《高中化學 2.2《化學反應的限度》2同課異構課件 魯科版選修4.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中化學 2.2《化學反應的限度》2同課異構課件 魯科版選修4.ppt（61頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第2章化學反應的方向 限度與速率 第2節(jié)化學反應的限度 該反應在一定條件下是不可能進行完全的 即存在一定的限度 而反應的限度的大小對于生產(chǎn)和生活實際有著直接影響 因此僅研究化學反應的方向是不夠的 還需要關注化學反應的限度問題 怎樣定量描述化學反應的限度呢 化學反應中反應物的轉(zhuǎn)化率受到哪些因素的影響 什么叫化學平衡狀態(tài) 化學平衡有哪些特點 在研究了大量實驗的基礎上 人們發(fā)現(xiàn)可以用化學平衡常數(shù)來定量描述化學反應的限度 1 可逆反應 定義 在相同條件下同時向正 反兩個方向進行的反應稱可逆反應 交流 研討 下列說法是否正確 1 氫氣在氧氣中燃燒生成水 水在電解時生成氫氣和氧氣 H2 O2 H2O是可逆反應 2 硫酸銅晶體加熱變成白色粉末 冷卻又變成藍色 所以無水硫酸銅結合結晶水的反應是可逆反應 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 1 可逆反應 可逆反應的特點 1 不能進行到底 有一定限度 2 正反兩個方向的反應在同時進行 3 一定條件下 正逆反應達平衡 1 可逆反應 人們利用可逆反應進行化工生產(chǎn)時要同時考慮兩個因素 反應進行的速率和反應進行的限度 化學反應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 提高化學反應的限度具有重要意義 2 化學平衡 定義 在一定條件下可逆反應進行到一定程度時 正反應速率和逆反應速率相等 反應物和生成物的濃度不再發(fā)生變化 這種狀態(tài)稱為化學平衡狀態(tài) 簡稱化學平衡 要點 對象 可逆反應條件 一定條件下 V正 V逆特征 各成份的濃度不再變化 特點 動 化學平衡是一種動態(tài)平衡V正 V逆 0 定 反應混合物中各組成的濃度保持不變 變 當外界條件 C P T 改變時 V正 V逆 平衡發(fā)生改變 2 化學平衡 練習 1 N2 3H22NH3反應達到平衡時 下列說法正確的是 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 A g 3B g 2C g 達到平衡的標志是 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 單位時間生成nmolA同時消耗3nmolBD A B C的分子數(shù)之比為1 3 2 BC 3 在一定溫度下反應A2 g B2 g 2AB g 達到平衡的標志是 C A 單位時間生成1moLA2的同時生成1moL的B2 B 容器內(nèi)的總物質(zhì)的量不隨時間變化 C 單位時間生成2moLAB的同時生成1moL的B2 D 單位時間生成1moLA2的同時消耗2moL的2AB 交流 研討一 測量獲得反應H2 g I2 g 2HI g 在698 6K或798 6K時各物質(zhì)的初始濃度和平衡濃度 結果如下表 54 50 54 43 54 16 54 33 8 298 8 306 8 271 1請根據(jù)表中的實驗數(shù)據(jù)計算平衡時的值 將計算結果填入表中 54 62 交流 研討一 測量獲得反應H2 g I2 g 2HI g 在698 6K或798 6K時各物質(zhì)的初始濃度和平衡濃度 結果如下表 54 50 54 43 54 16 54 33 8 298 8 306 8 271 請分析計算所得數(shù)據(jù) 尋找其中的規(guī)律 1 請分析計算所得的數(shù)據(jù) 回答在相同溫度下數(shù)據(jù)大小有何特點 2 該常數(shù)大小與反應的初始濃度大小有無關系 54 62 交流 研討一 測量獲得反應H2 g I2 g 2HI g 在698 6K或798 6K時各物質(zhì)的初始濃度和平衡濃度 結果如下表所示 2請分析計算所得數(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)判斷剛開始時化學反應進行的方向 由4 5兩組所給的初始濃度數(shù)據(jù)判斷剛開始時化學反應進行的方向 由此你能否得出該常數(shù)與化學反應方向的關系 54 50 54 62 54 43 54 16 54 33 交流 研討一 測量獲得反應H2 g I2 g 2HI g 在698 6K或798 6K時各物質(zhì)的初始濃度和平衡濃度 結果如下表所示 2請分析計算所得數(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)有無關系 由此你能得到什么結論 54 50 54 62 54 43 54 16 54 33 交流 研討一 測量獲得反應H2 g I2 g 2HI g 在698 6K或798 6K時各物質(zhì)的初始濃度和平衡濃度 結果如下表 54 50 54 43 54 16 54 33 8 298 8 306 8 271 2請分析計算所得數(shù)據(jù) 尋找其中的規(guī)律 5 縱觀以上8組實驗數(shù)據(jù) 你還能得到什么結論 54 62 規(guī)律小結 通過分析實驗數(shù)據(jù)得出 1 溫度相同時 達到化學平衡狀態(tài)為一常數(shù) 2 這個常數(shù)與反應的起始濃度大小無關 3 這個常數(shù)與正向建立還是逆向建立平衡無關即與平衡建立的過程無關 4 同一溫度下可以有多個平衡狀態(tài) 但平衡時只有一個常數(shù) 5 溫度不同 平衡時常數(shù)大小不同 不管H2I2和HI的初始濃度是多大 只要保持反應體系的溫度不變 達到化學平衡狀態(tài)后 總是一個常數(shù) 一 化學平衡常數(shù) K 1化學平衡常數(shù)表達式 含義 在一定溫度時 當一個可逆反應達到平衡狀態(tài)時 生成物平衡濃度系數(shù)次方之積與反應物平衡濃度系數(shù)次方之積的比值是一個常數(shù) 這個常數(shù)稱為化學平衡常數(shù)簡稱平衡常數(shù) 單位 mol L 1 c d a b 如果反應中有固體和純液體參加 它們的濃度不應寫在平衡關系式中 因為它們的濃度是固定不變的 化學平衡關系式中只包括氣態(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 CO2 H2 書寫平衡常數(shù)關系式的注意事項 鞏固練習 1請寫出下列反應的平衡常數(shù)表達式 2平衡常數(shù)K的意義平衡常數(shù)的大小反映了化學反應可能進行的程度 即反應的限度 平衡常數(shù)的數(shù)值越大 說明反應進行得越完全 一般來說 如果一個反應的平衡常數(shù)大于105 通常認為反應可進行得比較完全 相反 如果一個反應的平衡常數(shù)小于在10 5 則認為這個反應很難進行 交流 研討二 寫出下表中各反應的平衡常數(shù)表達式 并討論下面的問題 1 對于一個反應 其平衡常數(shù)的表達式是唯一的嗎 平衡常數(shù)的表達式與哪些因素有關 2 對于一個反應 其正反應和逆反應的平衡常數(shù)之間有什么關系 3 我們將物質(zhì)的量濃度單位為mol L 1帶入化學平衡常數(shù)表達式 可得到K的單位 請寫出上表中三個反應的K的單位 并由所得結果分析K的單位與反應的化學方程式之間有什么關系 mol L 1 mol L 1 2 3 平衡常數(shù)的有關規(guī)律 1同一個可逆反應 平衡常數(shù)的表達式不是唯一的 它與化學方程式的書寫方式有關 書寫方式不同 各反應物 生成物的系數(shù)不同 平衡常數(shù)表達式就不同 每個化學方程式都有自己的平衡常數(shù)表達式及相應的平衡常數(shù) 2對于同一個反應 正反應和逆反應的平衡常數(shù)互為倒數(shù) 3平衡常數(shù)的單位與化學方程式表示形式相對應 4 化學平衡常數(shù)的應用 aA bBcC dD K Q 濃度商 當Q K時 反應會逆向進行達到平衡 反應為平衡狀態(tài) 反應要正向進行達到平衡 在某溫度下 某時刻反應是否達平衡 可用該時刻濃度商Q與K比較大小來判斷 當Q K時 當Q K時 對于可逆反應達到平衡后各物質(zhì)的濃度變化關系 在計算中注意 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在化學方程式中相應的化學計量數(shù)之比 c A c D a d 1 反應物 平衡濃度 初始濃度 轉(zhuǎn)化濃度 反應物A A c0 A c A 5 與平衡常數(shù)有關的計算 例 合成氨的反應N2 3H2 2NH3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求該反應的平衡常數(shù)和N2 H2的初始濃度 解 求平衡常數(shù)KKc NH3 2 N2 H2 3 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 1 264平衡 mol L 1 394 3 2 9 6 0 0 675 1 在某溫度下 可逆反應 mA g nB g pC g qD g 的平衡常數(shù)為 下列說法正確的是 越大 達到平衡時 反應進行的程度越大 越小 達到平衡時 反應物的轉(zhuǎn)化率越大 隨反應物濃度改變而改變 隨溫度改變而改變 AD 用平衡常數(shù)來表示反應的限度有時不夠直觀 常用平衡轉(zhuǎn)化率 來表示反應限度 表達式 反應物A的平衡轉(zhuǎn)化率 二 平衡轉(zhuǎn)化率 定義 平衡時已轉(zhuǎn)化了的某反應物的量與轉(zhuǎn)化前該反應物的量之比 例 反應CO H2O H2 CO2在773K時平衡常數(shù)K 9 如反應開始時C H2O C CO 0 020mol L 1求CO的轉(zhuǎn)化率 解 CO H2O H2 CO2初始0 020 0200變化xxxx平衡0 02 x0 02 xxxK x 0 02 x 2 9x 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 對于一個化學反應 平衡常數(shù)雖然一定 但不同的反應物的平衡轉(zhuǎn)化率可能不同 不能脫離具體的反應物談平衡轉(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 00660 2NO2 g N2O4 g H 57 2kJ mol 1紅棕色無色 溫度對化學平衡的影響 溫度對化學平衡的影響 2NO2 g N2O4 g 紅棕色 無色 H 57 2kJ mol 1 2NO2 g N2O4 g H 57 2kJ mol 1紅棕色無色 減小 正向 增大 逆向 溫度對化學平衡的影響 正向 正向 升高溫度 平衡向吸熱方向移動 降低溫度 平衡向放熱方向移動 交流研討 溫度對化學平衡的影響是通過改變平衡常數(shù)實現(xiàn)的 交流研討 在一定體積的密閉容器中 反應CO2 g H2 g CO g H2O g 的化學平衡常數(shù)和溫度的關系如下表 回答下列問題 1 該反應的化學平衡常數(shù)表達式K 2 該反應的正反應為反應 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 可判斷此時的溫度為 吸熱 830 遷移應用 正向 逆向 請根據(jù)反應Fe3 aq 3SCN aq Fe SCN 3 aq 的平衡常數(shù)K與濃度商Q 的關系 討論改變反應物或生成物濃度對化學平衡的影響 Q K Q K 交流研討 請根據(jù)提供的試劑和儀器 按照設計的實驗方案證明上述預測 試劑 0 01mol L 1FeCl3溶液 0 03mol L 1KSCN溶液 1mol L 1FeCl3溶液 1mol L 1KSCN溶液儀器 膠頭滴管 點滴板等 溶液呈血紅色后加深 溶液呈血紅色后加深 正向移動 正向移動 改變濃度 若QK 平衡逆向移動 濃度對化學平衡的影響 Fe3 3SCN Fe SCN 3 2 濃度對化學平衡的影響 結論 其它條件不變的情況下 向正反應方向移動 向逆反應方向移動 向逆反應方向移動 向正反應方向移動 濃度對化學平衡影響的原因 改變了濃度商 Q 使Q K 進而影響化學平衡 濃度對平衡影響的適用范圍 只適用于氣體或溶液 說明 改變純固體 純液體的量對化學平衡無影響 2SO2 g O2 g 2SO3 g H 197 8kJ mol 1是硫酸制造工業(yè)的基本反應 在生產(chǎn)中通常采用通入過量的空氣的方法 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 濃度借助Q與K的相對大小進行判斷 溫度溫度對化學平衡的影響是通過改變平衡常數(shù)來實現(xiàn)的 三支針筒中均抽入10mlNO2氣體 將針筒前端閉 原理 N2O42NO2 1 將第二支針筒活塞迅速推至5ml處 現(xiàn)象如下圖中abc所示 2 將第三支針筒活塞迅速拉至20ml處 現(xiàn)象如下圖中A1b1c1所示 請觀察針筒中氣體顏色變化 并嘗試用化學平衡移動的觀點進行解釋 a1 b1 c1 觀察 思考 b c a 再如 向氣體體積縮小的方向移動 向氣體體積增大的方向移動 N2 氣 3H2 氣 2NH3 氣 4500C時N2與H2反應合成NH3的數(shù)據(jù) 分析 B 減小壓強 會使化學平衡向著氣體體積增大的方向移動 3 壓強對化學平衡的影響 結論 在其它條件不變的情況下 對于反應前后氣體體積改變的反應 A 增大壓強 會使化學平衡向著氣體體積縮小的方向移動 對于反應前后氣體體積不變的反應 C 改變壓強 化學平衡不移動 早在1888年 法國科學家勒 夏特列就發(fā)現(xiàn)了這其中的規(guī)律 并總結出著名的勒 夏特列原理 也叫化學平衡移動原理 改變影響化學平衡的一個因素 平衡將向能夠減弱這種改變的方向移動 精題點撥 在一定條件下 反應CO NO2CO2 NO達到平衡后 降低溫度 混合氣體的顏色變淺 下列判斷正確的是 A 正反應為吸熱反應B 正反應為放熱反應C CO的平衡轉(zhuǎn)化率降低D 各物質(zhì)的濃度不變 B 2 已知化學反應2A B g 2C 達到平衡 當增大壓強時 平衡向逆反應方向移動 則 A A是氣體 C是固體B A C均為氣體C A C均為固體D A是固體 C是氣體 1 某一化學反應 反應物和生成物都是氣體 改變下列條件一定能使化學平衡向正反應方向移動的是 A 增大反應物濃度B 減小反應容器的體積C 增大生成物濃度D 升高反應溫度 A D 3 關節(jié)炎病因是在關節(jié)滑液中形成尿酸鈉晶體 尤其在寒冷季節(jié)易誘發(fā)關節(jié)疼痛 其化學機理為 HUr H2OUr H3O 尿酸尿酸根離子 Ur aq Na aq NaUr s 下列對反應 敘述中正確的是 A 正反應的 H 0B 正反應的 H 0C 升高溫度 平衡正向移動D 降低溫度 平衡正向移動 BD 4 在一定條件下 反應H2 g Br2 g 2HBr g 的 H 0 達到化學平衡狀態(tài)且其它條件不變時 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 化學平衡移動 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 填 左 或 右 變深 正向 變大 黃 橙紅 左