影响化学平衡的条件.
- 格式:doc
- 大小:76.00 KB
- 文档页数:11
高二化学影响化学平衡的条件【本讲主要内容】影响化学平衡的条件 1. 化学平衡移动2. 影响化学平衡的因素3. 勒沙特列原理【知识掌握】【知识点精析】 (一)化学平衡移动1. 从正、逆反应速度是否相等分析:化学平衡状态是指在一定条件下正反应速率与逆反应速率相等的动态平衡状态。
这种平衡是相对的,改变反应的某些条件,可以使正、逆反应发生不同的改变(也可能只改变正、逆反应速率的一种速率),原平衡状态被破坏,一定时间后,在新的条件下又建立新的平衡状态,这一过程就是化学平衡的移动。
*2. 从浓度商和平衡常数分析:对于一个一般的可逆反应:aA + bB cC + dD ,在平衡状态时,平衡常数K=ba d c B A D C ][][][][,浓度商Q 与K 具有相同的表达式,但其浓度(或压力)不像K 那样特指平衡态。
当Q = K 时,反应处于平衡状态; 当Q < K 时,反应向着正方向进行; 当Q > K 时,反应向着逆方向进行。
同样,欲破坏化学平衡状态,必须使Q ≠K 。
(二)影响化学平衡的因素mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)+Q (放热),△ng =p +q -(m +n)思考:若在气体混合物中充入惰性气体,对化学平衡的移动有无影响?解析:应分恒温恒压和恒温恒容两种情况进行讨论。
①恒温恒压:充入惰性气体,密闭容器的体积增大,各组分浓度同等程度降低,其效果相当于减小平衡混合物的压强,因此,平衡向反应气体体积增大方向移动。
如对合成氨反应来说,则向逆反应方向移动。
图象如下:②恒温恒容:充入惰性气体,似乎总压强增大了,但实际上容器体积不变,对平衡混合物各组成浓度不变,即原各气体分压不变,增大的惰性气体的分压与平衡体系无关,所以平衡不发生移动。
图象如图所示:注意①以上讨论适合于不与平衡混合物各组分反应的多种气体。
不一定真为惰性气体。
②如可逆反应前后气态物质总物质的量不变,则化学平衡不受压强影响,上述恒温恒压、恒温恒容两情况都不会使化学平衡移动。
化学平衡的条件与影响因素化学平衡是指化学反应达到了一种稳定状态,反应物与生成物的浓度或活性不再发生明显变化。
在化学平衡状态下,反应物和生成物之间的正反应速率相等。
化学平衡受到一定的条件和影响因素的制约。
影响化学平衡的条件1. 温度:温度的改变可以影响反应的平衡状态。
根据Le Chatelier原理,当温度升高时,平衡反应往吸热反应方向移动;当温度降低时,平衡反应往放热反应方向移动。
因此,温度的改变可以改变平衡时反应物和生成物的比例。
2. 压力(气相反应):对于气相反应,压力的改变会影响反应的平衡。
根据Le Chatelier原理,当压力增加时,平衡反应往可减少摩尔体积的方向移动;当压力减少时,平衡反应往可增加摩尔体积的方向移动。
3. 浓度(溶液反应):对于溶液反应,浓度的改变会影响反应的平衡。
根据Le Chatelier原理,当某一反应物或生成物的浓度增加时,平衡反应往减少该物质浓度的方向移动;当某一反应物或生成物的浓度减少时,平衡反应往增加该物质浓度的方向移动。
4. 催化剂:催化剂对化学平衡没有影响。
催化剂可以加速正反应和逆反应的速率,但对平衡状态的稳定性无影响。
影响化学平衡的因素1. 反应物的浓度:反应物浓度的增加会使平衡反应往生成物的方向移动,而反应物浓度的减少会使平衡反应往反应物的方向移动。
2. 反应物的活性:反应物的活性可以影响反应的平衡,活性较高的反应物更容易参与反应。
3. 反应物和生成物之间的相互作用:反应物和生成物之间的相互作用可以改变反应的平衡状态。
比如,当产物的浓度增加时,反应物与生成物之间可能发生反应,使得平衡反应往反应物的方向移动。
综上所述,化学平衡受到温度、压力、浓度和催化剂等条件的影响,同时反应物的浓度、活性和相互作用也会对反应的平衡产生影响。
理解这些条件和因素对于掌握化学平衡的基本原理和应用具有重要意义。
影响化学平衡的因素影响平衡移动的因素只有浓度、压强和温度三个。
1、在其他条件不变时,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。
2、在有气体参加或生成的反应中,在其他条件不变时,增大压强(指压缩气体体积使压强增大),平衡向气体体积减小方向移动。
3、在其他条件不变时,升高温度平衡向吸热反应方向移动。
1、浓度影响在其他条件维持不变时,减小反应物的浓度或增大生成物的浓度,有助于正反应的展开,均衡向右移动;减少生成物的浓度或增大反应物的浓度,有助于逆反应的展开均衡向左移动。
单一物质的浓度发生改变只是发生改变正反应或逆反应中一个反应的反应速率而引致正逆反应速率不成正比,而引致均衡被超越。
2、压强影响对于气体反应物和气体生成物分子数左右的可逆反应来说,当其它条件维持不变时,减小总应力,均衡向气体分子数增加即为气体体积增大的方向移动;增大总应力,均衡向气体分子数减少即为气体体积减小的方向移动。
若反应前后气体总分子数(总体积)维持不变,则发生改变应力不能导致均衡的移动。
应力发生改变通常可以同时发生改变正,逆反应速率,对于气体总体积很大的方向影响很大,比如,正反应参予的气体为3体积,逆反应参予的气体为2体积,则减小应力时正反应速率提升得更多,从而并使v正\uev逆,即为均衡向正反应方向移动;而增大应力时,则正反应速率增大得更多,均衡向逆反应方向移动。
3、温度影响在其他条件维持不变时,增高反应温度,有助于吸热反应,均衡向吸热反应方向移动;减少反应温度,有助于放热反应,均衡向放热反应方向移动。
与应力相似,温度的发生改变也就是同时发生改变正,逆反应速率,高涨总是并使正,逆反应速率同时提升,降温总是并使正,逆反应速率同时上升。
对于吸热反应来说,高涨时正,反应速率提升得更多,而导致v正\uev逆的结果;降温时放热方向的反应速率上升得也越多。
与应力发生改变相同的就是,每个化学反应都会存有一定的热效应,所以发生改变温度一定会并使均衡移动,不能发生不移动的情况。
1.化学平衡移动可逆反应的平衡状态是在一定条件下(浓度、温度、压强)建立起来的,当条件发生改变时,原平衡状态被破坏,并在新条件下建立起新的平衡。
此过程可表示为:(1)化学平衡移动:可逆反应中就化学平衡的破坏、新化学平衡的建立的过程。
(2)化学平衡移动的原因:反应条件的改变,移动的结果是正逆反应速率发生变化,平衡混合物中各组分的含量发生相应的变化。
(3)化学平衡移动的特征:○1从反应速率来看:若有v正=v逆到v正≠v逆某条件下平衡,再到这样的过程表明化学平衡发生了移动。
○2从混合物组成来看:各组分的含量从保持一定到条件改变时含量发生变化,最后在新条件下保持新的一定,同样表明化学平衡发生了移动。
(4)化学平衡移动的方向:○1若外界条件改变,引起v正>v逆时,正反应占优势,化学平衡向正反应方向移动。
○2若外界条件改变,引起v正<v逆时,逆反应占优势,化学平衡向逆反应方向移动。
○3若外界条件改变,引起v正和v逆都发生变化,如果v正和v逆能保持相等,化学平衡就没有发生移动。
2.影响化学平衡的条件参加反应的物质的性质是影响化学平衡的内在因素,影响化学平衡的外界条件主要有浓度、压强和温度等。
外界条件的改变对化学平衡的影响实质上是通过改变正、逆反应速率来实现的。
(1)浓度对化学平衡的影响○1结论:在其他条件不变的情况下,增大反应物浓度或减少生成物的浓度,都可以使化学平衡向正反应方向移动;增大生成物浓度或减少反应物的浓度,都可以使化学平衡向逆反应方向移动。
2增大反应物浓度增大生成物浓度减小反应物浓度减小生成物浓度a.由于增加固体或纯液体的浓度是常数,改变固体或纯液体的量并不影响v正、v逆的大小,所以化学平衡不移动。
b.在溶液中进行的反应,如果稀释溶液,反应浓度减小,生成物浓度也减小,v正、v逆的量减小,但减小的程度不同,总的结果使化学平衡向反应方程式中化学计量增大的方向移动。
c.在生产中适当增大廉价的反应物浓度,使化学反应向正反应方向移动,可提高价格较高原料的转化率,以降低生产成本。
第三节影响化学平衡的条件教学目标:1、使学生理解浓度、温度、压强等条件对化学平衡的影响。
2、使学生理解平衡移动原理,学会利用平衡移动原理判断平衡移动的方向。
3、使学生学会利用速率——时间图来表示平衡移动过程,培养学生识图、析图能力。
教学重点:浓度、压强、温度对化学平衡的影响。
教学难点:1、平衡移动原理的应用。
2、平衡移动过程的速率——时间图。
课时安排:3课时教学方法:1、通过演示实验,启发学生总结,归纳出浓度、温度等条件对化学平衡的影响。
2、通过外界条件对速率的影响理论的复习,从理论上使学生认识平衡移动规律。
3、通过典型例题和练习,使学生进一步理解并掌握勒夏特列原理。
实验用品:1mol/l的FeCl3溶液、1mol/L的KSCN溶液、2mol/l的NaOH溶液、蒸馏水、冷水、热水、NO2气体、大试管、小试管(3支)、烧杯教学过程:第一课时(复习引入新课)[师]在上节课我们学习了化学平衡,它的研究对象是可逆反应。
可逆反应进行的最终结果是什么?[生]达到化学平衡状态。
[问]化学平衡状态有哪些特点?[生]1、同种物质的正反应速率等于逆反应速率;2、各组分的浓度保持不变;3、动态平衡。
[问]可逆反应达到平衡后,若外界条件的改变引起正、逆反应速率不相等,那么此平衡状态还能维持下去吗?[生]不能。
[师]对。
此时原平衡将被破坏,反应继续下去,直到再次达到平衡。
这种旧的化学平衡被破坏,新的化学平衡建立的过程,叫做化学平衡的移动。
我们学习化学平衡,并不是使某种可逆反应保持原有的平衡状态,而是为了利用外界条件的改变,使化学平衡向有利的方向移动。
这节课我们就学习影响化学平衡的条件。
[板书]第三节影响化学平衡的条件一、浓度对化学平衡的影响[问]影响化学反应速率的外界条件有哪些?[生]浓度、压强、温度、催化剂[师]反应物浓度的改变能引起反应速率的改变,那么能否引起化学平衡引动呢?下面我们来通过具体实验来说明这个问题。
[演示实验2——3] 第一步教师分别举起0.01mol/lFeCl3溶液和0.01mol/lKSCN (硫氰化钾)溶液的试剂瓶。
请同学们观察颜色[生] FeCl3 溶液呈黄色,KSCN溶液呈无色。
[师]第二步:在一个小烧杯里混合10ml0.01mol/lFeCl3溶液和10ml0.01mol/lKSCN 溶液,问学生看到了什么现象?[生]溶液立即变成血红色。
[师]生成了血红色的溶液说明它们发生了反应,生成了一种叫硫氰化铁的物质。
这是一个可逆反应。
[板书]FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+KCl把该红色溶液稀释后平均分入3支小试管中(大试管中留少量溶液用于比较颜色变化)。
在第一支试管中加入少量1mol’lFeCl3溶液,在第二支试管中加入少量1mol/lKSCN溶液。
观察颜色变化。
[问]有何变化?这说明什么问题?由此我们可以得到什么结论?[启发]红色的深浅由谁的多少决定/[学生讨论并总结]红色加深是因为生成更多的Fe(SCN)3,这说明增大反应物浓度,会使化学平衡向正反应方向移动。
[设问]如果我们在稀释后的溶液中加入NaOH溶液,又会有什么现象?(第四步)在第三支小试管中滴加NaOH溶液。
[生]有红褐色沉淀生成,溶液颜色变浅。
[师]红褐色沉淀是由Fe3+与OH-结合生成的。
那么,溶液颜色变浅又如何解释?[生]生成沉淀使Fe3+浓度降低,化学平衡逆向移动,Fe(SCN)3浓度降低,红色变浅。
[师]通过实验,我们可以得出这样的结论:增大反应物的浓度使化学平衡正向移动,减小反应物浓度化学平衡逆向移动。
那么,增大或减小生成物浓度,平衡将如何移动?[生]增大生成物浓度,化学平衡逆向移动;减小生成物浓度,化学平衡正向移动。
[板书]1、结论:在其它条件不变时,增大反应物浓度或减小生成物浓度,都使化学平衡向正反应方向移动;减小反应物浓度或增大生成物浓度,都使化学平衡向逆反应方向移动。
[问]浓度对化学平衡的影响如何从浓度对速率的影响来解释?[师]一个可逆反应达平衡时,对于同一反应物或生成物,正反应速率等于逆反应速率,即消耗速率等于生成速率,那么,增大某一反应物的浓度的瞬间,正反应速率和逆反应速率如何变化?还是否相等?逆反应速率的大小取决于那种物质浓度的大小?[生]生成物浓度的大小。
[师]在增大Fe3+浓度的瞬间,Fe(SCN)3浓度和SCN-浓度不变,所以Fe3+的生成速率不变,但Fe3+浓度的增大会使Fe3+的消耗速率瞬间增大,导致正反应速率大与逆反应速率,平衡发生移动。
在平衡移动的过程中,生成物浓度逐渐增大,使逆反应速率逐渐增大,反应物逐渐减小,使正反应速率逐渐减小,直至正反应速率再次等于逆反应速率,达到新的平衡状态。
[板书]2、浓度改变速率改变3、速率—时间图多媒体课件播放速率——时间图,学生观看。
[分组讨论]以上平衡移动的速率——时间图象有何特点?①改变反应物的浓度,只能使正反应速率瞬间正大或减小,改变生成物的浓度,只能使逆反应速率瞬间增大或减小。
②只要正反应速率在上面,即V正’〉V逆’。
化学平衡一定向正反应方向移动。
③只要是增大浓度,不论增大反应物浓度,还是增大生成物浓度,新平衡状态下的反应速率一定大与原平衡状态;减小浓度,新平衡条件下的速率一定小于原平衡状态。
[练习]1、可逆反应H2O(g)+C(s)CO(g)+H2(g)在一定条件下达平衡状态,改变下列条件,能否引起平衡移动?CO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浓度答案: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[问]加入更多的碳为什么平衡不移动?[生]因为增加碳的用量并不能改变其浓度,不能改变反应速率。
[师]对。
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。
以上我们讨论了改变反应物浓度时,平衡移动的方向问题,那么改变反应物浓度时,各反应物转化率有何变化?[练习]2、500℃时,在密闭容器中进行下列反应:H2O(g)+CO(g)CO2(g)+H2(g),起始只放入CO和水蒸气,其浓度均为4mol/l,平衡时,CO和水蒸气均为1 mol/l,达平衡后将水蒸气浓度增至3 mol/l,两次平衡状态下的H2O(g)和CO转化率(温度不变)如何变化?结论:增大一种反应物的浓度,会提高另一种反应物的转化率,而本身转化率降低。
第二课时[引言]从上节课的学习我们知道,改变一种反应物或生成物的浓度,可以引起平衡移动。
那么,压强、温度的改变是否也能引起平衡的移动?我们这节课来研究这些问题。
[师]对于有气体参加的反应来说,当其它条件不变时,增大压强,对化学反应速率有何影响?[生]反应速率增大[问]对于任何一个反应,增大压强都会引起速率增大吗?[生]对没有气体参加或生成的反应无影响。
[师]对。
增大压强时,几乎不能改变固体或液体的浓度,因此,对于反应体系无气体的反应,不会改变速率。
如果该反应已经达平衡,改变压强也不会引起平衡移动。
那么,对于体系有气体的反应,是否一定引起平衡移动呢?下面我们来看两个反应。
[投影]①N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ②2HI(g)H2(g)+I2(g) [师]请同学们阅读课本内容,分析增大压强平衡是否移动?[生]阅读后得出结论;第一个反应平衡向正反应方向移动。
第二个平衡不移动。
[师]结论很正确。
那么,什么样的反应改变压强平衡移动?什么样的反应平衡不移动?上面两个反应有什么特点?[生]第一个正反应是气体体积缩小的反应,第二个反应前后气体体积不变。
[板书]1、结论;对于体系有气体,且反应前后体积有变化的可逆反应,增大压强,使化学平衡向气体体积缩小的方向移动;减小压强,使化学平衡向气体体积增大的方向移动;对于反应前后气体体积无变化的反应,改变压强化学平衡不移动。
[板书]2、速率——时间图[师]请大家根据得出的结论,做下面的练习题。
[投影练习]下列反应达到化学平衡时,增大压强,平衡是否移动?若移动,向哪个方向移动?① 2NO(g)+O2(g)2NO2(g)②H2O(g)+CO(g) CO2(g)+H2(g)③H2O(g)+C(s) CO(g)+H2(g)④CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)⑤H2S(g) H2(g)+S(s)答案:①正向移动②不移动③逆向移动④逆向移动⑤不移动[问]对于反应②和⑤,增大压强时,平衡虽然没有移动,但正、逆反应速率有无变化?[生]有变化。
均增大[师]增大倍数是否相同?[生]相同。
[问]对于反应①,增大压强的瞬间,正、逆放反应速率均增大,但增大的倍数不同,正反应速率增大的倍数大于逆反应速率增大的倍数;对于反应③,增大压强时,正、逆反应速率均增大,逆反应速率增大的倍数大于正反应速率增大的倍数。
[过渡]从上面的分析可知,改变一种反应物或生成物的浓度,一定会引起平衡移动,而改变压强却不一定能引起平衡移动。
若改变温度是否会引起平衡移动呢?下面我们通过实验来得出结论。
[板书]三、温度对化学平衡的影响[师]通常情况下,没有纯净的红棕色气体,而是与无色的N2O4共存,在NO2气体中存在下列平衡[板书]2NO2(g)N2O4(g)(正反应为放热反应)[讲述]一个可逆反应,正反应为放热反应,逆反应必为吸热反应,对于该反应,在升高或降低温度时,如果平衡向正反应方向移动,我们会看到什么现象?[生]混合气体颜色变浅。
[师]如果平衡向逆反应方向移动呢?[生]混合气体颜色变深。
[演示实验]把装有NO2和N2O4混合气体的联体烧瓶分别放入盛热水和冷水的烧杯中,大家注意观察颜色变化。
[生]热水中的烧瓶气体颜色变深,而冷水中的烧瓶气体颜色变浅。
[问]由此我们可以得出什么结论?(学生回答)[板书]1、结论:在其他条件不变的情况下,升高温度,化学平衡向吸热方向移动;降低温度,化学平衡向放热方向移动。
[师]升高温度,正反应速率和逆反应速率均会增大,但从化学平衡的角度来看,谁增大的幅度更大一些?[生]逆反应速率[问]降低温度,谁速率降低幅度更大?[生]逆反应速率[师]请大家根据改变温度时,正、逆反应速率的变化,画出正反应为放热反应和正反应为吸热反应两种情况下,升高和降低温度时,平衡移动过程的速率——时间图。
[板书]2、时间——速率图[讲述]我们知道,影响化学反应速率的因素除浓度、压强、温度外,还有催化剂,但大量实验事实证明,催化剂只能同等程度地加快正、逆反应速率,缩短达到平衡所用的时间,却不能改变平衡移动。
[投影练习]1、对于任何一个平衡体系,采取以下措施一定会引起平衡移动的是()A、加入一种反应物B、增加体系的压强C、升高温度D、使用催化剂2、在高温下,反应2HBr(g)H2(g)+Br2(g)(正反应为吸热反应)达平衡时,要使混合气体颜色加深,可采取的方法是()A、减小压强B、缩小体积C、升高温度D、增大H2的浓度3、一定量的混合气体在密闭容器中发生如下反应:mA(g)+nB(g) PC(g),达平衡后,温度不变,将气体体积缩小到原来的1/2,当达到新的平衡时,C的浓度为原来的1.8倍,则下列说法正确的是()A、m+n>pB、A的转化率降低C、平衡向正反应方向移动D、C的体积分数增加。