《化學反應的方向和限度》(化學平衡常數(shù))：課件三(25張PPT)(蘇教版選修4)

1、第二單元第二單元 化學反應的方向和限度化學反應的方向和限度我們知道，在一定條件下的可逆反應存我們知道，在一定條件下的可逆反應存在化學平衡狀態(tài)。那么，當達到化學平在化學平衡狀態(tài)。那么，當達到化學平衡狀態(tài)是，究竟有多少反應物轉(zhuǎn)化成了衡狀態(tài)是，究竟有多少反應物轉(zhuǎn)化成了生成物，平衡體系中各物質(zhì)的濃度之間生成物，平衡體系中各物質(zhì)的濃度之間是否有一定的關系？請大家完成是否有一定的關系？請大家完成 P44頁頁的問題解決。的問題解決。計算一定條件下，不同起始濃度的二氧化氮或計算一定條件下，不同起始濃度的二氧化氮或四氧化二氮進行反應，達到平衡后各物質(zhì)平衡四氧化二氮進行反應，達到平衡后各物質(zhì)平衡濃度之間的關系。濃

2、度之間的關系。通過計算同學們是否發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？其中濃度通過計算同學們是否發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？其中濃度的指數(shù)與化學方程式有何關系？的指數(shù)與化學方程式有何關系？如果反應物或生成物不止一種，情況又如何呢？如果反應物或生成物不止一種，情況又如何呢？如在一定條件下，可逆反應如在一定條件下，可逆反應 H2 + I2(g) 2HI，起始以及平衡時各物質(zhì)的濃度如下，起始以及平衡時各物質(zhì)的濃度如下表所示。他們的濃度間存在何種關系？表所示。他們的濃度間存在何種關系？ 討論、小結(jié)：討論、小結(jié)： c 2(HI)c(H2) c(I2)是一個定值。是一個定值。即：一定溫度下，生成物濃度的系數(shù)次方的乘積即：一定溫度下，生成物濃度

3、的系數(shù)次方的乘積與反應物濃度系數(shù)次方的乘積之比為一常數(shù)。與反應物濃度系數(shù)次方的乘積之比為一常數(shù)。問題：問題：請大家閱讀教科書請大家閱讀教科書P45頁關于平衡常數(shù)的頁關于平衡常數(shù)的定義，并找出其中的關鍵詞。定義，并找出其中的關鍵詞。其中其中c為各組分的為各組分的平衡濃度平衡濃度，溫度一定，溫度一定，K為定值為定值。)()()()(BcAcDcCcKbadc 大量實驗事實表明，對下列可逆反應：大量實驗事實表明，對下列可逆反應： aA + bB cC + dD在在一定溫度一定溫度下，無論反應物的起始濃度如何，反應下，無論反應物的起始濃度如何，反應達達到到平衡狀態(tài)平衡狀態(tài)后，將后，將各物質(zhì)各物質(zhì)的的物

4、質(zhì)的量濃度物質(zhì)的量濃度滿足下滿足下面關系：面關系：Cr2O72- + H2O 2CrO42- + 2H+Fe3O4(s) + 4H2(g) 高溫高溫3Fe(s) + 4H2O(g) )H(c)N( c)NH(cK232321)NH(c)H(c)N(cK322322)H(c)N(c)NH(cK/22322133N2+3H2 2NH32NH3 N2+ 3H2 N2 + H2 NH31232根據(jù)平衡常數(shù)的定義，請大家寫出下列可逆反應根據(jù)平衡常數(shù)的定義，請大家寫出下列可逆反應的平衡常數(shù)表達式。的平衡常數(shù)表達式。)H(c)OH(cK2424)()()(2722242OCrcHcCrOcK分析表分析表2-

5、8中的數(shù)據(jù)，你能得出什么結(jié)論？中的數(shù)據(jù)，你能得出什么結(jié)論？（1）必須指明溫度，反應必須達到平衡狀態(tài)）必須指明溫度，反應必須達到平衡狀態(tài)（2）平衡常數(shù)表示反應進行的程度，不表示反應的）平衡常數(shù)表示反應進行的程度，不表示反應的 快慢，即速率大，快慢，即速率大，K值不一定大值不一定大（3）在進行）在進行K值的計算時，固體不作考慮，表達式值的計算時，固體不作考慮，表達式 中不需表達中不需表達如：如：)H(c)OH(cK2424一定溫度下一定溫度下Fe3O4(s) + 4H2(g) 高溫高溫3Fe(s) + 4H2O(g) （4）在進行）在進行K值的計算時，稀溶液中的值的計算時，稀溶液中的H2O的濃的濃

6、 度可不表達度可不表達)()()(2722242OCrcHcCrOcK一定溫度下一定溫度下Cr2O72- + H2O 2CrO42- + 2H+如：如：（5）平衡常數(shù)的表達式與方程式的書寫方式有關）平衡常數(shù)的表達式與方程式的書寫方式有關)H(c)N( c)NH(cK232321)NH(c)H(c)N(cK322322)H(c)N(c)NH( cK/22322133K1 = 1/K2 = K32例如，在某溫度下：例如，在某溫度下：N2+3H2 2NH32NH3 N2+3H2 N2 + H2 NH31232（6）利用）利用K 值可判斷某狀態(tài)是否處于平衡狀態(tài)值可判斷某狀態(tài)是否處于平衡狀態(tài))B(c)A

7、(c)D(c)C(cKnmqp K K ， v正正 v逆逆，反應向正方向進行反應向正方向進行K K ， v正正 v逆逆，反應處于平衡狀態(tài)反應處于平衡狀態(tài)KK ， v正正 v逆逆，反應向逆方向進行反應向逆方向進行則：則：如某溫度下，可逆反應如某溫度下，可逆反應mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)平衡常數(shù)為平衡常數(shù)為K，若某時刻時，反應物和生成物的濃度關系如，若某時刻時，反應物和生成物的濃度關系如下：下：（1）必須指明溫度，反應必須達到平衡狀態(tài)）必須指明溫度，反應必須達到平衡狀態(tài)（2）平衡常數(shù)表示反應進行的程度，不表示反應）平衡常數(shù)表示反應進行的程度，不表示反應的的 快慢，即速率

8、大，快慢，即速率大，K值不一定大值不一定大（3）在進行）在進行K值的計算時，固體不作考慮，表達式值的計算時，固體不作考慮，表達式中不需表達中不需表達（4）在進行）在進行K值的計算時，稀溶液中的值的計算時，稀溶液中的H2O的濃度的濃度可不表達可不表達（5）平衡常數(shù)的表達式與方程式的書寫方式有關）平衡常數(shù)的表達式與方程式的書寫方式有關（6）利用）利用K 值可判斷某狀態(tài)是否處于平衡狀態(tài)值可判斷某狀態(tài)是否處于平衡狀態(tài)小小 結(jié)結(jié)通過討論我們知道了化學平衡常數(shù)的定義和通過討論我們知道了化學平衡常數(shù)的定義和表達式的書寫。大家是否產(chǎn)生疑問，提出化表達式的書寫。大家是否產(chǎn)生疑問，提出化學平衡常數(shù)的概念有什么意義

9、？對我們研究學平衡常數(shù)的概念有什么意義？對我們研究化學反應進行的程度有什么幫助呢？化學反應進行的程度有什么幫助呢？分析教科書分析教科書P45頁表頁表2-7，你能找出規(guī)律嗎？，你能找出規(guī)律嗎？ K值的大小，表示在一定溫度下，反應達到平衡值的大小，表示在一定溫度下，反應達到平衡時該反應進行的程度（反應的限度）。時該反應進行的程度（反應的限度）。（1）K值越大，表明反應進行的程度越大；反之則越值越大，表明反應進行的程度越大；反之則越小。小。（2）K值與濃度無關，隨溫度變化而變化值與濃度無關，隨溫度變化而變化)()()()(BcAcDcCcKbadcaA + bB cC + dD如果給出一定溫度時的某

10、個可逆反應的平衡常數(shù)，如果給出一定溫度時的某個可逆反應的平衡常數(shù)，能否通過其他一些數(shù)據(jù)的測定，判斷該反應的某能否通過其他一些數(shù)據(jù)的測定，判斷該反應的某狀態(tài)是否處于平衡狀態(tài)呢？狀態(tài)是否處于平衡狀態(tài)呢？ 討論、小結(jié)討論、小結(jié)： 我們可以通過測出某一時刻體系中各物質(zhì)的我們可以通過測出某一時刻體系中各物質(zhì)的濃度，然后假設反應已經(jīng)達到平衡，計算出平衡濃度，然后假設反應已經(jīng)達到平衡，計算出平衡常數(shù)，與給定的平衡常數(shù)比較。如果相等，則假常數(shù)，與給定的平衡常數(shù)比較。如果相等，則假設成立，也就是說反應已達到平衡；如果不相等，設成立，也就是說反應已達到平衡；如果不相等，則沒有達到平衡則沒有達到平衡。平衡轉(zhuǎn)化率平衡

11、轉(zhuǎn)化率100% =該反應物的該反應物的起始濃度起始濃度該反應物的該反應物的平衡濃度平衡濃度該反應物的起始濃度該反應物的起始濃度 可逆反應在一定條件下達到平衡時，可逆反應在一定條件下達到平衡時，某一反應物的平衡轉(zhuǎn)化率為：某一反應物的平衡轉(zhuǎn)化率為：除了化學平衡常數(shù)外，還有沒有其他方法除了化學平衡常數(shù)外，還有沒有其他方法能用來表示化學反應進行的限度呢？能用來表示化學反應進行的限度呢？平衡轉(zhuǎn)化率的意義：能表示在一定溫度和一定平衡轉(zhuǎn)化率的意義：能表示在一定溫度和一定起始濃度下反應進行的限度。起始濃度下反應進行的限度?！纠纠?】某溫度下，向某溫度下，向10L真空容器中注入真空容器中注入1.00 mol

12、H2(g) 和和 1.00 mol I2(g)，反應平，反應平衡后衡后I2(g)的濃度為的濃度為0.020 0 molL-1。試求。試求該溫度下該溫度下 H2(g)+I2(g) 2HI(g)的平衡的平衡常數(shù)。常數(shù)。平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的計算平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的計算解：據(jù)題意可知，起始時解：據(jù)題意可知，起始時c(H2)=c(I2)=0.100molL-1，平衡時平衡時c(H2)=c(I2)=0.0200molL-1，生成的，生成的c(HI) = 0.160molL-1H2(g) + I2(g) 2HI(g)起始時各物質(zhì)的濃度起始時各物質(zhì)的濃度/molL-10.100 0.100 0變化的各物質(zhì)的濃度變

13、化的各物質(zhì)的濃度/molL-1平衡時各物質(zhì)的濃度平衡時各物質(zhì)的濃度/molL-10.0800 0.0800 0.160 0.0200 0.0200 0.160 K =(0.160)2(0.0200)2= 64.0 c2(HI) c(H2) c(I2)=答：平衡常數(shù)為答：平衡常數(shù)為64.0。 平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的計算平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的計算【例例2】在一密閉容器中，在一密閉容器中，CO與與H2O混合混合加熱到加熱到800達到下列平衡：達到下列平衡：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) K=1.00若反應開始時若反應開始時CO和和H2O的濃度分別為的濃度分別為0.200 molL-1 和

14、和1.00molL-1，求達到平衡時，求達到平衡時CO轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為化為CO2轉(zhuǎn)化率是多少？轉(zhuǎn)化率是多少？平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的計算平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的計算 c(平平)/molL-1 0.200 x 1.00 x x x 解得: x = 0.166解：設平衡時解：設平衡時CO2和和H2的濃度為的濃度為x molL-1K =x2(0.200 x)(1.00 x)CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)c(始始) /molL-1 0.200 1.00 0 0c(變變)/molL-1 x x x x= 1.00c(CO2) c(H2) c(CO) c(H2O)=平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的計算平衡常數(shù)和

15、轉(zhuǎn)化率的計算答:平衡時平衡時CO轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為CO2轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率是83.0% 。 = 100%= 83.0% 0.1660.200平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的計算平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的計算 【例例3】 850K時，在一密閉容器中充入一定量的時，在一密閉容器中充入一定量的SO2和和O2，當反應達到平衡后測得：，當反應達到平衡后測得：SO2、O2和和SO3的濃度分別為的濃度分別為6.010-3 molL-1 、8.010-3 molL-1 和和 4.410-2 molL-1。計算：。計算：（1）該溫度下反應）該溫度下反應 的平的平衡常數(shù)。衡常數(shù)。（2）達平衡狀態(tài)時，）達平衡狀態(tài)時， SO2的轉(zhuǎn)化率。的轉(zhuǎn)化率。2SO2+O2 2SO3平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的計算平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的計算平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的計算平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的計算例：高爐煉鐵中發(fā)生的基本反應如下例：高爐煉鐵中發(fā)生的基本反應如下: FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)Q。其平衡常數(shù)可表。其平衡常數(shù)可表達為達為: K=c(CO2)/c(CO)，已知，已知1100，K=0.263 (1)若要使反應向右進行，高爐內(nèi)若要使反應向右進行，高爐內(nèi)CO2和和CO的體積比值的體積比值_，平衡常數(shù)，平衡常數(shù)K值值_(填填“增大增大”“”“減小減小”或或“