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化學反應的限度
第2章 化學鍵 化學反應規律
了解可逆反應的含義，知道可逆反應在一定條件下能達到化學平衡狀態
通過探究認識化學平衡與反應限度，知道條件改變時化學平衡會發生移動，初步了解外界條件能夠影響化學平衡狀態
了解控制反應條件在生產生活中的應用，加深化學理論知識和生產生活的聯系
現有反應2FeCl3+2KI=2FeCl2+I2，若向燒杯中加入FeCl3與KI的比值為1:2（即KI完全過量） ，FeCl3能否被完全反應？
檢驗Fe3+
反應物和生成物同時存在
反應物不可能完全轉化成生成物
可逆
反應
1.可逆反應
例1：反應2H2+O2====H2O和2H2O====2H2↑+O2↑,這兩個反應不是可逆反應，因為反應條件不同
點燃
通電
（1）定義：在相同條件下，同時向正、逆兩個方向進行的反應
（2）表示方法：書寫可逆反應的化學方程式時用 代替 =
（3）特征：反應物和生成物同時存在，反應物不可能完全轉化成生成物
例2：N2+3H2 2NH3這個反應，在容器中充入1molN2和3molH2，最終不能完全生成2molNH3
在容器中充入2molNH3，最終也不能完全生成1molN2和3molH2
2.化學平衡狀態
在一定條件下可逆反應進行到一定程度時，反應物和生成物的濃度不再隨時間的延長而發生變化，正反應速率和逆反應速率相等。
速率
時間
v(正)
v(逆)
v(正)=v(逆)
化學平衡狀態
反應開始時，v(正)最大，v(逆)為0
反應過程中，反應物濃度減小，v(正)減小，生成物濃度增大，v(逆)增大
反應達到平衡時，v(正)=v(逆)。反應物和生成物濃度保持不變
注：可逆反應達到化學平衡時，反應不是停止，而是處于動態平衡狀態，此時正反應與逆反應仍在發生，正逆反應速率相同但不為0
2.化學平衡狀態
在一定條件下可逆反應進行到一定程度時，反應物和生成物的濃度不再隨時間的延長而發生變化，正反應速率和逆反應速率相等。
速率
時間
v(正)
v(逆)
v(正)=v(逆)
化學平衡狀態
好比是一個水池，有進水口和出水口，開始往里面灌水時，設定進水速度快，出水速度慢，然后進水速度越來越慢，出水速度越老越快，最后進水速度與出水速度相同，水池里的水位不再變化，但是里面的水實際上是有進有出的，只是表面上看不出來，處于動態平衡狀態
能證明可逆反應存在的實驗：同位素實驗
對于可逆反應2SO2+O2 2SO3，若向容器中加入2molSO2和1mol 18O2，經過足夠長時間后，SO2、O2、SO3全部存在，且18O原子存在于SO2、O2、SO3中
證明相同條件下，該反應能向正、反兩個方向進行且無法反應完全
催化劑
14CO2、14C、14CO
對于可逆反應14CO2 + C 2CO來說，反應達到平衡狀態后，達到最大限度后，混合物中含14C的粒子有哪些？
速率
時間
v(正)
v(逆)
v(正)=v(逆)
化學平衡狀態
化學平衡狀態的特征
化學平衡研究的對象是可逆反應
逆
等
達到化學平衡狀態時，正反應速率與逆反應速率相等
動
化學平衡是一種表面靜止狀態，反應并未停止，是一種動態平衡
定
達到化學平衡狀態后，各組分濃度保持不變，不隨時間變化而變化
變
外界條件發生改變時，原平衡狀態將被打破，新條件下將建立新的平衡狀態
判斷：
（1）當一個可逆反應到達平衡狀態時，正、逆反應速率相等且等于零
（2）平衡狀態時，各物質的濃度保持相等
（3）化學平衡狀態不可以通過改變條件而改變
（4）化學反應達到其限度后，反應就停止了
（5）如果參與可逆反應的氣體有顏色，反應到達平衡狀態時，體系的顏色不再變化
（6）可逆反應達到平衡的重要特征是正、逆反應的速率相等
×
√
√
×
×
×
不等于0
濃度不變，不是相等
可以改變，改變溫度、壓強等都可以改變平衡
動態平衡不是停止
對于可逆反應A+B C+D，正反應吸熱，逆反應放熱，達到化學平衡狀態后，體系溫度不再改變，若升高溫度，正、逆反應速率如何變化？化學平衡應如何移動？
思考1：溫度對平衡狀態的影響
升高溫度，正、逆反應速率都增大，但程度不同
升高溫度后，體系內的反應物有恢復原來狀態的傾向，于是吸熱反應速率增加程度更多，放熱反應速率加快但加快程度不高，最終導致化學平衡向右（正反應方向）移動
速率
時間
v(正)
v(逆)
v(正)=v(逆)
化學平衡狀態
升溫
v(逆)
v(正)
實驗探究
2NO2 (g) N2O4(g)
紅棕色
無色
將封裝有二氧化氮（NO2 ）和四氧化二氮（N2O4）混合氣體的裝置兩端的球形容器分別浸入熱水和冷水中，觀察實驗現象。
正反應放熱
逆反應吸熱
預測：當放入熱水中時，溫度升高，正逆反應速率都增大，但容器內物質趨向于恢復原來狀態即溫度低時的狀態，于是吸熱的逆反應的速率增加的更多，使化學平衡向左移動，容器中顏色變深
放入冷水中，溫度降低，正反應速率均降低，但容器內物質趨向于恢復原來狀態即溫度高時的狀態，于是放熱的正反應的速率減小的更少，吸熱的逆反應的速率減少的更多，使化學平衡向右移動顏色變淺
速率
時間
v(正)
v(逆)
升溫
v(正)
v(逆)
降溫
v(逆)
v(正)
2NO2 (g) N2O4(g)
紅棕色
無色
正反應放熱
逆反應吸熱
實驗探究
將封裝有二氧化氮（NO2 ）和四氧化二氮（N2O4）混合氣體的裝置兩端的球形容器分別浸入熱水和冷水中，觀察實驗現象。
升高溫度，化學平衡向吸熱反應的方向移動
降低溫度，化學平衡向放熱反應的方向移動
對于可逆反應來說，改變外界條件后，體系內物質有恢復原來狀態的傾向，比如升溫后平衡狀態會傾向于吸熱的方向移動，降溫后平衡狀態會傾向于放熱的方向反應移動
那增大壓強或者減小壓強，可逆反應的平衡狀態會如何移動？
思考2：壓強對平衡狀態的影響
若參與反應的物質均不是氣體，則改變壓強不會對反應的平衡狀態造成影響
設可逆反應：aA+bB cC+dD，a、b、c、d為系數，A、B、C、D均為氣體
若a+b=c+d，反應前后氣體體積不變，增大或減小壓強，對可逆反應的平衡狀態無影響
若a+b≠c+d，反應前后氣體體積變化，增大壓強，平衡向氣體體積縮小的方向移動；減小壓強，平衡向氣體體積增大的方向進行
可逆反應：aA+bB cC+dD，a、b、c、d為系數，A、B、C、D均為氣體
若a+b≠c+d，反應前后氣體體積變化，增大壓強，平衡向氣體體積縮小的方向移動；減小壓強，平衡向氣體體積增大的方向進行
例1：2NO2 N2O4，反應前后氣體系數不同，若增大壓強，則平衡向氣體體積小的方向移動，即向正反應方向進行；若減小壓強，則平衡向氣體體積大的方向移動，即向逆反應方向進行
例2：2A+4B 3C+5D，反應前后氣體系數不同，若增大壓強，則平衡向氣體體積小的方向移動，即向逆反應方向進行；若減小壓強，則平衡向氣體體積大的方向移動，即向正反應方向進行
對于可逆反應來說，改變外界條件后，體系內物質有恢復原來狀態的傾向
若某可逆反應參與反應的物質均是氣體，若往反應容器內充入某氣體反應物（使其濃度增加），可逆反應的平衡狀態會如何移動？充入氣體生成物呢？
思考3：濃度對平衡狀態的影響
某氣體反應物濃度增加后，平衡移動方向為消耗該物質的方向，即向正反應方向移動；某氣體生成物濃度增加后后，平衡移動方向為消耗該物質的方向，即向逆反應方向移動
例：對于可逆反應N2+3H2 2NH3來說，若向反應容器中充入N2使其濃度增加，則平衡向正反應方向即消耗N2的方向移動，若向容器中充入NH3，則平衡向逆反應方向即消耗NH3的方向移動
解析
注：是氣體或離子的濃度
化學平衡是在一定條件下建立起來的，當條件改變時，原平衡狀態會被破壞，并在新的條件下建立起新的平衡狀態（平衡移動方向傾向于保持原狀態、以“抵消”改變）
原平衡
(v正=v逆)
條件改變
一定時間后
平衡破壞
(v正′≠v逆′)
新平衡
(v正"=v逆")
化學平衡的移動
濃度、溫度、壓強等因素均會影響化學平衡狀態
1.可逆反應
化學反應存在限度
可逆反應為在同一條件下既能向正反應方向進行，又能向逆反應方向進行的反應。
2.化學平衡狀態
正反應速率和逆反應速率相等，v(正)=v(逆)，反應混合物中各組分的濃度保持不變的狀態
平衡狀態特征：逆、等、動、定、變
3.化學平衡狀態的改變
條件改變時，原平衡狀態會被破壞，并在新的條件下建立起新的平衡狀態（平衡移動方向傾向于保持原狀態、以“抵消”改變）
在一個密閉容器中發生反應：3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+2H2(g)
s—固體 g—氣體
（1）增加Fe的量，反應速率 。（增大、減小或不變）
不變
原因：Fe為固體，增加純固體或純液體的量，對反應速率沒有影響
（2）將容器體積縮小一半，反應速率 。
加快
原因：將容器體積縮小一半，容器內氣體物質濃度增加，反應速率加快
（3）若容器體積不變、正反應放熱，升高容器溫度，化學平衡向 移動。
左
原因：改變外界條件后，容器內物質有維持原狀的傾向，于是升溫后，平衡向逆反應方向移動

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