高中化學(xué) 2.2《化學(xué)反應(yīng)的限度》2同課異構(gòu)課件 魯科版選修4.ppt

第2章 化學(xué)反應(yīng)的方向、限度與速率,第2節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的限度,該反應(yīng)在一定條件下是不可能進(jìn)行完全的，即存在一定的限度，而反應(yīng)的限度的大小對(duì)于生產(chǎn)和生活實(shí)際有著直接影響。因此僅研究化學(xué)反應(yīng)的方向是不夠的，還需要關(guān)注化學(xué)反應(yīng)的限度問(wèn)題。怎樣定量描述化學(xué)反應(yīng)的限度呢？化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率受到哪些因素的影響？,什么叫化學(xué)平衡狀態(tài)？化學(xué)平衡有哪些特點(diǎn)？,在研究了大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，人們發(fā)現(xiàn)可以用化學(xué)平衡常數(shù)來(lái)定量描述化學(xué)反應(yīng)的限度。,1、可逆反應(yīng),定義：在相同條件下同時(shí)向正、反兩個(gè)方向進(jìn)行的反應(yīng)稱(chēng)可逆反應(yīng)。,交流 · 研討,下列說(shuō)法是否正確： 1、氫氣在氧氣中燃燒生成水，水在電解時(shí)生成氫氣和氧氣，H2+O2=H2O是可逆反應(yīng)。 2、硫酸銅晶體加熱變成白色粉末，冷卻又變成藍(lán)色，所以無(wú)水硫酸銅結(jié)合結(jié)晶水的反應(yīng)是可逆反應(yīng)。 3、氯化銨加熱變成氨氣和氯化氫氣體，兩種氣體又自發(fā)變成氯化銨，氯化銨的分解是可逆反應(yīng)。,1、可逆反應(yīng),可逆反應(yīng)的特點(diǎn)： （1）不能進(jìn)行到底，有一定限度 （2）正反兩個(gè)方向的反應(yīng)在同時(shí)進(jìn)行 （3）一定條件下，正逆反應(yīng)達(dá)平衡,1、可逆反應(yīng),人們利用可逆反應(yīng)進(jìn)行化工生產(chǎn)時(shí)要同時(shí)考慮兩個(gè)因素： 反應(yīng)進(jìn)行的速率和反應(yīng)進(jìn)行的限度。 化學(xué)反應(yīng)限度決定原料利用率和產(chǎn)品的產(chǎn)率，因此，研究可逆反應(yīng)，提高化學(xué)反應(yīng)的限度具有重要意義。,2、化學(xué)平衡,定義：在一定條件下可逆反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí)，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)物和生成物的濃度不再發(fā)生變化，這種狀態(tài)稱(chēng)為化學(xué)平衡狀態(tài)，簡(jiǎn)稱(chēng)化學(xué)平衡。,要點(diǎn)：對(duì)象可逆反應(yīng) 條件一定條件下，V正=V逆 特征各成份的濃度不再變化,特點(diǎn),動(dòng)化學(xué)平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡 V正V逆0；,定反應(yīng)混合物中各組成的濃度 保持不變；,變當(dāng)外界條件（C、P、T）改變 時(shí)，V正V逆 ，平衡發(fā)生改變,2、化學(xué)平衡,練習(xí),1、N2+3H2 2NH3反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（ ） A、N2和H2不再化合了 B、N2、H2、NH3的濃度相等 C、平衡建立前體系的總質(zhì)量在不斷變化而平衡建立后體系的總質(zhì)量就不再變了 D、N2、H2、NH3的濃度保持不變,D,2、在一定溫度下，可逆反應(yīng)： A(g)+3B(g) 2C(g)達(dá)到平衡的標(biāo)志是( ) A.A生成的速率與C分解的速率相等 B.A、B、C的濃度不再變化 C.單位時(shí)間生成n molA同時(shí)消耗3n molB D.A、B、C的分子數(shù)之比為1：3：2,BC,3、在一定溫度下反應(yīng)A2(g) + B2(g) 2AB(g) 達(dá)到平衡的標(biāo)志是（ ）,C,A、單位時(shí)間生成1moLA2的同時(shí)生成1moL的B2,B、容器內(nèi)的總物質(zhì)的量不隨時(shí)間變化,C、單位時(shí)間生成2moLAB的同時(shí)生成1moL的B2,D、單位時(shí)間生成1moLA2的同時(shí)消耗2moL的2AB,【交流.研討一】測(cè)量獲得反應(yīng)H2(g)I2(g) 2HI (g) ，在698.6K或798.6K時(shí)各物質(zhì)的初始濃度和平衡濃度，結(jié)果如下表,54.50,54.43,54.16,54.33,8.298,8.306,8.271,1 請(qǐng)根據(jù)表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算平衡時(shí) 的值，將計(jì)算結(jié)果填入表中。,54.62,【交流.研討一】測(cè)量獲得反應(yīng)H2(g)I2(g) 2HI (g) ，在698.6K或798.6K時(shí)各物質(zhì)的初始濃度和平衡濃度，結(jié)果如下表,54.50,54.43,54.16,54.33,8.298,8.306,8.271,請(qǐng)分析計(jì)算所得數(shù)據(jù)，尋找其中的規(guī)律。 （1）請(qǐng)分析計(jì)算所得的數(shù)據(jù)，回答在相同溫度下數(shù)據(jù)大小有何特點(diǎn)？ （2）該常數(shù)大小與反應(yīng)的初始濃度大小有無(wú)關(guān)系？,54.62,【交流.研討一】測(cè)量獲得反應(yīng)H2(g)I2(g) 2HI (g) ，在698.6K或798.6K時(shí)各物質(zhì)的初始濃度和平衡濃度，結(jié)果如下表所示,2 請(qǐng)分析計(jì)算所得數(shù)據(jù)，尋找其中的規(guī)律。 （3）由1、2、3組所給的初始濃度數(shù)據(jù)判斷剛開(kāi)始時(shí)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向？由4、5兩組所給的初始濃度數(shù)據(jù)判斷剛開(kāi)始時(shí)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向？由此你能否得出該常數(shù)與化學(xué)反應(yīng)方向的關(guān)系？,54.50,54.62,54.43,54.16,54.33,【交流.研討一】測(cè)量獲得反應(yīng)H2(g)I2(g) 2HI (g) ，在698.6K或798.6K時(shí)各物質(zhì)的初始濃度和平衡濃度，結(jié)果如下表所示,2 請(qǐng)分析計(jì)算所得數(shù)據(jù)，尋找其中的規(guī)律。 （4）由前5組平衡濃度的數(shù)據(jù)判斷建立的平衡狀態(tài)相同嗎？你能否得出該常數(shù)與建立的平衡狀態(tài)有無(wú)關(guān)系？由此你能得到什么結(jié)論？,54.50,54.62,54.43,54.16,54.33,【交流.研討一】測(cè)量獲得反應(yīng)H2(g)I2(g) 2HI (g) ，在698.6K或798.6K時(shí)各物質(zhì)的初始濃度和平衡濃度，結(jié)果如下表,54.50,54.43,54.16,54.33,8.298,8.306,8.271,2 請(qǐng)分析計(jì)算所得數(shù)據(jù)，尋找其中的規(guī)律。 （5）縱觀以上8組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，你還能得到什么結(jié)論？,54.62,規(guī)律小結(jié),通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出： (1)溫度相同時(shí)，達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài) 為一常數(shù)； (2)這個(gè)常數(shù)與反應(yīng)的起始濃度大小無(wú)關(guān)； (3)這個(gè)常數(shù)與正向建立還是逆向建立平衡無(wú)關(guān)即與平衡建立的過(guò)程無(wú)關(guān)。 (4)同一溫度下可以有多個(gè)平衡狀態(tài)，但平衡時(shí)只有一個(gè)常數(shù)。 (5) 溫度不同，平衡時(shí)常數(shù)大小不同。,不管H2 I2和HI的初始濃度是多大，只要保持反應(yīng)體系的溫度不變，達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)后， 總是一個(gè)常數(shù)。,一、化學(xué)平衡常數(shù),K =,1 化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式,含義：在一定溫度時(shí)，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，生成物平衡濃度系數(shù)次方之積與反應(yīng)物平衡濃度系數(shù)次方之積的比值是一個(gè)常數(shù)，這個(gè)常數(shù)稱(chēng)為化學(xué)平衡常數(shù)簡(jiǎn)稱(chēng)平衡常數(shù)。,單位：（molL-1）c+d-a-b,如果反應(yīng)中有固體和純液體參加，它們的濃度不應(yīng)寫(xiě)在平衡關(guān)系式中，因?yàn)樗鼈兊臐舛仁枪潭ú蛔兊模瘜W(xué)平衡關(guān)系式中只包括氣態(tài)物質(zhì)和溶液中各溶質(zhì)的濃度。如： CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) K=CO2 CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l) K=CO/(CO2H2),書(shū)寫(xiě)平衡常數(shù)關(guān)系式的注意事項(xiàng),鞏固練習(xí),1 請(qǐng)寫(xiě)出下列反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式,2 平衡常數(shù)K的意義 平衡常數(shù)的大小反映了化學(xué)反應(yīng)可能進(jìn)行的程度(即反應(yīng)的限度），平衡常數(shù)的數(shù)值越大，說(shuō)明反應(yīng)進(jìn)行得越完全。,一般來(lái)說(shuō)，如果一個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)大于105，通常認(rèn)為反應(yīng)可進(jìn)行得比較完全，相反，如果一個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)小于在10-5，則認(rèn)為這個(gè)反應(yīng)很難進(jìn)行。,【交流.研討二】寫(xiě)出下表中各反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式。并討論下面的問(wèn)題,（1）對(duì)于一個(gè)反應(yīng)，其平衡常數(shù)的表達(dá)式是唯一的嗎？平衡常數(shù)的表達(dá)式與哪些因素有關(guān)？ （2）對(duì)于一個(gè)反應(yīng)，其正反應(yīng)和逆反應(yīng)的平衡常數(shù)之間有什么關(guān)系？,（3）我們將物質(zhì)的量濃度單位為mol·L-1 帶入化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式，可得到K的單位。請(qǐng)寫(xiě)出上表中三個(gè)反應(yīng)的K的單位，并由所得結(jié)果分析K的單位與反應(yīng)的化學(xué)方程式之間有什么關(guān)系。,mol·L-1,(mol·L-1)2,3.平衡常數(shù)的有關(guān)規(guī)律,1 同一個(gè)可逆反應(yīng)，平衡常數(shù)的表達(dá)式不是唯一的，它與化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)方式有關(guān)。書(shū)寫(xiě)方式不同，各反應(yīng)物、生成物的系數(shù)不同，平衡常數(shù)表達(dá)式就不同。每個(gè)化學(xué)方程式都有自己的平衡常數(shù)表達(dá)式及相應(yīng)的平衡常數(shù)。 2 對(duì)于同一個(gè)反應(yīng)，正反應(yīng)和逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)。 3 平衡常數(shù)的單位與化學(xué)方程式表示形式相對(duì)應(yīng)。,4. 化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用,aA+bB cC+dD,K =,Q =,濃度商,當(dāng)QK時(shí)，,反應(yīng)會(huì)逆向進(jìn)行達(dá)到平衡。,反應(yīng)為平衡狀態(tài)。,反應(yīng)要正向進(jìn)行達(dá)到平衡。,在某溫度下，某時(shí)刻反應(yīng)是否達(dá)平衡，可用該時(shí)刻濃度商Q與K比較大小來(lái)判斷。,當(dāng)Q = K時(shí)，,當(dāng)Q K時(shí)，,對(duì)于可逆反應(yīng)達(dá)到平衡后各物質(zhì)的濃度變化關(guān)系，在計(jì)算中注意：,（2）生成物：平衡濃度=初始濃度+轉(zhuǎn)化濃度 生成物D: D = c0(D) +c(D),（3）各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化濃度之比等于它們?cè)诨瘜W(xué)方程式中相應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。c(A):c(D)=a:d,（1）反應(yīng)物：平衡濃度=初始濃度-轉(zhuǎn)化濃度； 反應(yīng)物A: A=c0(A) - c(A),5、與平衡常數(shù)有關(guān)的計(jì)算,例:合成氨的反應(yīng)N2+3H22NH3在某溫度下各物質(zhì)的平衡濃度是:N2=3mol·L-1, H2=9mol·L-1,NH3 =4mol·L-1求該反應(yīng)的平衡常數(shù)和N2、H2的初始濃度。,解：求平衡常數(shù)K Kc=NH32/(N2H23)=16/(3×93)=7.32×10-3 求N2、H2的初始濃度。 N2 + 3H2 2NH3 初始(mol·L-1) 變化(mol·L-1) 2 6 4 平衡(mol·L-1) 3 9 4,(3+2) (9+6) 0,0.675,1.在某溫度下，可逆反應(yīng)： mA(g)+nB(g) pC(g) + qD(g)的平衡常數(shù)為，下列說(shuō)法正確的是（ ） .越大，達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行的程度越大 .越小，達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大 .隨反應(yīng)物濃度改變而改變 .隨溫度改變而改變,AD,用平衡常數(shù)來(lái)表示反應(yīng)的限度有時(shí)不夠直觀，常用平衡轉(zhuǎn)化率來(lái)表示反應(yīng)限度。,表達(dá)式：反應(yīng)物A的平衡轉(zhuǎn)化率：,二、平衡轉(zhuǎn)化率,定義：平衡時(shí)已轉(zhuǎn)化了的某反應(yīng)物的量與轉(zhuǎn)化前該反應(yīng)物的量之比。,例：反應(yīng)CO+H2OH2+CO2在773K時(shí)平衡常數(shù)K=9，如反應(yīng)開(kāi)始時(shí)C(H2O)=C(CO)=0.020mol·L-1求CO的轉(zhuǎn)化率。 解： CO + H2O H2+CO2 初始 0.02 0.02 0 0 變化 x x x x 平衡 0.02-x 0.02-x x x K=x/(0.02-x)2=9 x/(0.02-x)=3 解得 x=0.015mol·L-1 轉(zhuǎn)化率=(0.015/0.020)×100=75,(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,注：溫度一定時(shí)，對(duì)于一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，平衡常數(shù)雖然一定，但不同的反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率可能不同。不能脫離具體的反應(yīng)物談平衡轉(zhuǎn)化率。,（1） 1.92,（2） 0.3mol/L,（3） 80%,(2)已知平衡轉(zhuǎn)化率和初始濃度求平衡常數(shù),（1） 2.25,（2） 60%,（1） 1,（2） 61.3%,（3）已知平衡常數(shù)和初始濃度求平衡濃度及轉(zhuǎn)化率。,（ A） 0.004、0.006 60%,2NO2(g) N2O4(g) H=57.2kJ·mol-1 紅棕色 無(wú)色,溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響,溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響,2NO2(g) N2O4(g),紅棕色,無(wú)色,H 57.2kJ.mol-1,2NO2(g) N2O4(g) H=57.2kJ·mol-1 紅棕色 無(wú)色,減小,正向,增大,逆向,溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響,正 向,正 向,升高溫度，平衡向吸熱方向移動(dòng)； 降低溫度，平衡向放熱方向移動(dòng)。,交流 研討,溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響是通過(guò)改變平衡常數(shù)實(shí)現(xiàn)的。,交流 研討,在一定體積的 密閉容器中，反應(yīng)CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g) 的化學(xué)平衡常數(shù)和溫度的關(guān)系如下表：,回答下列問(wèn)題： (1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K= 。 (2)該反應(yīng)的正反應(yīng)為 反應(yīng)(填”吸熱”或”放熱”)。 (3)某溫度下,平衡濃度符合下式： c(CO2)c(H2) =c(CO) c(H2O)，可判斷此時(shí)的溫度為 。,吸熱,830,遷移 應(yīng)用,正 向,逆 向,請(qǐng)根據(jù)反應(yīng) Fe3+(aq) + 3SCN-(aq) Fe(SCN)3(aq)的平衡常數(shù)K 與 濃度商Q = 的關(guān)系,討論改變反應(yīng)物或生成物濃度對(duì)化學(xué) 平衡的影響。,Q K,Q K,交流 研討,請(qǐng)根據(jù)提供的試劑和儀器，按照設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn) 方案證明上述預(yù)測(cè)。 試劑：0.01 mol·L-1 FeCl3溶液、0.03 mol·L-1KSCN溶液、 1mol·L-1 FeCl3溶液、1mol·L-1KSCN溶液 儀器：膠頭滴管、點(diǎn)滴板等,溶液呈血紅色后加深,溶液呈血紅色后加深,正向移動(dòng),正向移動(dòng),改變濃度，若QK，平衡逆向移動(dòng)。,濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響,Fe3+3SCN- Fe(SCN)3,2、濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響,結(jié)論：(其它條件不變的情況下）,向正反應(yīng)方向移動(dòng),向逆反應(yīng)方向移動(dòng),向逆反應(yīng)方向移動(dòng),向正反應(yīng)方向移動(dòng),濃度對(duì)化學(xué)平衡影響的原因,改變了濃度商(Q)，使QK,進(jìn)而影響化學(xué)平衡,濃度對(duì)平衡影響的適用范圍：,只適用于氣體或溶液,說(shuō)明： 改變純固體、純液體的量對(duì)化學(xué)平衡無(wú)影響。,2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) H = _ 197.8kJ·mol-1 是硫酸制造工業(yè)的基本反 應(yīng)。在生產(chǎn)中通常采用通入過(guò)量的空氣的方法。為什么？,提高O2在原料氣中的比例，使SO2的平衡轉(zhuǎn)化率提高，從而降低生產(chǎn)成本。,原平衡狀態(tài),新平衡狀態(tài),平 衡 移 動(dòng),濃度 借助Q與K的相對(duì)大小進(jìn)行判斷,溫度 溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響是 通過(guò)改變平衡常數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,三支針筒中均抽入10mlNO2氣體，將針筒前端閉。 原理：N2O4 2NO2 （1）將第二支針筒活塞迅速推至5ml處（現(xiàn)象如下圖中 a b c 所示） （2）將第三支針筒活塞迅速拉至20ml處。（現(xiàn)象如下圖中 A1 b1 c1 所示） 請(qǐng)觀察針筒中氣體顏色變化，并嘗試用化學(xué)平衡移動(dòng)的觀點(diǎn)進(jìn)行解釋。,a1,b1,c1,觀察.思考,b,c,a,再如：,向氣體體積縮小的方向移動(dòng),向氣體體積增大的方向移動(dòng),N2(氣) + 3H2 (氣) 2NH3(氣),4500C時(shí)N2與H2反應(yīng)合成NH3的數(shù)據(jù),分析：,B：減小壓強(qiáng)，會(huì)使化學(xué)平衡向著氣體體積增大的方向移動(dòng)。,3、壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡的影響,結(jié)論: (在其它條件不變的情況下),(對(duì)于反應(yīng)前后氣體體積改變的反應(yīng)),A：增大壓強(qiáng)，會(huì)使化學(xué)平衡向著氣體體積縮小的方向移動(dòng)。,(對(duì)于反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)),C: 改變壓強(qiáng)，化學(xué)平衡不移動(dòng)。,早在1888年，法國(guó)科學(xué)家勒夏特列就發(fā)現(xiàn)了這其中的規(guī)律，并總結(jié)出著名的勒夏特列原理，也叫化學(xué)平衡移動(dòng)原理：改變影響化學(xué)平衡的一個(gè)因素，平衡將向能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。,精題點(diǎn)撥,在一定條件下,反應(yīng)CO + NO2 CO2 + NO達(dá)到平衡后，降低溫度，混合氣體的顏色變淺。下列判斷正確的是( ) A. 正反應(yīng)為吸熱反應(yīng) B. 正反應(yīng)為放熱反應(yīng) C. CO的平衡轉(zhuǎn)化率降低 D. 各物質(zhì)的濃度不變,B,2已知化學(xué)反應(yīng)2A(?)+B(g) 2C(?)達(dá)到平衡，當(dāng)增大壓強(qiáng)時(shí)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則 ( ) AA是氣體，C是固體 BA、C均為氣體 CA、C均為固體 DA是固體，C是氣體,1某一化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)物和生成物都是氣體，改變下列條件一定能使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是 ( ) A增大反應(yīng)物濃度 B減小反應(yīng)容器的體積 C增大生成物濃度 D升高反應(yīng)溫度,A,D,3.關(guān)節(jié)炎病因是在關(guān)節(jié)滑液中形成尿酸鈉晶體，尤其在寒冷季節(jié)易誘發(fā)關(guān)節(jié)疼痛。其化學(xué)機(jī)理為： HUr + H2O Ur -+ H3O+ 尿酸 尿酸根離子 Ur-(aq)+Na+(aq) NaUr(s) 下列對(duì)反應(yīng)敘述中正確的是( ) A. 正反應(yīng)的H0 B. 正反應(yīng)的H0 C. 升高溫度，平衡正向移動(dòng) D. 降低溫度，平衡正向移動(dòng),BD,4.在一定條件下，反應(yīng)H2(g)+Br2(g) 2HBr(g) 的H0，達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)且其它條件不變時(shí)： (1)如果升高溫度,平衡混合物的顏色 ； (2)如果在體積固定的容器中加入一定量的氫氣，化學(xué)平衡 移動(dòng)，Br2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率 (變大、變小或不變)。,5.鉻酸鉀(K2CrO4)與重鉻酸鉀(K2Cr2O7)有如下轉(zhuǎn)化: 2CrO42-+ 2H+ Cr2O72- + H2O 黃色 橙紅色 已知重鉻酸鉀的稀溶液呈橙紅色。 (1)向重鉻酸鉀的稀溶液中加入NaOH，溶液呈 色； (2)向 (1)的溶液中再加入過(guò)量的H2SO4，溶液呈 色； (3)向重鉻酸鉀的稀溶液中加入Ba(NO3)2溶液(BaCrO4為 黃色沉淀),則平衡向 移動(dòng)(填“左”或“右”)。,變深,正向,變大,黃,橙紅,左,