的平均相对分子质量不再发生变化⑤⑥⑧⑩⑤⑥⑧⑩ 对于不同类型的可逆反应，某一物理量不变是否可作为对于不同类型的可逆反应，某一物理量不变是否可作为平衡已到达的标志，取决于该物理量在平衡到达前（反应过程平衡已到达的标志，取决于该物理量在平衡到达前（反应过程中）是否发生变化。

若是则可；否则，不行中）是否发生变化若是则可；否则，不行注意注意 小结：化学平小结：化学平 衡的标志衡的标志 ①①①① 正反应速率等于逆反应速率正反应速率等于逆反应速率正反应速率等于逆反应速率正反应速率等于逆反应速率②②②② 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成分的百分含量保持不变各成分的百分含量保持不变 ③③③③ 各物质的浓度不变各物质的浓度不变各物质的浓度不变各物质的浓度不变 ④④④④ 各物质的转化率不变各物质的转化率不变各物质的转化率不变各物质的转化率不变⑤⑤⑤⑤ 对于气体计量数和前后不相等的反应，对于气体计量数和前后不相等的反应，对于气体计量数和前后不相等的反应，对于气体计量数和前后不相等的反应， 压强保持不变压强保持不变压强保持不变压强保持不变特征量一定，达到平衡特征量一定，达到平衡【【练习１练习１】】 在一定温度下在一定温度下,可逆反应可逆反应A(气气)+3B(气气) 2C(气气)达到平衡的标志是　　　　　　　　　　　　　　达到平衡的标志是　　　　　　　　　　　　　　（　　　）（　　　）A.　　C的生成速率与的生成速率与C分解的速率相等分解的速率相等 B.　　单位时间内生成单位时间内生成nmolA,同时生成同时生成3nmolBC.　　A、、B、、C的浓度不再变化的浓度不再变化 D.　　A、、B、、C的分子数比为的分子数比为1:3:2AC判断可逆反应达到平衡状态？判断可逆反应达到平衡状态？重要题型：【【练习练习2】】 下列说法中可以充分说明反应下列说法中可以充分说明反应: P(气气)+Q(气气) R(气气)+S(气气) , 在恒温在恒温下已达平衡状态的是（　　　）下已达平衡状态的是（　　　） A. 反应容器内压强不随时间变化反应容器内压强不随时间变化B.B.　　P和和S的生成速率相等的生成速率相等C.　　反应容器内反应容器内P、、Q、、R、、S四者共存四者共存 D.　　反应容器内总物质的量不随时间而　　　反应容器内总物质的量不随时间而　　　 变化变化B【【练习练习3】】下列说法可以证明反应下列说法可以证明反应N2+3H2 2NH3 已达平衡状态的是已达平衡状态的是( )ACA.1个个N≡N键断裂的同时键断裂的同时,有有3个个H－－H键形成键形成B.1个个N≡N键断裂的同时键断裂的同时,有有3个个H－－H键断裂键断裂C.1个个N≡N键断裂的同时键断裂的同时,有有6个个N－－H键断裂键断裂D.1个个N≡N键断裂的同时键断裂的同时,有有6个个N－－H键形成键形成。