化學(xué)平衡圖像專題解析演講人：日期:CATALOGUE目錄02平衡影響因素分析01化學(xué)平衡基本概念03典型圖像分析方法04平衡常數(shù)計(jì)算專題05實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法06工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用案例化學(xué)平衡基本概念01可逆反應(yīng)定義與特征可逆反應(yīng)，又稱對(duì)峙反應(yīng)，是指在同一條件下，既能向正反應(yīng)方向進(jìn)行，同時(shí)又能向逆反應(yīng)的方向進(jìn)行的反應(yīng)?？赡娣磻?yīng)定義反應(yīng)物和生成物在反應(yīng)條件下同時(shí)存在，且相互轉(zhuǎn)化。反應(yīng)不能進(jìn)行到底，即反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化為生成物。改變反應(yīng)條件（如溫度、壓力、濃度等），可以改變反應(yīng)速率，但不影響平衡常數(shù)。特征一特征二特征三動(dòng)態(tài)平衡原理演示動(dòng)態(tài)平衡的定義平衡狀態(tài)的判斷化學(xué)平衡的動(dòng)態(tài)性動(dòng)態(tài)平衡的圖示動(dòng)態(tài)平衡是指物質(zhì)系統(tǒng)在不斷運(yùn)動(dòng)和變化情況下的宏觀平衡?；瘜W(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，正、逆反應(yīng)仍在進(jìn)行，但速率相等，因此反應(yīng)物和生成物的濃度保持不變。當(dāng)反應(yīng)速率相等時(shí)，反應(yīng)混合物中各組分濃度保持不變，此時(shí)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。通過(guò)反應(yīng)速率時(shí)間圖像或濃度時(shí)間圖像可以直觀地表示動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程。平衡常數(shù)物理意義平衡常數(shù)的定義：平衡常數(shù)是衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行程度的一個(gè)量，在特定條件下（如溫度、壓力、溶劑性質(zhì)、離子強(qiáng)度等），可逆化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)生成物與反應(yīng)物的濃度（方程式系數(shù)冪次方）乘積比或反應(yīng)產(chǎn)物與反應(yīng)底物的濃度（方程式系數(shù)冪次方）乘積比。平衡常數(shù)的意義：平衡常數(shù)反映了在一定條件下可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度和趨勢(shì)，是反應(yīng)本身所具有的一種屬性。平衡常數(shù)的影響因素：平衡常數(shù)只與反應(yīng)本身和溫度有關(guān)，與反應(yīng)物的初始濃度、反應(yīng)過(guò)程中的條件變化等無(wú)關(guān)。平衡常數(shù)與反應(yīng)的關(guān)系：平衡常數(shù)越大，表示反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越高；平衡常數(shù)越小，表示反應(yīng)進(jìn)行的程度越小，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越低。平衡影響因素分析02濃度變化效應(yīng)圖解濃度增加反應(yīng)物濃度增大，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增多，反應(yīng)速率加快，平衡向生成物方向移動(dòng)。01濃度減少反應(yīng)物濃度減小，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)減少，反應(yīng)速率減慢，平衡向反應(yīng)物方向移動(dòng)。02圖形表示以橫軸表示反應(yīng)物濃度，縱軸表示生成物濃度或反應(yīng)速率，曲線反映平衡隨濃度變化的過(guò)程。03溫度與平衡移動(dòng)關(guān)系升高溫度，平衡向吸熱方向移動(dòng)；降低溫度，平衡向放熱方向移動(dòng)。升高溫度，平衡向放熱方向移動(dòng)；降低溫度，平衡向吸熱方向移動(dòng)。以橫軸表示溫度，縱軸表示平衡常數(shù)或反應(yīng)物、生成物濃度，曲線反映平衡隨溫度變化的過(guò)程。吸熱反應(yīng)放熱反應(yīng)圖形表示壓強(qiáng)對(duì)氣體體系作用圖形表示以橫軸表示壓強(qiáng)，縱軸表示平衡常數(shù)或反應(yīng)物、生成物濃度，曲線反映平衡隨壓強(qiáng)變化的過(guò)程。03氣體分子間距離增大，碰撞頻率減少，反應(yīng)速率減慢，平衡向氣體分子數(shù)增多的方向移動(dòng)。02壓強(qiáng)減小壓強(qiáng)增大氣體分子間距離縮小，碰撞頻率增加，反應(yīng)速率加快，平衡向氣體分子數(shù)減少的方向移動(dòng)。01典型圖像分析方法03濃度-時(shí)間曲線解讀斜率反映反應(yīng)速率快慢，曲線斜率越大反應(yīng)速率越快，反之越小。曲線斜率意義曲線斜率等于零時(shí)，反應(yīng)物和生成物濃度不再變化，系統(tǒng)達(dá)到平衡狀態(tài)。平衡狀態(tài)判斷若外界條件改變，曲線將重新調(diào)整，斜率將重新變化，反映平衡移動(dòng)的方向。平衡移動(dòng)方向溫度/壓強(qiáng)平衡曲線曲線走勢(shì)判斷溫度/壓強(qiáng)平衡曲線通常呈“S”形，表示反應(yīng)速率隨溫度/壓強(qiáng)的變化過(guò)程。平衡常數(shù)與溫度/壓強(qiáng)的關(guān)系平衡移動(dòng)方向平衡常數(shù)K隨溫度變化而變化，隨壓強(qiáng)變化而保持穩(wěn)定。根據(jù)溫度/壓強(qiáng)平衡曲線，可判斷反應(yīng)是吸熱還是放熱，以及反應(yīng)前后氣體分子數(shù)的變化。123勒沙特列原理圖示若改變影響平衡的一個(gè)條件（如濃度、壓強(qiáng)或溫度等），平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，若增加反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；若減小反應(yīng)物濃度或增加生成物濃度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)。平衡移動(dòng)幅度與反應(yīng)物濃度、生成物濃度以及平衡常數(shù)K有關(guān)，平衡常數(shù)K越大，平衡移動(dòng)幅度越??；反應(yīng)物濃度越高，平衡移動(dòng)幅度越大。勒夏特列原理表述平衡移動(dòng)方向判斷平衡移動(dòng)幅度平衡常數(shù)計(jì)算專題04K表達(dá)式書寫規(guī)范氣體常數(shù)對(duì)于氣體反應(yīng)，K表達(dá)式中的濃度應(yīng)替換為分壓，且需要用到氣體常數(shù)R。03在表達(dá)式中，固體和純液體的濃度視為常數(shù)，不寫入K的表達(dá)式中。02固體和純液體表達(dá)式組成平衡常數(shù)K的表達(dá)式由反應(yīng)物和生成物的濃度冪之積的比值表示，必須遵守化學(xué)計(jì)量數(shù)。01轉(zhuǎn)化率計(jì)算模型平衡時(shí)轉(zhuǎn)化率計(jì)算利用平衡常數(shù)和初始濃度，通過(guò)代數(shù)運(yùn)算求得平衡時(shí)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。01多步反應(yīng)計(jì)算對(duì)于多步反應(yīng)，可以通過(guò)列出每一步的平衡常數(shù)，再逐步計(jì)算出總反應(yīng)的平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率。02平衡移動(dòng)影響當(dāng)反應(yīng)條件改變時(shí)，平衡常數(shù)K不變，但轉(zhuǎn)化率會(huì)隨之改變，需要重新計(jì)算。03Q與K比較策略Q是反應(yīng)物當(dāng)前濃度冪之積，K是平衡常數(shù)，當(dāng)Q=K時(shí)，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；當(dāng)Q>K時(shí)，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行；當(dāng)Q<K時(shí)，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行。Q與K關(guān)系在反應(yīng)進(jìn)程中，通過(guò)計(jì)算當(dāng)前的Q值并與K值比較，可以判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向，從而調(diào)整反應(yīng)條件以優(yōu)化反應(yīng)結(jié)果。利用Q判斷反應(yīng)進(jìn)行方向當(dāng)反應(yīng)條件改變導(dǎo)致Q值變化時(shí)，通過(guò)與K值比較，可以判斷平衡移動(dòng)的方向，以及反應(yīng)物和生成物濃度變化的情況。平衡移動(dòng)的判斷實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法05顏色變化觀測(cè)法通過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生顏色變化，判斷反應(yīng)物或生成物的濃度變化。使用比色皿、比色管等儀器進(jìn)行比較，確定顏色變化的程度。需注意其他顏色物質(zhì)的干擾，以及溶液本身顏色深淺對(duì)結(jié)果的影響。顏色變化原理顏色變化儀器干擾因素氣體體積監(jiān)測(cè)法氣體體積變化分析需考慮溫度、壓強(qiáng)等因素對(duì)氣體體積的影響，以及氣體溶解度等問(wèn)題。03常用氣體收集裝置、氣密性測(cè)量?jī)x器等。02氣體體積測(cè)量裝置氣體體積變化原理通過(guò)測(cè)量化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中氣體體積的變化，來(lái)判斷反應(yīng)進(jìn)程。01電導(dǎo)率檢測(cè)技術(shù)電導(dǎo)率原理通過(guò)測(cè)量溶液的電導(dǎo)率，反映溶液中離子濃度的變化，從而判斷反應(yīng)進(jìn)程。01電導(dǎo)率測(cè)量?jī)x器電導(dǎo)率儀、電極等。02電導(dǎo)率應(yīng)用需要選擇合適的電極和測(cè)量頻率，避免溶液中的離子干擾以及電導(dǎo)率隨溫度的變化。03工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用案例06原料氣制備與凈化采用天然氣、煤和焦炭等為原料制備合成氣，并通過(guò)凈化處理去除雜質(zhì)。催化劑選擇與使用選擇合適的鐵基或釕基催化劑，提高氨合成反應(yīng)速率和產(chǎn)率。反應(yīng)條件優(yōu)化控制溫度、壓力和氣體濃度等反應(yīng)條件，使氨合成反應(yīng)達(dá)到最佳狀態(tài)。節(jié)能降耗措施采用余熱回收、廢氣再利用等技術(shù)，降低合成氨工藝的能耗。合成氨工藝優(yōu)化硫酸制備流程解析選用含硫礦石或廢氣作為原料，經(jīng)過(guò)焙燒、凈化等步驟處理。原料選擇與預(yù)處理將二氧化硫轉(zhuǎn)化為三氧化硫，通常使用釩催化劑進(jìn)行催化。利用濃硫酸吸收三氧化硫，并通過(guò)濃縮、冷卻等步驟得到所需濃度的硫酸。對(duì)制備過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣進(jìn)行凈化處理，減少污染物排放。二氧化硫催化氧化硫酸吸收與濃度調(diào)整尾氣處理與環(huán)保措施煉鐵高爐平衡調(diào)控6px6px6px根據(jù)原料的化學(xué)成分和冶