化學(xué)平衡(正式)

第二節(jié)化學(xué)反應(yīng)的方向和限度《化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡》正

逆

相等

質(zhì)量或濃度

反應(yīng)物

生成物

逆

減小

減小

增大

增大

相等

保持不變

正反應(yīng)速率=逆反應(yīng)速率

質(zhì)量（或濃度）A4.化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷同一物質(zhì)

物質(zhì)的量濃度

質(zhì)量分?jǐn)?shù)

物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)

體積分?jǐn)?shù)

反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率

1．直接判斷依據(jù)是

是

是

不一定

是

是

不一定

不一定

是

不一定

是

不一定

類(lèi)型判斷依據(jù)平衡狀態(tài)氣體密度①m＋n≠p＋q，恒溫恒壓時(shí)，密度保持不變平衡②m＋n＝p＋q時(shí)，密度保持不變不一定溫度體系溫度一定(其他不變)平衡顏色反應(yīng)體系內(nèi)有色物質(zhì)的顏色一定平衡②⑥⑨⑥⑦⑧⑨⑩

AA【例2】

下列說(shuō)法中可以充分說(shuō)明反應(yīng):

P(g)+Q(g)R(g)+S(g),在恒溫下已達(dá)平衡狀態(tài)的是（）A.反應(yīng)容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時(shí)間變化B.P和S的生成速率相等C.反應(yīng)容器內(nèi)P、Q、R、S四者共存D.反應(yīng)容器內(nèi)總物質(zhì)的量不隨時(shí)間而變化BA.1個(gè)N≡N鍵斷裂的同時(shí),有3個(gè)H－H鍵形成B.1個(gè)N≡N鍵斷裂的同時(shí),有3個(gè)H－H鍵斷裂C.1個(gè)N≡N鍵斷裂的同時(shí),有6個(gè)N－H鍵斷裂D.1個(gè)N≡N鍵斷裂的同時(shí),有6個(gè)N－H鍵形成ACA.1個(gè)N≡N鍵斷裂的同時(shí),有3個(gè)H－H鍵形成B.1個(gè)N≡N鍵斷裂的同時(shí),有3個(gè)H－H鍵斷裂C.1個(gè)N≡N鍵斷裂的同時(shí),有6個(gè)N－H鍵斷裂D.1個(gè)N≡N鍵斷裂的同時(shí),有6個(gè)N－H鍵形成BC三、化學(xué)平衡移動(dòng)

1．概念可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)以后，若反應(yīng)條件(如濃度，壓強(qiáng)，溫度等)發(fā)生了變化，原平衡被破壞，會(huì)建立新的平衡。這種由原平衡狀態(tài)向新平衡狀態(tài)變化的過(guò)程，叫做化學(xué)平衡的移動(dòng)。2.過(guò)程1第3講>

＝

<

1、濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響四、影響化學(xué)平衡移動(dòng)的因素：（1）結(jié)論：當(dāng)其他條件不變時(shí)，增大反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度，化學(xué)平衡向————反應(yīng)方向移動(dòng)；增大生成物濃度或減小反應(yīng)物濃度，化學(xué)平衡向————反應(yīng)方向移動(dòng)。正逆強(qiáng)調(diào)：氣體或溶液濃度的改變會(huì)引起反應(yīng)速率的變化，純固體或純液體用量的變化不會(huì)引起反應(yīng)速率改變，化學(xué)平衡不移動(dòng)思考：1、某溫度下，反應(yīng)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)達(dá)到平衡后，增加或移去一部分碳固體，化學(xué)平衡移動(dòng)嗎？為什么？(2)濃度引起平衡移動(dòng)的相關(guān)圖象①增大反應(yīng)物濃度0Vtt1V(正)V(逆)V(正)V(逆)②減小生成物濃度0Vtt1V(正)V(逆)V(正)V(逆)③增大生成物濃度V(逆)0Vtt1V(正)V(逆)V(正)④減小反應(yīng)物濃度V(逆)V(正)0Vtt1V(正)V(逆)2.壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響(1)結(jié)論：②平衡混合物中只涉及固體或液體的反應(yīng)，改變壓強(qiáng)，平衡不會(huì)移動(dòng)。（反應(yīng)中有氣體參加。）③對(duì)于反應(yīng)前后氣體總體積不變（△V=0

）的可逆反應(yīng)，只改變壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)。在其他條件不變情況下，增大壓強(qiáng)，平衡向氣體分子數(shù)減少的方向移動(dòng)；減少壓強(qiáng)，平衡向氣體分子數(shù)增大的方向移動(dòng)。(2)說(shuō)明:

①壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響實(shí)質(zhì)上是濃度對(duì)平衡的影響。(3)壓強(qiáng)引起平衡移動(dòng)的相關(guān)圖象①當(dāng)

m+n＞p+q時(shí)：Vt0V(正)V(逆)V(正)V(逆)Vt0V(正)V(逆)V(逆)V(正)①增大壓強(qiáng)②減小壓強(qiáng)反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)改變壓強(qiáng)，v縮變化程度大②當(dāng)

m+n＜p+q時(shí)：Vt0V(正)V(逆)V(逆)V(正)③增大壓強(qiáng)④減小壓強(qiáng)Vt0V(正)V(逆)V(正)V(逆)反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)vtv’正=v’逆v正=v逆反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)③當(dāng)m+n=p+q時(shí)：（4）惰性氣體對(duì)化學(xué)平衡的影響①恒溫、恒壓時(shí)，充入惰性氣體體積增大→濃度減小→相當(dāng)于增大容積,減小壓強(qiáng)②恒溫、恒容時(shí)，充入惰性氣體體積不變→濃度不變→反應(yīng)速率不變，平衡不移動(dòng).對(duì)于反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的可逆反應(yīng)，充入惰性氣體，不論什么情況，平衡都不會(huì)移動(dòng)討論：在N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)密閉反應(yīng)體系中，充入He氣體：⑴容積不變時(shí)，反應(yīng)物質(zhì)濃度—————，反應(yīng)速率————，化學(xué)平衡——————；⑵壓強(qiáng)不變時(shí)，各氣體物質(zhì)的濃度—————，化學(xué)平衡向—————

方向移動(dòng)不變不變不移動(dòng)減小逆反應(yīng)3、溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響

在其它條件不變的情況下，升高溫度,平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)。降低溫度,平衡向放熱反應(yīng)方向移動(dòng)?！緦?shí)驗(yàn)2－5】溫度對(duì)平衡的影響：2NO2

N2O4（正反應(yīng)放熱）實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：溫度升高，混合氣體顏色加深，——————————，平衡向——————方向移動(dòng)；溫度降低，混合氣體顏色變淺，————————————，平衡向——————方向移動(dòng)NO2濃度增大逆反應(yīng)NO2濃度減小正反應(yīng)V正=V逆V正V逆t1t（s）V（molL-1S-1）0T2升溫V”正=V”逆V’逆V‘正.溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響：4、催化劑對(duì)化學(xué)平衡的影響：同等程度改變化學(xué)反應(yīng)速率，V’正=V’逆，只改變反應(yīng)到達(dá)平衡所需要的時(shí)間，而不影響化學(xué)平衡的移動(dòng)。V（molL-1S-1）V正=V逆t1T(s)0V’正=V’逆催化劑對(duì)可逆反應(yīng)的影響：5、化學(xué)平衡移動(dòng)原理——勒夏特列原理原理：如果改變影響平衡的一個(gè)條件（濃度、溫度、壓強(qiáng)等），化學(xué)平衡就向減弱這種改變的方向移動(dòng)⑴、此原理只適用于已達(dá)平衡的體系⑵、平衡移動(dòng)方向?yàn)闇p弱外界條件的方向。例如：增大濃度，平衡移向減小這種濃度的方向；增大壓強(qiáng)，向減小壓強(qiáng)方向移動(dòng)。說(shuō)明：⑶、“減弱”的含義：平衡移動(dòng)的結(jié)果只是減弱了外界條件的改變，而不能完全抵消外界條件的變化量，更不會(huì)超越這種變化。①若N2的平衡濃度為amol/L，其他條件不變時(shí)，充入N2使其濃度增大到bmol/L后平衡向

方向移動(dòng)，達(dá)到新平衡后，N2的濃度為cmol/L，則a、b、c的大小為

；②若平衡體系的壓強(qiáng)為P1，之后縮小反應(yīng)體系體積使壓強(qiáng)增大到P2，此時(shí)平衡向——————方向移動(dòng)，達(dá)到新平衡后體系的壓強(qiáng)為P3，則P1、P2、P3的大小為

；③若平衡體系的溫度為T(mén)1，之后將溫度升高到T2，此時(shí)平衡向——————方向移動(dòng)，達(dá)到新平衡后體系的溫度為T(mén)3，則T1、T2、T3的大小為

。正反應(yīng)a＜c＜b正反應(yīng)P1＜P3＜P2逆反應(yīng)T1＜T3＜T2討論：反應(yīng)N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)△H<0達(dá)到化學(xué)平衡，改變下列條件，根據(jù)反應(yīng)體系中的變化填空：即：平衡移動(dòng)的結(jié)果是減弱改變而不是抵消改變。五.化學(xué)平衡常數(shù)個(gè)常數(shù)稱(chēng)為化學(xué)平衡常數(shù)簡(jiǎn)稱(chēng)平衡常數(shù)。用K表示。1.定義

對(duì)于反應(yīng):

mA+nB

pC+qDc(C)·c(D)pqc(A)·c(B)mnK=2.表達(dá)式3.單位∴K的單位為(mol·L-1)

n；

n=(p+q)-(m+n)在一定溫度下的可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，生成物平衡濃度的冪之積與反應(yīng)物平衡濃度的冪之積的比值是一個(gè)常數(shù)，這※當(dāng)濃度的單位為

mol·L-1，稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)不寫(xiě)單位

4.化學(xué)平衡常數(shù)的特點(diǎn)(1)化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與壓強(qiáng)、起始濃度、起始反應(yīng)方向均無(wú)關(guān)。(2)純固體純液體濃度固定，不能寫(xiě)在平衡關(guān)系式中。CaCO3(s)

CaO(s)+CO2(g)

例如：K=Fe3O4(s)+4H2(g)

高溫3Fe(s)+4H2O(g)c(CO2))H(c)OH(c2424K=Cr2O72-+H2O

2CrO42-+2H+K=)Cr2O72-(c)CrO42-(c2)H+(c2(3)平衡常數(shù)與方程式書(shū)寫(xiě)方法有關(guān)。K1

=K32N2+3H22NH32NH3N2+3H2N2+H2NH31232K1)H(c)N(c)NH(c23232=K2)NH(c)H(c)N(c32232=K1=1/K2K3)H(c)N(c)NH(c//2232213=K1

=1/K2

=K32③②①化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù)。若反應(yīng)方向改變，則平衡常數(shù)改變。若方程式中各物質(zhì)的系數(shù)等倍擴(kuò)大或縮小，盡管是同一反應(yīng)，平衡常數(shù)也會(huì)改變。5.化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用(1)、判斷反應(yīng)的吸放熱情況若升溫K增加，K只與溫度有關(guān)若升溫K減小，例題：不同溫度時(shí)，反應(yīng):H2(g)+I2(g)2HI(g),的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如下：△溫度623K698K763K濃度平衡常數(shù)66.954.445.9

通過(guò)改變溫度，平衡常數(shù)大小的變化趨勢(shì)可以判斷上面可逆反應(yīng)的正方向:ΔH____0<該反應(yīng)正方向?yàn)開(kāi)___反應(yīng)。該反應(yīng)正方向?yàn)開(kāi)___反應(yīng)。ΔH___0ΔH___0吸熱>放熱<(2)、判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度；K值越大，表示反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率也越大。一般來(lái)說(shuō)，反應(yīng)的平衡常數(shù)K≥105，認(rèn)為正反應(yīng)進(jìn)行得較完全；K≤10-5則認(rèn)為這個(gè)反應(yīng)的正反應(yīng)很難進(jìn)行(逆反應(yīng)較完全）。說(shuō)明:①平衡常數(shù)數(shù)值大，并不代表此溫度下反應(yīng)速率快。H2(g)+Br2===2HBr(g)K=2.2×1018298K時(shí)K也很大，但由于速度太慢，常溫時(shí)，幾乎不發(fā)生反應(yīng)。②平衡常數(shù)數(shù)值極小的反應(yīng)，說(shuō)明正反應(yīng)在該溫度下不可能進(jìn)行，如:N2+O2

2NO

K=10-30(298K)

所以常溫下用此反應(yīng)固定氮?dú)馐遣豢赡艿?。因此沒(méi)有必要在該溫度下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以免浪費(fèi)人力物力也不代表常溫下很容易發(fā)生。

Qc＜K，

Qc=K，

Qc

＞K，(3)、判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向；Qc=

[c(C)]p[c(D)]q

[c(A)]m[c(B)]n

濃度商：mA+nB

pC+qD

[c(C)]p[c(D)]q

[c(A)]m[c(B)]n

K=反應(yīng)向正方向進(jìn)行反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)反應(yīng)向逆方向進(jìn)行題解例：高爐煉鐵中發(fā)生的基本反應(yīng)如下:

FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)

已知1100℃，K=0.263

某時(shí)刻測(cè)得高爐中c(CO2)=0.025mol·L-1，c(CO)=0.1mol·L-1

在這種情況下△化學(xué)平衡常數(shù).應(yīng)用(3)此時(shí)化學(xué)反應(yīng)速率是V正______V逆(填“大于”、“小于”或“等于”)，其原因是____________________。(1)該反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)_______(填“是”或“否”)，(2)反應(yīng)向________進(jìn)行？（填“正向”或“逆向”）否正向大于略化學(xué)平衡常數(shù).應(yīng)用△Qc=

[c(CO2)][c(CO)]解：FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)=

0.025mol·L-1

0.1mol·L-1=0.025已知1100℃，K=0.263某時(shí)刻測(cè)得高爐中c(CO2)=0.025mol·L-1，c(CO)=0.1mol·L-1

QcK，反應(yīng)向正方向進(jìn)行＜返回6.化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算(1)已知初始濃度和平衡濃度求平衡常數(shù)和平衡轉(zhuǎn)化率例題1：在某溫度下，將H2(g)和I2(g)各0.1mol混合物充入10L的密閉容器中，充分反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，測(cè)得[H2]=0.0080mol/L，求：(1)反應(yīng)的平衡常數(shù)(2)其它條件不變，充入的H2(g)和I2(g)各0.2mol,求達(dá)平衡時(shí)各物質(zhì)的平衡濃度?；瘜W(xué)平衡常數(shù).計(jì)算（2）已知平衡常數(shù)和初始濃度求平衡濃度及轉(zhuǎn)化率。例題2:在2L的容器中充入1molCO和1molH2O(g),發(fā)生反應(yīng)：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)800℃時(shí)反應(yīng)達(dá)平衡,若k=1.求：（1）CO的平衡濃度和轉(zhuǎn)化率。（2）若溫度不變，上容器中充入的是1molCO和2molH2O(g)，CO和H2O(g),的平衡濃度和轉(zhuǎn)化率是多少。（3）若溫度不變，上容器中充入的是2molCO和4molH2O(g)，CO和H2O(g),的平衡濃度和轉(zhuǎn)化率是多少。（4）若溫度不變，要使CO的轉(zhuǎn)化率達(dá)到90%，在題干的條件下還要充入H2O(g)物質(zhì)的量為多少?！骰瘜W(xué)平衡常數(shù).計(jì)算起始

相同

相同

條件

途徑

C

B

D

七、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向1．自發(fā)過(guò)程(1)含義：在一定條件下，不需要借助外力作用就能自發(fā)進(jìn)行的過(guò)程．(2)特點(diǎn)①體系趨向于從

狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

狀態(tài)(體系對(duì)外部

或

熱量)．②在密閉條件下，體系有從

轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

的傾向性(無(wú)序體系更加穩(wěn)定)．高能量低能量做功放出有序無(wú)序2．化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)(1)焓判據(jù)放熱過(guò)程中體系能量

，ΔH

0，具有自發(fā)進(jìn)行的傾向，但有些吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進(jìn)行，故只用焓變判斷反應(yīng)方向不全面．降低＜(2)熵判據(jù)①熵：量度體系

程度的物理量，符號(hào)為

.②熵的大?。和N物質(zhì)，三種狀態(tài)下，熵值由大到小的順序?yàn)?/p>

．③熵判據(jù)體系的混亂度

，ΔS

0，反應(yīng)有自發(fā)進(jìn)行的傾向．但有些熵減的過(guò)程也能自發(fā)進(jìn)行，故只用熵變來(lái)判斷反應(yīng)方向也不全面．混亂S(g)＞S(l)＞S(s)增大＞S(3)復(fù)合判據(jù)——自由能變化①符號(hào)：

，單位：②公式：ΔG＝③應(yīng)用恒溫、恒壓下，判斷化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù)，不僅與焓變和熵變有關(guān)，還與溫度有關(guān)，可推出下列關(guān)系式：a．當(dāng)ΔH＜0，ΔS＞0時(shí)，ΔG

0，反應(yīng)一定自發(fā)進(jìn)行．b．當(dāng)ΔH＞0，ΔS＜0時(shí)，ΔG

0，反應(yīng)不可自發(fā)進(jìn)行．c．當(dāng)ΔH＞0，ΔS＞0或ΔH＜0，ΔS＜0時(shí)，反應(yīng)是否能自發(fā)進(jìn)行與

有關(guān)．ΔGkJ·mol－1ΔH－TΔS＜＞溫度2．能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定能實(shí)際發(fā)生嗎？提示：不一定．化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)指出的僅僅是在一定條件下化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的趨勢(shì)，并不能說(shuō)明在該條件下反應(yīng)是否實(shí)際發(fā)生，還要考慮化學(xué)反應(yīng)的快慢問(wèn)題.2．下列說(shuō)法中，正確的是(

)A．化學(xué)反應(yīng)總是伴隨著能量變化B．能夠自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)不一定都是放熱反應(yīng)C．只有放熱反應(yīng)才能夠自發(fā)進(jìn)行D．能夠自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)就一定能夠發(fā)生并完成解析：化學(xué)反應(yīng)一定伴隨能量變化，A項(xiàng)正確；吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進(jìn)行，B項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤；能夠自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)不一定能夠發(fā)生，D項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：ABΔHΔSΔH－TΔS反應(yīng)情況－＋永遠(yuǎn)是負(fù)值在任何溫度下過(guò)程均自發(fā)進(jìn)行＋－永遠(yuǎn)是正值在任何溫度下過(guò)程均非自發(fā)進(jìn)行＋＋低溫為正高溫為負(fù)低溫時(shí)非自發(fā)高溫時(shí)自發(fā)－－低溫為負(fù)高溫為正低溫時(shí)自發(fā)高溫時(shí)非自發(fā)3.焓變、熵變和溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)方向的影響C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)ΔH＝－444.3kJ·mol－1

ΔS＝－280.1J·mo