Transcript 課程名稱：可逆反應與平衡 編授教師： 中興國中 楊秉鈞 水與水蒸氣的平衡 討論一  實驗前：甲、乙兩杯水量相同，甲未加蓋；乙加蓋。幾天或 幾個星期之後，有何異同？ 液位 相同 甲 乙 水與水蒸氣的平衡 討論二  實驗三天後： 甲 液面顯著降低 乙 液面微降（或幾乎不變） 甲 新液位 原液位 甲 乙.

課程名稱：可逆反應與平衡
編授教師：
中興國中 楊秉鈞
水與水蒸氣的平衡 討論一
 實驗前：甲、乙兩杯水量相同，甲未加蓋；乙加蓋。幾天或
幾個星期之後，有何異同？
液位
相同
甲
乙
水與水蒸氣的平衡 討論二
 實驗三天後： 甲 液面顯著降低
乙 液面微降（或幾乎不變）
甲
新液位
原液位
甲
乙
水與水蒸氣平衡 討論三
實驗前
廣口瓶裝
甲 等量水
未加蓋子
廣口瓶裝
等量水
乙 加蓋子
三天後
一段時間後
因水蒸發，所以
液面降低。
水持續蒸發，最
後會蒸發殆盡。
H2O(l ) 蒸發

 H2O( g )
H2O(l ) 蒸發

 H2O( g )
少量水蒸發，凝
結於器壁。液面
微降，達平衡。
液面不再改變。
達平衡。
蒸發
H2O(l ) 


 H2O( g )

蒸發
H2O(l ) 


 H2O( g )

凝結
凝結
水與水蒸氣的平衡
 討論：
1.剛開始，蒸發速率＞凝結速率
 部份水凝結於器壁
 液面微降
2.因加蓋，凝結速率開始增加
R
蒸
發
速
率
凝
結
速
率
R
3.當，蒸發速率＝凝結速率
 液面不再變化
 達到平衡
H2O(l ) 



H
O
2
(g)

蒸發
凝結
其他的可逆反應
飽和溶液
硝酸鉀或糖

KNO3 

 K  NO3


解離
_
結晶
C12 H 22O11( S ) 

 C12 H 22O11(aq)


溶解
結晶
2HCl  CaCO3 
 CaCl2  CO2  H 2O
化學反應的平衡
 化學反應平衡的四個條件：
（1）： 定溫
（2）： 密閉系統（和外界無質量交換） 。
（3）： 可逆反應（表示）
（4）：正逆反應速率相等 R  R  0 。
反
應
速
率
R
R  R
平衡
R
AB





C

D


正反應速率 R 
逆反應速率 R -
反應時間
1.當正、逆反應速率相等，外觀不再變化時達 化學平衡 。
2.正、逆反應同時進行的反應，稱為 可逆反應
。
3.正逆反應速率相等(不是零)，反應 沒有 停止，屬於 動態 平衡。
 巨觀 上沒有明顯變化，反應物及生成物共存，且各物種濃
度不會隨時間而改變（濃度不再改變、彼此不相等）
影響化學平衡的因素與平衡移動
 影響化學平衡的因素：
1.濃度
2.溫度
3.壓力
濃度、溫度或壓力
 平衡移動：
在一個平衡系統中，當ㄧ影響平衡的因素改變時，
系統會促使正或逆反應進行，以達再平衡。
R
R
原系統達平衡
R  R  0
R
R
若有影響因素使
使得逆反應速率
加快，平衡則受
到破壞。

R

R
此時正反應速率
會增加，來抵消
此效應。使之再
度達到平衡。
勒沙特列原理
 勒沙特列原理：
在一個平衡系統中，當ㄧ影響平衡的因素改變時，
抵銷此因素
反應必向
的方向進行。
濃度、溫度或壓力
勒沙特列
Le Chatelier
法國人
1850－1930
濃度對平衡移動的影響
 勒沙特列原理：反應向 濃度少
的那一方進行
A B 
C

D

改變平衡的因素
濃度相對比較
平衡移動方向
增加左側濃度時
右側相對少
向右移動
減少右側濃度時
右側相對少
向右移動
減少左側濃度時
左側相對少
向左移動
增加右側的濃度時
左側相對少
向左移動
鉻酸根與二鉻酸根的平衡
 說明例一：二離子在酸鹼中形成平衡，因二離子均帶有顏色
常用以探討
2
濃度

改變對平衡之影響 （媒體：1 ，4’04“）
2
2CrO4  2H 
Cr
O

H
O
2
7
2

黃色
橘紅色（澄色）
範例演練一
 範例一：
2
在 2CrO4 2  2H  
Cr
O
 H2O 的平衡狀態下，回答下列問題：
2
7

1.平衡下，加入酸性物質時，使上式左邊的H+變 多 ，反應向 右 方
進行，溶液由 黃
色變為 橘紅 色。
2.平衡下，加入鹼性物質時，使上式左邊的H+變 少 ，反應向 左 方
黃
進行，溶液由 橘紅
色變為
色。
3.CrO42-在 鹼 中較為安定；Cr2O72-在 酸 中較為安定。（酸或鹼）
4. （ X ）平衡時，CrO42-與Cr2O72- 的莫耳數比為 2：1。
2
2

2CrO4  2H 
Cr
O

H
O
2
7
2

黃色
橘紅色
平衡向濃度減少 ( 較少 ) 的那一方移動
溴水溶液的平衡
 說明例二：溴水
紅棕

色

Br2  H 2O 
 H  Br  HBrO(次溴酸)
紅棕色
無色
範例演練二
 範例二：
在 Br2  H 2O 
的平衡狀態下，回答下列問題：
 H   Br  HBrO
1.平衡下，加入酸性物質時，使上式右邊的H+變 多 ，反應向 左 方
無 色變為 紅棕
進行，溶液由
色。
2.平衡下，加入鹼性物質時，使上式右邊的H+變 少 ，反應向 右 方
無
進行，溶液由 紅棕 色變為
色。
3.Br2（aq）在 酸 中較為安定；Br-在 鹼 中較為安定。（酸或鹼）
4.溴水有毒，在倒入水槽前須添加 鹼 性物質處理。


Br2  H 2O 
H

Br

HBrO

紅棕色
無色
平衡向濃度減少 ( 較少 ) 的那一方移動
濃度對平衡移動的影響
2
2

2CrO4  2H 
 Cr2O7  H2O
黃色
橘紅色


Br2  H 2O 
H

Br

HBrO

紅棕色
無色
對以上反應而言：
加酸時，顏色都會變深；加鹼顏色變淡。
化學反應式的熱量表示
 吸熱反應：
 吸收 光電熱才發生的反應，熱量視為 反應物
。
N2O4( g ) 熱量H  2NO2( g )
 放熱反應：
 放出 光電熱的反應，熱量視為 生成物
。
2NO2( g )  N2O4( g )  熱量H
 可逆反應：正逆反應熱量互為 相反 。
 若正反應為吸熱時，由逆反應方向觀之則為放熱。
N2O4( g ) 熱量H 
 2NO2( g )
正
逆
溫度對吸熱平衡反應的影響
 勒沙特列原理：反應為吸熱反應時
1.加熱時，反應向 抵銷熱 的那一方進行
2.降溫時，反應向 增加熱 的那一方進行
吸熱反應
A B 熱 
C

D

改變平衡的因素
熱能相對比較
平衡移動方向
加熱於上之反應時
右側相對少
向右移動
降溫於上之反應時
左側相對少
向左移動
平衡向減少 ( 較少 ) 的那一方移動
溫度對吸熱平衡反應的說明
加熱時
反應向右
反應向左
降溫時
溫度對吸熱平衡反應的圖例
受熱時
顏色深
冷卻時
顏色淡
溫度對 N2O4 與 NO2 的平衡移動
 說明例：已知紅棕色二氧化氮氣體與無色四氧化二氮氣體的可逆反應如
下：試回答下列問題：
(1) 若將燒瓶浸泡在熱水中，紅棕色會漸漸變濃，代表反應向 右 進行
(2) 若將燒瓶浸泡在冷水中，紅棕色會漸漸變淡，代表反應向 左 進行
(3) 由以上之實驗，下列結論何者正確？ (A)氣體溫度升高，有利於正
反應的進行 (B)氣體溫度升高，有利於逆反應的進行 (C)氣體溫度
A
下降，有利於正反應的進行。答：
。
(4) 正反應為 吸熱 反應。
冰水
熱水
N2O4( g ) 
 2NO2( g )
無色
紅棕色
溫度對放熱平衡移動的影響
 勒沙特列原理：反應為放熱反應時
1.加熱時，反應向 抵銷熱 的那一方進行
2.降溫時，反應向 增加熱 的那一方進行
放熱反應
A B 
C

D

熱

改變平衡的因素
熱能相對比較
平衡移動方向
加熱於上之反應時
左側相對少
向左移動
降溫於上之反應時
右側相對少
向右移動
平衡向減少 ( 較少 ) 的那一方移動
溫度對放熱平衡反應的說明
反應向左
反應向右
加熱時
降溫時
化學平衡下的壓力效應
 說明範例：容器體積固定下，氣態分子間的平衡，以下式為例
1.正反應時，造成系統壓力 減小 。
＜ 反應物莫耳數總和）
（∵產物莫耳數總和
2.逆反應時，造成系統壓力 增加 。
（∵反應物莫耳數總和 ＞ 產物莫耳數總和）
3H 2( g )  N2( g )  2NH3( g )

逆
正
係數和 4，較大
體積大，對容器的壓力大
係數和 2，較小
體積小，對容器的壓力小
壓力對平衡移動的影響
 勒沙特列原理：原平衡，可因 容器體積 改變而使系統壓力改變
 密閉系統下，壓力與其體積有 反比 關係
1.壓力增加時，反應向 能抵銷壓力大效應的方向
進行
2.壓力減少時，反應向 能抵銷壓力小效應的方向
進行
3H 2( g )  N2( g )  2NH3( g )

逆
正
採取措施
改變平衡
平衡移動
平衡移動方向
容器體積壓縮
壓力增大
向係數和小的移動
向右移動
容器體積加大
壓力減小
向係數和大的移動
向左移動
壓力增加，向係數小的方向移動
體積減小
壓力增加
反應向右
（向氣體莫耳數小的那邊進行）
壓力對N2O4與NO2的平衡移動
 平衡移動
甲：原平衡體積
1.減少體積（甲至乙）：（左圖）
 壓力 增加 ，壓縮瞬間顏色
變深。後因平衡向 右 ，
(係數 小 的方向)移動，
顏色變淡（乙至丙） 。
乙：壓縮瞬間
2.增加體積：
 壓力 減小 ，增加初期顏色
變淡。後因平衡向 左 ，
(係數 大 的方向)移動，
顏色變深。
丙：壓縮ㄧ段時間後
2 NO2 (g)
紅棕色
N2O4 (g)
無色
範例演練三
1.將大理石與鹽酸置於錐形瓶中，裝置如(甲)、(乙)所示，則：
(1) 甲、 乙何者可達到化學平衡？ 乙
。
(2) 甲、 乙何者遵守質量守恆定律？ 甲乙 。
2.( A ) 就平衡「甲＋乙 丙＋丁＋熱量」而論，下列四種方法中，何者
為增加丁產量最適宜的方法？
(A) 將丙除去 (B) 將乙除去 (C) 將甲除去 (D) 將反應系統加熱。
3.( D ) 將稀鹽酸和碳酸鈣放入錐形瓶中，並將瓶塞塞緊，瓶內有下列平
衡存在：甲：CaCO3＋2H＋ Ca2＋＋CO2＋H2O；
乙：CaCO3 Ca2＋＋CO32－；丙：H2O H＋＋OH－；
丁：水（液體）  水（蒸氣）；
現在若將瓶塞打開，則上述哪些平衡會改變？
(A)甲 (B)甲、乙 (C)甲、乙、丙 (D)甲、乙、丙、丁
課程結束
Jim 212 Family 隔宿露營 2006.9.22