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1、第二节第二节 化学平衡化学平衡1.1.不可逆反应：不可逆反应：在同一条件下只向一个方向进行的反应在同一条件下只向一个方向进行的反应 表示：表示： “ ” 或或“ = = ”一、可逆反应与化学平衡一、可逆反应与化学平衡2.2.可逆反应：可逆反应：在在同一条件同一条件下，能下，能同时同时向向两个相反方向两个相反方向进行的反应，称为可逆反应。进行的反应，称为可逆反应。 表示：表示：用可逆符号用可逆符号特点：特点：在密闭容器中反应不能进行到底在密闭容器中反应不能进行到底( (一一) )可逆反应与不可逆反应可逆反应与不可逆反应在可逆反应中，通常把在可逆反应中，通常把从左向右从左向右的反应称为的反应称为正
2、反应正反应； 从右向左从右向左的反应称为的反应称为逆反应逆反应。 （二）化学平衡（二）化学平衡 1.1.定义：定义：一定条件下，可逆反应中正反应速率一定条件下，可逆反应中正反应速率和逆反应速率相等，各物质的浓度不再随时间而改和逆反应速率相等，各物质的浓度不再随时间而改变的状态叫变的状态叫化学平衡化学平衡。 2.2.特征：特征：(1)(1)动动：动态平衡：动态平衡 (4)(4)变变：平衡为相对的、有条件的、暂时的平衡，：平衡为相对的、有条件的、暂时的平衡，条件改变，正逆反应速率不再相等，平衡发生移动条件改变，正逆反应速率不再相等，平衡发生移动(2)(2)等等：正逆反应速率相等：正逆反应速率相等(
3、3)(3)定定：达到平衡后，各物质浓度保持一定：达到平衡后，各物质浓度保持一定二、化学平衡常数二、化学平衡常数 对于反应对于反应 平衡常数的表达式为平衡常数的表达式为aA+bB dD+eEKc 定义：定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数。这个常数就是该反应的数。这个常数就是该反应的化学平衡常数化学平衡常数( (简称平衡常简称平衡常数数)()(以方程式中计量数为幂以方程式中计量数为幂) )Kc化学平衡常数化学平衡常数。 平衡浓度平衡浓度Kc越大，反应
4、进行的越完全，生成物浓度越大越大，反应进行的越完全，生成物浓度越大 Kc越小，反应进行的越不完全，生成物浓度越小越小，反应进行的越不完全，生成物浓度越小平衡常数是可逆反应进行程度的标志平衡常数是可逆反应进行程度的标志意义：意义： 注意：注意： （1 1） Kc与浓度无关，与与浓度无关，与温度有关温度有关 (2) (2) 化学方程式的书写不同，化学方程式的书写不同， Kc表达式不同，因表达式不同，因此使用此使用Kc要与化学反应方程式相对应。要与化学反应方程式相对应。N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)N2(g) + H2(g) NH3(g) (3)(3)在在Kc表达式中，固态物质和纯液态
5、物质的浓度表达式中，固态物质和纯液态物质的浓度可记作为可记作为1 1 ，不写入表达式。，不写入表达式。 （4 4）表达式中代入的是）表达式中代入的是平衡浓度平衡浓度或或平衡分压平衡分压。（一）已知平衡浓度计算平衡常数（一）已知平衡浓度计算平衡常数 计算该反应的计算该反应的Kc。例例6-2 6-2 在某温度下，制备水煤气的反应在某温度下，制备水煤气的反应 在下列浓度时建立平衡：在下列浓度时建立平衡： H2O4.610-3molL-1 COH27.610-3molL-1 C(s)H2O(g)CO(g)H2(g) 三、化学平衡的有关计算三、化学平衡的有关计算 解解： C(s)H2O(g) CO(g)
6、H2(g)平衡浓度平衡浓度(10(10-3-3 molL molL-1-1) ) 4.6 7.6 7.6 根据平衡常数表达式可得到根据平衡常数表达式可得到 Kc 1.210-2 ( (二二) )已知平衡浓度计算反应物初始浓度已知平衡浓度计算反应物初始浓度例例6-3 6-3 合成氨的反应合成氨的反应N23H2 2NH3，在某温度下达在某温度下达到平衡时，平衡浓度分别为到平衡时，平衡浓度分别为N23molL-1，H28molL-1，NH34molL-1，计算，计算N N2 2和和H H2 2的初始浓度。的初始浓度。 解：设解：设N N2 2和和H H2 2的初始浓度分别为的初始浓度分别为x xmo
7、lLmolL-1-1，y ymolLmolL-1-1，NH3NH3的起始的起始浓度为浓度为0,0,则由反应可知：则由反应可知： N23H2 2NH3 初始浓度初始浓度( (molL-1) x y 0平衡浓度平衡浓度(molL-1) 3 8 4 N N2 2的消耗浓度应为的消耗浓度应为(4(42)12)12molL2molL-1-1， H H2 2的消耗浓度应为的消耗浓度应为(4(42)32)36molL6molL-1-1。所以所以 N N2 2的初始浓度的初始浓度x x消耗浓度平衡浓度消耗浓度平衡浓度 2 molL2 molL-1-13 molL3 molL-1-15molL5molL-1-1
8、 H2H2的初始浓度的初始浓度y y消耗浓度平衡浓度消耗浓度平衡浓度 6 molL6 molL-1-18 molL8 molL-1-114molL14molL-1 -1 化学平衡的移动化学平衡的移动：因反应条件的改变，使可逆反应：因反应条件的改变，使可逆反应从一种平衡状态向另一种平衡状态的转变过程从一种平衡状态向另一种平衡状态的转变过程 如果移动是向着如果移动是向着生成物浓度增大生成物浓度增大的方向进行，称平的方向进行，称平衡向衡向正反应方向移动正反应方向移动（向右移动向右移动）如果移动是向着如果移动是向着反应物浓度增大反应物浓度增大的方向进行，称平的方向进行，称平衡向衡向逆反应方向移动逆反应
9、方向移动（向左移动向左移动）影响化学平衡的因素主要有影响化学平衡的因素主要有浓度浓度、压强压强和和温度温度四、化学平衡的移动四、化学平衡的移动（一）浓度对化学平衡的影响（一）浓度对化学平衡的影响结论：结论： 其他条件不变的情况下，其他条件不变的情况下，增加反应物增加反应物的浓度或的浓度或减少减少产产物的浓度，平衡向物的浓度，平衡向正反应方向移动；减少正反应方向移动；减少反应物的浓度反应物的浓度或或增加增加产物的浓度，平衡向逆反应方向移动。产物的浓度，平衡向逆反应方向移动。FeCl3 + 6KSCN K3Fe(SCN)6(血红色血红色) + 3KCl加入试剂加入试剂 现象现象 FeClFeCl3
10、 3 颜色加深颜色加深 KSCN KSCN 颜色加深颜色加深 KClKCl 颜色变浅颜色变浅平衡移动平衡移动正反应方向（右）正反应方向（右）正反应方向（右）正反应方向（右）逆反应方向（左）逆反应方向（左）（二）（二）压强对化学平衡的影响压强对化学平衡的影响 对有气体参与，但对有气体参与，但前后前后前后前后气体分子数相等气体分子数相等的反应来的反应来说，压强的改变对化学平衡说，压强的改变对化学平衡无影响无影响。 对对前后前后前后前后气体分子数不等气体分子数不等的气相反应来说，的气相反应来说，压强的改压强的改变对化学平衡变对化学平衡有影响有影响。结论：结论： 其他条件不变的情况下，其他条件不变的情
11、况下，增大压强增大压强，化学，化学平衡平衡向向着着气体分子数减小气体分子数减小的方向移动；的方向移动；减小压强减小压强, ,化学化学平衡向着平衡向着气体分子数增多气体分子数增多的方向移动。的方向移动。1. N2O4(g) (无色无色) 2NO2(g)(红棕棕) n 0, 增大增大压强强,平衡向左移平衡向左移动2. 2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g) n 0, 增大增大压强强,平衡向右移平衡向右移动3. H2(g) + I2(g) 2HI(g) n =0, 改改变压强强平衡不移平衡不移动增大压强，下列平衡如何移动？增大压强，下列平衡如何移动？(三）温度对化学平衡的影响三）温度对化学平衡
12、的影响结论：升高温度，平衡向吸热反应方向移动结论：升高温度，平衡向吸热反应方向移动 降低温度，平衡向放热反应方向移动降低温度，平衡向放热反应方向移动吸热反应：反应中吸收热量的反应吸热反应：反应中吸收热量的反应 “+Q”放热反应：反应中放出热量的反应放热反应：反应中放出热量的反应 “-Q”2NO2 N2O4 +Q一般的，在方程式右边用一般的，在方程式右边用“Q”或或“Q”表示正反应吸热表示正反应吸热或放热或放热可逆反应可逆反应 Q正正= =Q逆逆 方向相反方向相反( (四四) )催化剂与化学平衡催化剂与化学平衡催化剂催化剂能能改变化学反应的途径，改变化学反应的途径，降低反应的活化能，降低反应的活
13、化能，提高活化分子的百分率，提高活化分子的百分率，加大化学反应速率加大化学反应速率。对可逆反应来说，催化剂对可逆反应来说，催化剂同等程度地改变正、逆反同等程度地改变正、逆反应的速率应的速率，不破坏平衡体系中，不破坏平衡体系中v v正正= =v v逆逆，故催化剂不故催化剂不影响化学平衡状态。影响化学平衡状态。催化剂能改变反应速率，催化剂能改变反应速率，可缩短到达平衡的时间，可缩短到达平衡的时间，有利于生产效率的提高。有利于生产效率的提高。平衡移动原理平衡移动原理 如果改变影响平衡的一个条件，平衡就向着减如果改变影响平衡的一个条件，平衡就向着减弱这种改变的方向移动。这个规律叫做勒夏特列原弱这种改变
14、的方向移动。这个规律叫做勒夏特列原理，又称理，又称平衡移动原理平衡移动原理。 适用范围：适用范围：已经达到平衡的体系已经达到平衡的体系练 习 1.在合成氨N2+3H2 2NH3+Q的反应中，达到平衡时，采取哪些措施有利于氨的合成？ 2.在某温度下，反应CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)达到平衡时，各物质的浓度分别为：CO=0.4mol/L，H2O=6.4mol/L，CO2=1.6mol/L，H2=1.6mol/L，求这个反应的平衡常数？ 低温、加压有利于平衡正向移动低温、加压有利于平衡正向移动. . 但低温反但低温反应速率小应速率小. . 在实际生产中，在实际生产中，T T =(4
15、60=(460550)550)，32MPa32MPa使使用铁系催化剂用铁系催化剂. . （三）化学反应速率与化学平衡的综合应用（三）化学反应速率与化学平衡的综合应用 以合成氨为例：以合成氨为例： N2(g) + 3H2 2NH3(g)2、勒夏特列原理、勒夏特列原理指明指明的只是的只是平衡移动的方向平衡移动的方向。3、勒夏特列原勒夏特列原 理理不能首先判断体系是否处于平衡不能首先判断体系是否处于平衡状态状态，不能进行定量。，不能进行定量。 1、并不是改变并不是改变 任何条件，化学平衡都会移动，任何条件，化学平衡都会移动，而只有改变影响平衡的条件，平衡才会移动而只有改变影响平衡的条件，平衡才会移动。正确使用勒夏特列（正确使用勒夏特列（Le Chatelier ）原理原理
