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化 学
通用类
主题二 化学反应及其规律
2.3 化学平衡
主题二 化学反应及其规律 2.3 化学平衡
学习目标
1. 认识化学反应是有方向的，了解可逆反应的含义，知道可逆反应在一定条件下能达到平衡状态，构建化学平衡认知模型。
2. 了解吸热反应和放热反应，认识化学反应中的能量守恒，初步了解热化学方程式。
3.了解浓度、压强、温度等外界条件改变对化学平衡状态的影响，认识化学平衡移动的规律，能够运用勒夏特列原理分析反应条件的选择及控制问题。
一.吸热反应与放热反应
观察图片，并结合生活常识和所学化学知识分析图片中发生了哪些化学反应？除了物质变化之外，还伴随什么变化？
（a）天然气燃烧
（b）暖宝宝保温
（c）雷电产生氮氧化物
观察与认知
都是化学反应，天然气燃烧放热用于加热；
暖宝宝中的有效成分铁粉发生化学反应提供热量用于取暖…
化学反应发生的同时伴随能量的变化
一.吸热反应与放热反应
天然气燃烧、酸碱中和反应等，除了有新物质生成外，同时还向环境放出热量，这种放出热量的化学反应称为放热反应；还有一些化学反应在反应过程中要吸收热量，如碳酸钙的分解反应等，只有从环境不断获得能量才能维持反应的进行，这种吸收热量的化学反应称为吸热反应。
知识拓展
常见的放（吸）热反应
（1）放热反应：燃烧、酸碱中和、金属与酸（水）的反应、铝热反应、大多数化合反应；
（2）吸热反应：铵盐与碱的反应、醋酸（柠檬酸）与小苏打的反应、大多数分解反应。
一.吸热反应与放热反应
化学反应过程中常常伴随着能量变化。
不存在既不吸热也不放热的化学反应，因为能量守恒。
一.吸热反应与放热反应
实验与探究

Mg+2HCl MgCl2+H2↑

一.吸热反应与放热反应
实验与探究
现象与结论
镁与稀盐酸作用生成氢气且试管底变热，说明反应发生的同时有热量放出。该反应属于放热反应。
实验探究1： Mg和稀HCl的反应
镁条与稀盐酸反应
Mg+2HCl MgCl2+H2↑
一.吸热反应与放热反应
实验与探究


实验探究2： Ba(OH)2 8H2O和NH4Cl的反应
一.吸热反应与放热反应
实验与探究
现象与结论
温度计示数明显下降，玻璃片上结冰而与小烧杯粘在一起，红色石蕊试纸变蓝。说明二者反应在生成氨气的同时还从环境中吸热，该反应属于吸热反应。


实验探究2： Ba(OH)2 8H2O和NH4Cl的反应
一.吸热反应与放热反应
已知化学键断裂时需要吸收能量，化学键形成时能够释放能量。断裂1 mol H—H键需要吸收 432 kJ的能量，断裂1 mol O—O键需要吸收 142 kJ的能量，形成1 mol H—O键释放 464 kJ的能量，则氢气与氧气燃烧生成水的反应是吸热反应还是放热反应？吸收能量和释放能量的原因是什么？
2H2+ O2 2H2O
点燃
一.吸热反应与放热反应
结论
1. 氢气与氧气的燃烧反应属于放热反应。
2. 旧化学键断裂吸收的能量小于新化学键形成释放的能量，反应表现为向环境释放能量的放热反应，反之，表现为从环境汲取能量的吸热反应。
3. 物质发生化学变化的同时常常伴随着能量的变化，是因为化学变化的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成，而旧键断裂需要吸收能量，新键形成则会释放能量。
一.吸热反应与放热反应
结论
化学反应
表象
实质
新物质生成
旧化学键断裂
新化学键形成
伴随
能量变化
一.吸热反应与放热反应
结论
知识拓展
热化学方程式
二.化学平衡
结论
观察与认知
氯气的水溶液称为"氯水"。新制氯水在很长一段时间内，总是保持着黄绿色，并有类似氯气的刺鼻气味，这是为什么呢？
新制氯水
已知：1.氯气（Cl2） 黄绿色气体，有刺激性气味，易溶于水，生成盐酸（HCl）和次氯酸（HClO） 。
2.次氯酸(HClO) 不稳定，易分解生成氧气（O2） 。
氯气（Cl2）未完全与水反应，
在新制氯水中，氯气（Cl2）、水 （反应物）
和HClO（次氯酸）、 HCl（生成物）同时存在。
二.化学平衡
结论
观察氯气（Cl2） 和水反应的微观过程示意图，结合活动五中的现象，小组讨论：氯气（Cl2）和水反应不能进行到底的原因。
氯气和水反应的微观过程示意图
二.化学平衡
结论
氯气(Cl2)与水反应生成盐酸（HCl）和次氯酸（HClO）的同时；部分盐酸（HCl）和次氯酸（HClO）又反应生成氯气（Cl2）与水。
Cl2＋H2O HCl ＋ HClO
化学反应存在限度。有的反应不能进行完全。
二.化学平衡
1.可逆反应
在同一条件下，能够同时向两个相反方向进行的反应称为可逆反应。可逆反应通常在反应方程式中用符号" "表示。
提示：
通常，把向右进行的反应称为正反应，
把向左进行的反应称为逆反应。
二.化学平衡
结论
2.化学平衡
反应时间/min 0 5 10 15 20 25 30
H2/(mol/L) 6.00 4.5 3.6 3.3 3.03 3.00 3.00
N2/(mol/L) 2.00 1.5 1.2 1.1 1.01 1.00 1.00
NH3/(mol/L) 0.00 1.00 1.60 1.80 1.98 2.00 2.00
表2-3-1 工业合成氨反应相关数据
N2(g)＋3H2(g) 2NH3 (g) ΔH= -92.38kJ/mol
高温、高压
催化剂
在一定条件下进行的工业合成氨反应，相关数据如表2-3-1所示，依据表中数据，计算正、逆反应速率，说说你的发现？
二.化学平衡
结论
2.化学平衡
N2(g)＋3H2(g) 2NH3 (g)，ΔH= -92.38kJ/mol
高温、高压
催化剂
刚开始反应时，正向进行很快，随着时间的推移，反应物浓度减小，生成物浓度增大，正反应速率减慢，逆反应速率增大，在25min后正逆反应速率相等。
反应停止了吗？
二.化学平衡
结论
依据计算的正逆反应速率，以时间为横坐标，反应速率为纵坐标，画出速率—时间图，观察所绘图像，说说你的发现？
反应速率与时间图像
2.化学平衡
二.化学平衡
结论
单位时间内正反应消耗的N2和H2的分子数恰好等于逆反应生成的N2和H2的分子数。所以反应体系中，N2、H2和NH3的浓度不再发生变化。
达到化学平衡状态。
化学平衡状态具有五大特征：
逆——可逆反应
等——正反应速率=逆反应速率
动——化学平衡是动态平衡，即v正 = v逆 ≠ 0
定——可逆反应处于化学平衡状态时，混合体系中各物质浓度保持不变
变——改变影响平衡的条件，平衡会被打破，并在新的条件下建立新的平衡
二.化学平衡
结论
化学平衡只是可逆反应在一定条件下的一种暂时的、相对的稳定状态。
因平衡状态被破坏而建立新的平衡的过程，称为化学平衡的移动。
3.化学平衡的移动
二.化学平衡
结论
化学反应速率会随温度、浓度等条件的变化而发生改变，化学平衡状态又是可逆反应正逆反应速率相等时的一种暂时的、相对的稳定状态。因此，只要正逆反应速率发生变化，平衡状态一定会被破坏。那么，哪些因素会破坏平衡状态呢？当外界条件改变时，化学平衡状态又会发生怎样的改变呢（即平衡如何移动）？
3.化学平衡的移动
猜想：浓度、温度可能会引起化学平衡的移动
二.化学平衡
结论
实验与探究
实验探究1：浓度对化学平衡的影响
在3支试管中各加入2 mL蒸馏水，然后分别加入3滴0.1 mol/L FeCl3溶液和3滴0.1 mol/L KSCN溶液得到红色溶液。
试管编号 再滴入0.1mol/L FeCl3溶液/滴 再滴入0.1mol/LKSCN溶液/滴 红色深浅变化
1 4 0
2 0 4
3 0 0
表2-3-2 红色深浅变化记录表
红色加深
红色加深
无变化
FeCl3＋3KSCN Fe(SCN)3 ＋3KCl
二.化学平衡
结论
实验与探究
试管1和2中颜色加深，说明化学平衡正向移动。
增大浓度，化学反应平衡发生了移动。
在其他条件不变的情况下，
增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，都可以使平衡向正反应方向移动；
增大生成物的浓度或减小反应物的浓度，都可以使平衡向逆反应方向移动。
实验探究1：浓度对化学平衡的影响
二.化学平衡
结论
实验探究2：温度对化学平衡的影响
烧杯 热水杯（左） 冰水杯（右）
球内气体 颜色变化
表2-3-3 气体颜色变化记录表
温度对化学平衡的影响
颜色加深
颜色变浅
2NO2(g) N2O4 (g)，ΔH= -56.9kJ/mol
放热
吸热
（红棕色）
（无色）
实验与探究
二.化学平衡
结论
热水中平衡球中气体颜色加深，说明化学平衡正向移动；
冰水中平衡球中气体颜色变浅，说明化学平衡逆向移动。
改变温度，化学反应平衡发生了移动。
在其他条件不变的情况下，
升高温度，化学平衡向吸热反应的方向移动；
降低温度，化学平衡向放热反应的方向移动。
实验探究2：温度对化学平衡的影响
实验与探究
二.化学平衡
结论
压强对化学平衡的影响
用注射器吸入NO2和N2O4的平衡混合气体后，将细管端用橡皮塞加以封闭，推拉注射器活塞，观察管中颜色的变化。
2NO2(g) N2O4 (g)，ΔH= -56.9kJ/mol
吸热
（红棕色）
（无色）
实验探究3：压强对化学平衡的影响
实验与探究
二.化学平衡
结论
实验探究3：压强对化学平衡的影响
实验与探究
增大压强，体系颜色先变深后变浅，说明化学平衡正向移动。
在其他条件不变的情况下，对于有气体参加的反应，
增大压强，化学平衡向气体体积缩小的方向移动;
减小压强，化学平衡向气体体积增大的方向移动。
二.化学平衡
结论
特别提示
压强只对有气体参加的且反应前后
气体体积不相等的平衡体系才有影响。
对于有气体参与的可逆反应，改变压强是否一定会导致化学平衡的移动？请以小组为单位，以氢气与碘蒸气作用生成碘化氢
（H2(g) + I2(g) 2HI(g)）为例进行讨论。
实验探究3：压强对化学平衡的影响
实验与探究
二.化学平衡
如果改变影响平衡的一个条件（如温度、压强，以及参加反应的化学物质的浓度），平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。
这就是著名的勒夏特列原理，又称化学平衡移动原理。
由于催化剂能够同等程度地改变正反应和逆反应的反应速率。因此，它对化学平衡的移动没有影响，但它能改变反应达到平衡所需的时间。这对于提高生产效率具有十分重要的意义。
二.化学平衡
闵恩泽——中国催化剂之父
二.化学平衡
影响
因素
化学平衡
浓 度
温 度
压 强
催化剂
不引起平衡移动
如果只改变影响平衡的一个条件，平衡总是向着能够
减弱这种改变的方向移动。
勒夏特列原理
（平衡移动原理）
【跟踪检测】
1．下列关于可逆反应的叙述中，不正确的是
A．任何可逆反应都有一定的反应限度
B．反应条件改变，可逆反应的反应限度可能改变
C．可逆反应达到平衡时，反应停止
D．可逆反应达到平衡时，正、逆反应速率一定相等
【答案】C
【跟踪检测】
2．下列反应不属于可逆反应的是
A．二氧化硫与水反应 B．二氧化硫的催化氧化
C．工业合成氨 D．铜与稀硝酸反应
【答案】D
【跟踪检测】
3．下列反应属于吸热反应的是
A．盐酸和氢氧化钠溶液混合
B．灼热的木炭与二氧化碳反应
C．锌放入稀硫酸中
D．碳不完全燃烧生成一氧化碳
【答案】B
【跟踪检测】
4．一定温度下的恒容密闭容器中，铁和CO2发生反应：
Fe(s)+CO2(g) FeO(s)+CO(g)。下列描述能说明该反应已达平衡状态的是
A．v(CO2)=v(CO)
B．单位时间内生成FeO的质量和生成Fe的质量相等
C．容器中混合气体的压强不随时间变化而变化
D．容器中混合气体的密度不随时间变化而变化
【答案】D
【跟踪检测】
5．下列事实不能用勒夏特列原理来解释的是
A．含酚酞的氨水溶液，微热后红色变深
B．向新制氯水中加入适量硝酸银固体，溶液颜色变浅
C．开启啤酒瓶后，瓶中马上泛起大量泡沫
D．H2(g)、Br2(g)和HBr(g)组成的平衡体系加压后颜色变深
【答案】D
/作业布置/
业精一分汗禾滴，爱心一颗花万朵。
P59，1.2.3
第三节
化学平衡
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