2.2.3 影響化學平衡的因素 課件高二上學期化學人教版（2019）選擇性必修1

第二節(jié)

化學平衡

影響化學平衡的因素人教版2019選擇性必修一

第二章

化學反應速率與化學平衡1、打開一罐可樂，看到大量氣泡冒出。2、人在CO中毒之后需要轉移至空曠通風氧氣充足的地方（已知化學方程式（中毒原理）：HbO2+CO?HbCO+O2），想一想這是什么原理呢？真實情境

化學平衡狀態(tài)有哪些特征？條件改變，平衡如何變化？是否像影響速率因素一樣變化？逆等動定變溫故知新化學平衡1

v正

=v逆平衡改變v正

≠v逆化學平衡2v正′=v逆′條件改變新平衡一定時間原平衡平衡被破壞一、化學平衡的移動1.概念理解任何可逆反應的終極目標都是使Q=K，即達到平衡

化學平衡的移動如何通過改變條件打破舊平衡？v正＞v逆平衡正移v正＜v逆平衡逆移v正＝

v逆平衡不移動(1)速率判斷：2.平衡移動判斷方法Q＜K，反應向正方向進行Q=K，反應達到平衡狀態(tài)Q

＞K，反應向逆方向進行對于一般的可逆反應：mA(g)＋nB(g)?pC(g)＋qD(g)(2)濃度商判斷：條件改變二、影響化學平衡的因素1.濃度對化學平衡的影響【實驗2-1】實驗原理實驗步驟

Fe3++3SCN-Fe(SCN)3二、影響化學平衡的因素1.濃度對化學平衡的影響【實驗2-1】二、影響化學平衡的因素1.濃度對化學平衡的影響【實驗2-1】實驗原理實驗步驟

Fe3++3SCN-Fe(SCN)3對照組紅色加深紅色變淺(1)在上述實驗中，化學平衡狀態(tài)是否發(fā)生了變化?你是如何判斷的?你是從哪些實驗現(xiàn)象判斷化學平衡發(fā)生了移動的？【思考與討論】試管編號bc操作少量鐵粉4滴1mol·L-1KSCN現(xiàn)象溶液紅色明顯變淺溶液紅色明顯加深結論

實驗結論：其他條件不變時，減小反應物的濃度，平衡向逆反應方向移動。其他條件不變時，增大反應物的濃度，平衡向正反應方向移動。探究濃度對化學平衡的影響【實驗2-1】(2)反應物或生成物濃度的改變是怎樣影響化學平衡狀態(tài)的?(3)在一定溫度下，當可逆反應達到平衡時，若濃度商增大或減小，化學平衡狀態(tài)是否會發(fā)生變化?如何變化?可以從哪些角度研究濃度對化學平衡的影響？【思考與討論】原因分析：從K與Q的角度Fe3＋＋3SCN－

Fe(SCN)3K=

Q>K平衡向逆反應方向移動滴入KSCN:加入Fe:

Q<K平衡向正反應方向移動①減小c(生成物)增大c(反應物)

平衡向

方向移動②減小c(反應物)增大c(生成物)平衡向

方向移動Q

，Q

KQ

，Q

K圖像表征：從v正與v逆的角度Fe3＋＋3SCN－

Fe(SCN)3圖像表征：從v正與v逆的角度Fe3＋＋3SCN－

Fe(SCN)3討論1：對于該反應達到平衡時，按以上方法分析以下情況，化學平衡將如何移動？（1）增大生成物濃度（2）減小生成物濃度平衡向正反應方向移動平衡向逆反應方向移動●●v'正v'逆v'正=v'逆●●v'正v'逆增大反應物的濃度減小生成物的濃度●●v'正v'逆●●v'正v'逆增大生成物的濃度減小反應物的濃度v'正=v'逆v'正=v'逆v'正=v'逆●vt0●v正v逆t1vt0●●v正v逆t1vt0●●v正v逆t1vt0●●v正v逆t1v'正>v'逆Q<Kv'逆>v'正Q＞K注意：1、增大反應物濃度（或增大生成物濃度），新舊平衡比較：

v正’=v

逆’

＞

v正=v

逆

減小反應物濃度（或減小生成物濃度），新舊平衡比較：

v正’=v

逆’

＜

v正=v

逆

2、固體、純液體（水）濃度為常數(shù)，其量的增減不影響v正、v

逆

故平衡不移動。(不會)思考：

C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)（恒T、V）增大C的用量，平衡會移動嗎？3、“濃度”是指與反應有關的氣體或溶液中實際參加反應的離子的濃度。(1)10mL0.01mol/LFeCl3+10mL0.01mol/LKSCN(2)10mL0.01mol/LFeCl3+10mL0.01mol/LKSCN+10mLH2O(3)10mL0.01mol/LFeCl3+10mL1mol/LKSCN(4)20mL0.01mol/LFeCl3+20mL0.01mol/L

KSCN以上四組溶液顏色由深到淺的順序為

。(3)>(4)=(1)>(2)討論2：

討論3：試用“濃度對化學平衡的影響”來解釋“用排飽和食鹽水法”收集Cl2

可以抑制Cl2的溶解”。分析：Cl2溶解于水，存在溶解平衡。溶解的部分Cl2能與水反應：Cl2+H2OH++Cl-

+HClO（2）已知Ca5(PO4)3F的溶解度比Ca5(PO4)3OH更小，質地更堅固。請用化學方程式表示常用含NaF的牙膏刷牙，能預防齲齒的原因:

。討論4：

牙齒的損壞實際是牙釉質[Ca5(PO4)3OH]溶解的結果。在口腔中存在著如下平衡：Ca5(PO4)3OH5Ca2++3PO43-+OH-（1）當糖附著在牙齒上發(fā)酵時，會產(chǎn)生H+，試用化學平衡理論說明經(jīng)常吃甜食對牙齒的影響。課堂探究三、化學平衡常數(shù)的計算——三段式【例題2】在容積不變的密閉容器中，將2.0molCO與10molH2O混合加熱到830°C，達到下列平衡:此時該反應的K為1.0。求達到平衡時CO轉化為CO2的轉化率。教材P35頁

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)溫度(℃)K起始物質的量之比n(CO):n(H2O)CO的轉化率H2O的轉化率8301.01:583%17%8301.01:18301.03:150%50%75%25%變式H2的體積分數(shù)13.9%18.75%25%知識拓展——轉化率變化規(guī)律①當反應物起始物質的量之比等于方程式中的系數(shù)比時，反應物的轉化率相等。mA(g)

+nB(g)?pC(g)

+qD(g)（恒T、V）知識拓展——轉化率變化規(guī)律mA(g)

+nB(g)?pC(g)

+qD(g)（恒T、V）②當反應物起始物質的量之比等于方程式中的系數(shù)比時，產(chǎn)物的體積分數(shù)（百分含量）最大。知識拓展——轉化率變化規(guī)律③若反應物在兩種或兩種以上，增加一種反應物濃度，其他反應物的轉化率增大，該物質自身轉化率減小。mA(g)

+nB(g)?pC(g)

+qD(g)（恒T、V）應用：在生產(chǎn)上往往采用增大容易取得的或成本較低的反應物濃度的方法，使成本較高的原料得到充分利用?？偨Y：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)恒T、V↑

↓

↑

↑↓↑↑↓新舊平衡比較CA

、CB、CC、CD

A的轉化率

B的轉化率

A%、B%、C%、D%CA↑平衡移動方向瞬間速率變化v’正

v正

＞若①CA↓②Cc↑③Cc↓呢v正’>v

逆’v

逆不變思考：向KSCN和FeCl3的混合溶液中加水，平衡會如何變化？探究壓強對化學平衡的影響

壓強的改變，可能影響反應體系中多種物質的濃度。如果增大壓強（縮小容積）或者減小壓強（增大容積）以下反應將會向著哪個方向移動？2NO2(g)N2O4(g)紅棕色無色2NO2(g)N2O4(g)實驗（同溫度下）壓強各物質濃度（mol·L-1）濃度商(Q)平衡移動方向NO2N2O4原化學平衡容器容積為Vp1ab增大壓強縮小容積至V/2時減小壓強擴大容積至2V

時

2p12a2b

正反應方向移動

逆反應方向移動增大壓強，Q

<K向正反應（氣體分子數(shù)減?。┓较蛞苿?/p>

減小壓強，Q

>K向逆反應（氣體分子數(shù)增大）方向移動

理論分析：從K與Q的角度實驗操作：用50mL注射器抽入20mLNO2和N2O4混合氣體，將細管端用橡膠塞封閉。將針筒活塞從20mL處迅速拉至40mL處(壓強減小)，觀察顏色變化?！緦嶒?-2】2NO2(g)N2O4(g)紅棕色無色你能根據(jù)以上的分析預測實驗的現(xiàn)象嗎？2NO2(g)

N2O4(g)實驗條件減小壓強增大壓強現(xiàn)象結論先變深后逐漸變淺最終原來要深先變淺后逐漸加深最終比原來淺平衡逆向移動平衡正向移動

體積減小C(NO2)瞬間增大平衡正移，C(NO2)又減小

體積增大C(NO2)瞬間減小平衡逆移C(NO2)又增大【實驗2-2】

【實驗改進】20mL

NO2(g)壓強p0快速推動至10mL處壓強p1=2p0

【實驗改進】壓強對化學平衡影響(微觀視角）平衡向氣體減少的方向移動，以減弱壓強的增大，但最終壓強比原來大。

平衡向氣體增加的方向移動，以減弱壓強的減小，但最終壓強比原來小。不難看出，壓強對平衡的影響實際上就是通過自身平衡的調節(jié)來“抵御”外界的變化。圖像表征：從v正與v逆的角度討論：增大壓強時，速率及各物質濃度隨時間的變化圖像？2NO2(g)N2O4(g)

v(正)

v(逆)NO2N2O4N2O4NO2圖像表征：從v正與v逆的角度討論：增大壓強時，速率及各物質濃度隨時間的變化圖像？2NO2(g)N2O4(g)圖像表征：從v正與v逆的角度討論：你能畫出減小壓強時，速率及各物質濃度隨時間的變化圖像嗎？2NO2(g)N2O4(g)實驗證明：壓強改變對氣體體積大（即氣體化學計量數(shù)大）

的一方反應速率影響尤為顯著。圖像表征：從v正與v逆的角度思考：是否壓強改變，化學平衡就一定會移動？2NO2(g)N2O4(g)t2t3v正’v逆’v正’=v逆’v逆tt1vv正v正=v逆增大壓強t4減小壓強平衡狀態(tài)1平衡狀態(tài)2v逆’v正’v正’=v逆’平衡狀態(tài)3理論分析：從K與Q的角度壓強對化學平衡的影響一定條件下，如下三個可逆反應，加壓平衡怎樣移動V①N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)②H2

(g)+I2(g)

2HI(g)③N2O4

(g)

2NO2(g)V

Q1＝c2

(NH3)c(N2)

?

c3

(H2)＝KP→2Pc→2cQ1’＝[2c

(NH3)]22c(N2)

?[2c

(H2)]3＝

K

<K正向移動Q2＝c2

(HI)c(H2)

?

c

(I2)＝KP→2Pc→2c2c(H2)

?2c

(I2)Q2’＝[2c

(HI)]2＝

K不移動Q3＝c2

(NO2)c(N2O4)＝KP→2Pc→2c2c(N2O4)Q3’＝[2c

(NO2)]2＝2K＞K逆向移動【思考與討論】mA(g)+nB(g)

pC(g)+qD(g)

v(正)

v(逆)v'正＝v'逆v正＝v逆

v(逆)

v(正)v'正＝v'逆v'正＝v'逆壓強對化學平衡的影響——圖像分析

[mA(g)＋nB(g)

pC(g)+qD(g)]增大壓強v'正＝v'逆

v(正)

v(逆)

v'正＝v'逆v正＝v逆

v(逆)

v(正)v'正＝v'逆減小壓強①m+n>p+q②m+n<p+q③m+n=p+q平衡正移平衡逆移平衡不移平衡逆移平衡正移平衡不移討論：在一密閉容器中，反應aA(氣）bB（氣）達到平衡后，保持溫度不變，將容器體積增加一倍，當達到新平衡時，B的濃度是原來的60%，則（）

A.平衡向正反應方向移動了

B.物質A的轉化率減小了

C.物質A的質量分數(shù)增加了

D.a>bA思考：對反應H2+I22HI在壓強為P1時，HI%隨時間變化如圖所示。當壓強增大為P2時，圖形將如何改變？HI%t總結：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)

若m+n

＞

p+q

P↑

平衡正向移動新舊平衡比較：CA、CB、CC、CD

A的轉化率B的轉化率A%、B%C%、D%↑↑

↑

↑↑↑↓

、↓

↑

↑討論：向盛有N2、H2的反應器中充入氦氣（1）若為恒溫、恒容，充入氦氣后平衡如何移動？（2）若為恒溫、恒壓，充入氦氣后平衡如何移動？不移動逆向移動知識拓展——等效平衡反應物用量對轉化率的影響(1)若反應物在兩種或兩種以上，如下反應，mA(g)

+nB(g)?pC(g)

+qD(g)思考：恒溫恒容時，同時同等程度的增加（或減少）氣態(tài)反應物的量，A和B的轉化率怎么變？放大縮小法/等效假設法知識拓展——等效平衡②恒溫恒容時，同時同等程度的增加（或減少）氣態(tài)反應物的量，等效于改變壓強，因此：若：m+n>p+q，則A、B的轉化率都增大(或減小)若：

m+n<p+q，A、B的轉化率都減小(或增大)若：

m+n=p+q，A、B的轉化率都不變反應物用量對轉化率的影響(1)若反應物在兩種或兩種以上，如下反應，mA(g)

+nB(g)?pC(g)

+qD(g)總結歸納知識拓展——等效平衡變式、在一密閉容器中充入1molNO2氣體，建立如下平衡：2NO2N2O4,測得NO2的轉化率為a%。在溫度、體積不變時，再通入1molNO2,待建立新平衡時，測得NO2的轉化率為b%。a與b比較得到（）

A.a>bB.b>aC.a=bD無法比較B知識拓展——等效平衡反應物用量對轉化率的影響總結歸納(2)若反應物只有一種，如下反應，aA(g)?bB(g)

+

cC(g)恒溫恒容時，增加A的量，A的濃度增大，正向建立平衡，新平衡的結果等效于加壓，因此：若：a>b+c，則A的轉化率增大若：

a<b+c，A的轉化率減小若：

a=b+c，A的轉化率不變課堂探究三、化學平衡常數(shù)的計算——三段式【例題1】在某溫度下，將H2和I2各0.10mol的氣態(tài)混合物充入10L的密閉容器中，充分反應，達到平衡后，測得c（H2）=0.0080mol/L。（1）求反應的平衡常數(shù)。（2）在上述溫度下，該容器中通入H2和I2蒸氣各0.20mol,試求達到化學平衡時各物質的濃度。H2+I2?2HI起始濃度/mol·L-10.0100.0100變化濃度/mol·L-1平衡濃度/mol·L-1【解】0.00800.00800.00400.00200.00200.0040c2(HI)c(H2)·c(I2)K＝（0.0040）2（0.0080）2＝＝0.25教材P35頁課堂探究三、化學平衡常數(shù)的計算——三段式【例題1】在某溫度下，將H2和I2各0.10mol的氣態(tài)混合物充入10L的密閉容器中，充分反應，達到平衡后，測得c（H2）=0.0080mol/L。（1）求反應的平衡常數(shù)。（2）在上述溫度下，該容器中通入H2和I2蒸氣各0.20mol,試求達到化學平衡時各物質的濃度。H2+I2?2HI【解】教材P35頁起始濃度/mol·L-10.0200.0200變化濃度/mol·L-1平衡濃度/mol·L-1x2x0.020-xx0.020-x2xc2(HI)c(H2)·c(I2)K＝（2x）2（0.020-x）2＝＝0.25x=0.0040C(H2)=C(I2)=0.016mol/LC(HI)=0.0080mol/L課堂探究三、化學平衡常數(shù)的計算——三段式【例題1】在某溫度下，將H2和I2各0.10mol的氣態(tài)混合物充入10L的密閉容器中，充分反應，達到平衡后，測得c（H2）=0.0080mol/L。（1）求反應的平衡常數(shù)。（2）在上述溫度下，該容器中通入H2和I2蒸氣各0.20mol,試求達到化學平衡時各物質的濃度。變式拓展：你能計算三種情況下的轉化率、各物質的體積分數(shù)嗎？有什么規(guī)律嗎？（3）在上述溫度下，該容器中通入0.40molHI蒸氣,試求達到化學平衡時各物質的濃度。知識拓展——等同平衡H2+I2?2HI起始濃度:0.0200.0200變化濃度:平衡濃度:H2+I2?2HI起始濃度:000.040變化濃度:平衡濃度:投入0.4molHI的圖像投入0.2molH2、0.2molI2的圖像知識拓展——等同平衡如果兩個反應達到平衡時，各物質的體積分數(shù)、物質的量濃度、物質的量均對應相同，這種平衡就是等同平衡。知識拓展——等效平衡H2+I2?2HI起始濃度:0.0100.0100變化濃度:平衡濃度:H2+I2?2HI起始濃度:

0.0200.0200變化濃度:平衡濃度:知識拓展——等效平衡恒溫恒容

H2(g)+I2(g)

2HI(g)

開始1molH2

1molI2平衡狀態(tài)ⅠH2a%I2b%HIc%1molH2

1molI21molH2

1molI2H2a%I2b%HIc%H2a%I2b%HIc%H2a%I2b%HIc%平衡狀態(tài)ⅢH2

？I2

？HI？開始2molH2

2molI2等效平衡狀態(tài)ⅡH2a%I2b%HIc%加壓放大縮小法知識拓展——等效平衡投料用極值法轉換后相同或比值相同

一定條件下的可逆反應，無論通過何種途徑,只要起始各物質的的量相當，達到化學平衡時,同種物質的百分含量均相同,

這樣的化學平衡狀態(tài)互稱為等效平衡恒溫恒容或恒溫恒壓同種物質的體積分數(shù)、質量分數(shù)或物質的量分數(shù)相同①正向建立：只加反應物；②逆向建立：只加生成物；③中間建立：反應物、生成物同時加入；④分批加入：反應一段時間再投料。思考：怎樣判斷是不是等效平衡呢？知識拓展——等效平衡2molSO2

1molO2開始2molSO2

1molO22molSO2

1molO2SO2a%O2b%SO3c%SO2a%O2b%SO3c%SO2a%O2b%SO3c%加壓4molSO2

2molO2開始SO2?a%O2?b%SO3?c%SO2<a%O2<b%SO3>c%不等效SO2a%O2b%SO3c%平衡狀態(tài)Ⅰ平衡狀態(tài)Ⅱ平衡狀態(tài)Ⅲ恒溫恒容

2SO2(g)+O2(g)

2SO3(g)

兩次平衡時各組分百分量、c相同，n同比例變化投料換算成相同物質表示時等比例恒溫恒壓兩次平衡時各組分百分量相同，n、c同比例變化投料換算成相同物質表示時等比例恒溫恒容(m+n=p+q)兩次平衡時各組分百分量、n、c均相同投料換算成相同物質表示時量相同恒溫恒容(m+n≠p+q)結果等效條件條件mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)小結全等平衡等比平衡等比平衡恒溫恒容量相等恒溫恒容比相等恒溫恒壓比相等二、影響化學平衡的因素3.溫度對化學平衡的影響【實驗2-3】實驗浸泡在熱水中浸泡在冰水中現(xiàn)象移動方向結論向逆反應方向移動向正反應方向移動

?H＝—56.9kJ/mol2NO2(g)N2O4(g)其他條件不變時，升高溫度，化學平衡向吸熱反應方向移動其他條件不變時，降低溫度，化學平衡向放熱反應方向移動【實驗2-3】探究溫度對化學平衡的影響氣體紅棕色加深氣體紅棕色變淺圖像表征：從v正與v逆的角度你能畫出升高溫度時的速率-時間圖像和濃度-時間圖像嗎？

?H＝—56.9kJ/mol2NO2(g)N2O4(g)降低溫度呢？圖像表征：從v正與v逆的角度降低溫度時的速率-時間圖像和濃度-時間圖像

?H＝—56.9kJ/mol2NO2(g)N2O4(g)知識拓展——阿倫尼烏斯公式k＝Aek為反應速率常數(shù)，A為指前因子，e為自然對數(shù)的底，Ea為反應活化能，R為常數(shù)，T為溫度

。由公式可知，Ea值越大，改變溫度對反應速率的影響程度就越大。Ea(正)Ea(逆)生成物反應物能量反應過程0vv正v逆v正=v逆V’正V’逆v

正=v

逆升高溫度降低溫度V’逆V’正v

正=v

逆知識拓展——阿倫尼烏斯公式k＝Aek為反應速率常數(shù)，A為指前因子，e為自然對數(shù)的底，Ea為反應活化能，R為常數(shù)，T為溫度

。對于基元反應aA(g)＋bB(g)

cC(g)＋dD(g)v正＝k正·ca(A)·cb(B)，

v逆＝k逆·cc(C)·cd(D)由公式可知，Ea值越大，改變溫度對反應速率的影響程度就越大。平衡常數(shù)K＝k正k逆＝K＝A正A逆e若△H＞0，溫度升高，K值增大；若△H＜0，溫度升高，K值減小。練：(1)NO2可發(fā)生二聚反應生成N2O4，化學方程式為2NO2(g)N2O4(g)，上述反應達到平衡后，升高溫度可使體系顏色加深，則該反應的ΔH________0(填“>”或“<”)。k正k逆<練:（2）已知該反應的正反應速率方程為v正＝k正·c2(NO2)，逆反應速率方程為v逆＝k逆·c(N2O4)，其中k正、k逆分別為正、逆反應的速率常數(shù)。則如圖(lgk表示速率常數(shù)的對數(shù)；

表示溫度的倒數(shù))所示①、②、③、④四條斜線中，能表示lgk正隨

變化關系的是斜線________，能表示lgk逆隨

變化關系的是斜線________。T1T1T1③④練：（3）圖中A、B、C、D四點的縱坐標分別為a＋1.5、a＋0.5、a－0.5、a－1.5，則溫度T1時化學平衡常數(shù)K＝________。已知溫度T1時，某時刻恒容密閉容器中NO2、N2O4濃度均為0.2mol·L－1，此時v正____v逆(填“>”或“<”)10>原因分析：從K與Q的角度K＝A正A逆e若△H＞0，溫度升高，K值增大；若△H＜0，溫度升高，K值減小。Q>K平衡向逆反應方向移動Q<K平衡向正反應方向移動升高溫度，化學平衡向吸熱反應方向移動△H>0

v(正)

v(逆)v'正＝v'逆v正＝v逆

v(逆)

v(正)v'正＝v'逆溫度對化學平衡的影響——圖像分析

△H<0升高溫度△H>0

v(正)

v(