高中二年級(jí)化學(xué)選修4第二章化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡第三節(jié)化學(xué)平衡第一課時(shí)課件

1、化學(xué)平衡常數(shù)化學(xué)平衡常數(shù)2 0 2 2 年年 1 月月 3 0 日 星 期 日日 星 期 日第一課時(shí)第一課時(shí)730.6K時(shí)時(shí) I2(g) + H2(g) 2HI(g)C2CC序序號(hào)號(hào)起始時(shí)濃度起始時(shí)濃度mol/L698.6K平衡時(shí)濃度平衡時(shí)濃度mol/L698.6K平衡時(shí)平衡時(shí)c0 (H2)c0(I2)c0 (HI)H2I2HI10.010670.0119600.0018310.0031290.0176720.011350.00904400.003560.001250.0155930.011340.00751000.0045650.00073780.013544000.010690.00114

2、10.0011410.008410222IHHI I2(g) + H2(g) 2HI(g)54.554.654.4554.33根據(jù)表中的數(shù)據(jù)計(jì)算出平衡時(shí)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)計(jì)算出平衡時(shí) 的值，并分析其中規(guī)律。的值，并分析其中規(guī)律。222IHHI【問(wèn)題探究【問(wèn)題探究】分析上表，你得出什么結(jié)論？分析上表，你得出什么結(jié)論？結(jié)論結(jié)論2：溫度發(fā)生變化，：溫度發(fā)生變化，K值也發(fā)生變化值也發(fā)生變化結(jié)論結(jié)論1 1：在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，：在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個(gè)生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個(gè)常數(shù)。常數(shù)。（以方程式中計(jì)量數(shù)

3、為冪）（以方程式中計(jì)量數(shù)為冪）C2(HI)C(H2) C(I2)=K結(jié)論結(jié)論3：常數(shù)：常數(shù)K與反應(yīng)的起始濃度大小無(wú)關(guān)；與反應(yīng)的起始濃度大小無(wú)關(guān)；結(jié)論結(jié)論4：常數(shù)：常數(shù)K與正向建立還是逆向建立平衡無(wú)關(guān)即與與正向建立還是逆向建立平衡無(wú)關(guān)即與平衡建立的過(guò)程無(wú)關(guān)。平衡建立的過(guò)程無(wú)關(guān)。一、化學(xué)平衡常數(shù)一、化學(xué)平衡常數(shù)1、定義：、定義：在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個(gè)常數(shù)。這個(gè)常數(shù)就是該反應(yīng)的化學(xué)值是一個(gè)常數(shù)。這個(gè)常數(shù)就是該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)（簡(jiǎn)稱(chēng)平衡常數(shù)）平衡常數(shù)（簡(jiǎn)稱(chēng)平衡

4、常數(shù)）（以方程式中計(jì)（以方程式中計(jì)量數(shù)為冪）量數(shù)為冪）2、表達(dá)式：、表達(dá)式：)()()()(BCACDCCCKnmqp在一定溫度下達(dá)在一定溫度下達(dá)到化平衡時(shí)：到化平衡時(shí)：mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)3、化學(xué)平衡常數(shù)的單位、化學(xué)平衡常數(shù)的單位“標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)”，它是無(wú)量綱，無(wú)單位的，它是無(wú)量綱，無(wú)單位的 。但經(jīng)驗(yàn)。但經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)有單位的，我們說(shuō)的實(shí)際是經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)，平衡常數(shù)有單位的，我們說(shuō)的實(shí)際是經(jīng)驗(yàn)平衡常數(shù)，但課本上沒(méi)有標(biāo)出單位，所以我們也不要標(biāo)出單位了。但課本上沒(méi)有標(biāo)出單位，所以我們也不要標(biāo)出單位了。物質(zhì)濃度的單位用物質(zhì)濃度的單位用mol/L例：在某溫度下，將例：

5、在某溫度下，將H2(g)和和I2(g)各各0.1mol混合物充入混合物充入10L的密閉容器中，充分反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，測(cè)得的密閉容器中，充分反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，測(cè)得c(H2)=0.0080mol/L， 求：求： (1)反應(yīng)的平衡常數(shù)反應(yīng)的平衡常數(shù)(2)其它條件不變，充入的其它條件不變，充入的H2(g)和和I2(g)各各0.2mol,求達(dá)平求達(dá)平衡時(shí)各物質(zhì)的平衡濃度。衡時(shí)各物質(zhì)的平衡濃度。解：解：練習(xí)：練習(xí)：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1.00molH2(g)和和1.00molI2(g)，反應(yīng)平衡后，反應(yīng)平衡后I2(g)的濃度為的濃度為0.0200molL-1。試求該溫度下

6、反應(yīng)試求該溫度下反應(yīng) 的平衡常數(shù)的平衡常數(shù) I2(g) + H2(g) 2HI(g)4.4.書(shū)寫(xiě)平衡常數(shù)關(guān)系式的規(guī)則書(shū)寫(xiě)平衡常數(shù)關(guān)系式的規(guī)則1)如果反應(yīng)中有固體和純液體參加，它們的濃度不應(yīng)如果反應(yīng)中有固體和純液體參加，它們的濃度不應(yīng)寫(xiě)在平衡關(guān)系式中，因?yàn)樗鼈兊臐舛仁枪潭ú蛔兊模瑢?xiě)在平衡關(guān)系式中，因?yàn)樗鼈兊臐舛仁枪潭ú蛔兊模瘜W(xué)平衡關(guān)系式中只包括氣態(tài)物質(zhì)和溶液中各溶質(zhì)的化學(xué)平衡關(guān)系式中只包括氣態(tài)物質(zhì)和溶液中各溶質(zhì)的濃度。濃度。 如如: CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l)K=c(CO2)K=c(CO)/c(CO2) c(H2)書(shū)書(shū)寫(xiě)寫(xiě)平平衡

7、衡常常數(shù)數(shù)關(guān)關(guān)系系式式的的規(guī)規(guī)則則 再如再如: 稀溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，如有水參加，水的濃度也稀溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，如有水參加，水的濃度也不必寫(xiě)在平衡關(guān)系式中，不必寫(xiě)在平衡關(guān)系式中，如：如：Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+K=c(CrO42-)2c(H+)2/c(Cr2O72-)又如又如：非水溶液中的反應(yīng)，如有水生成或有水參加反應(yīng)，非水溶液中的反應(yīng)，如有水生成或有水參加反應(yīng)，此時(shí)水的濃度不可視為常數(shù)，必須表示在平衡關(guān)系式中。此時(shí)水的濃度不可視為常數(shù)，必須表示在平衡關(guān)系式中。如酒精和醋酸的液相反應(yīng)如酒精和醋酸的液相反應(yīng)C2H5OH+CH3COOHCH3COOC2H5+H2Oc(CH3COO

8、C2H5) c(H2O)c(C2H5OH) c(CH3COOH)K=書(shū)書(shū)寫(xiě)寫(xiě)平平衡衡常常數(shù)數(shù)關(guān)關(guān)系系式式的的規(guī)規(guī)則則2)2)同一化學(xué)反應(yīng)，可以用不同的化學(xué)反應(yīng)式來(lái)表示，同一化學(xué)反應(yīng)，可以用不同的化學(xué)反應(yīng)式來(lái)表示，每個(gè)化學(xué)方程式都有自己的平衡常數(shù)關(guān)系式及相應(yīng)的每個(gè)化學(xué)方程式都有自己的平衡常數(shù)關(guān)系式及相應(yīng)的平衡常數(shù)。平衡常數(shù)。例例 N2 (g) + 3 H2 (g) 2NH3 (g) K1 = 1.60 10 5 1/2N2 (g) + 3/2 H2 (g) NH3 (g) K2 = 3.87 10 2 K1 K2 ， K1 = K22書(shū)書(shū)寫(xiě)寫(xiě)平平衡衡常常數(shù)數(shù)關(guān)關(guān)系系式式的的規(guī)規(guī)則則3)多重平衡規(guī)

9、則多重平衡規(guī)則：若干方程式相加若干方程式相加( (減減) )，則總反應(yīng)，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)等于分步平衡常數(shù)之乘積的平衡常數(shù)等于分步平衡常數(shù)之乘積( (商商) )例題例題: 2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g) K1 2NO2 (g) N2O4 (g) K2 2NO (g) +O2(g) N2O4 (g) K3K3 = K1 K2 書(shū)書(shū)寫(xiě)寫(xiě)平平衡衡常常數(shù)數(shù)關(guān)關(guān)系系式式的的規(guī)規(guī)則則(1)(1)平衡常數(shù)平衡常數(shù)K K與溫度有關(guān)，與濃度無(wú)關(guān)，由與溫度有關(guān)，與濃度無(wú)關(guān)，由K K隨溫度的變隨溫度的變化可推斷正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱?；赏茢嗾磻?yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱。 若正反應(yīng)是吸熱若正反應(yīng)是

10、吸熱反應(yīng)反應(yīng), ,升高溫度升高溫度,K ,K 增大增大; ;若正反應(yīng)是放熱反應(yīng)若正反應(yīng)是放熱反應(yīng), ,升高溫度升高溫度,K ,K 減小減小; ;5.5.引入平衡常數(shù)引入平衡常數(shù)K K的意義的意義例如：不同溫度時(shí)，反應(yīng)例如：不同溫度時(shí)，反應(yīng): H2(g)+I2(g) 2HI(g),的的濃度平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如下：濃度平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如下：溫度溫度623K698K763K平衡常數(shù)平衡常數(shù)66 .954.445.9 通過(guò)改變溫度，平衡常數(shù)大小的變化趨勢(shì)可以判斷通過(guò)改變溫度，平衡常數(shù)大小的變化趨勢(shì)可以判斷上可逆反應(yīng)的正方向是放熱反應(yīng)上可逆反應(yīng)的正方向是放熱反應(yīng). 引引入入平平衡衡常常數(shù)數(shù)K的的意

11、意義義 (2)(2)平衡常數(shù)平衡常數(shù)K K值的大小，可推斷反應(yīng)進(jìn)行的程度。值的大小，可推斷反應(yīng)進(jìn)行的程度。 K K 值越大，表示反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)值越大，表示反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大；化率越大；K K 值越小，表示反應(yīng)進(jìn)行的程度越小，反值越小，表示反應(yīng)進(jìn)行的程度越小，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越小。應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越小。(3)(3)反應(yīng)的平衡常數(shù)與反應(yīng)可能進(jìn)行的程度。一般來(lái)反應(yīng)的平衡常數(shù)與反應(yīng)可能進(jìn)行的程度。一般來(lái)說(shuō)，反應(yīng)的平衡常數(shù)說(shuō)，反應(yīng)的平衡常數(shù)K10K105 5，認(rèn)為正反應(yīng)進(jìn)行得較完，認(rèn)為正反應(yīng)進(jìn)行得較完全；全；K 10K 10-5-5則認(rèn)為這個(gè)反應(yīng)的正反應(yīng)很難進(jìn)行則認(rèn)為這個(gè)反

12、應(yīng)的正反應(yīng)很難進(jìn)行( (逆逆反應(yīng)較完全）。反應(yīng)較完全）。 引引入入平平衡衡常常數(shù)數(shù)K的的意意義義 (5) K值大小標(biāo)志反應(yīng)能達(dá)到的最大限度值大小標(biāo)志反應(yīng)能達(dá)到的最大限度,K值越大，值越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大，反應(yīng)越完全。反應(yīng)越完全。 課堂小結(jié)：課堂小結(jié)：(1) 平衡是有條件的、動(dòng)態(tài)的。平衡是有條件的、動(dòng)態(tài)的。(2) K不隨起始濃度大小而變化。不隨起始濃度大小而變化。(3) K與與溫度溫度有關(guān)。有關(guān)。(4) K與方程式寫(xiě)法有關(guān)。與方程式寫(xiě)法有關(guān)。作業(yè)：習(xí)題作業(yè)：習(xí)題2化學(xué)平衡常數(shù)化學(xué)平衡常數(shù)2 0 2 2 年年 1 月月 3 0 日 星 期 日日 星 期 日第二課時(shí)第二課時(shí)

13、對(duì)于可逆反應(yīng)對(duì)于可逆反應(yīng): mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g)(4)(4)在某溫度下，某時(shí)刻反應(yīng)是否達(dá)平衡，可用該時(shí)刻在某溫度下，某時(shí)刻反應(yīng)是否達(dá)平衡，可用該時(shí)刻產(chǎn)物的濃度冪的之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比即濃度商產(chǎn)物的濃度冪的之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比即濃度商Q Q與與K K比較大小來(lái)判斷。比較大小來(lái)判斷。QC kc， 未達(dá)平衡，逆向進(jìn)行。未達(dá)平衡，逆向進(jìn)行。逆正 QC = kc, 達(dá)平衡，平衡不移動(dòng)。達(dá)平衡，平衡不移動(dòng)。逆正逆正QC kc, 未達(dá)平衡，正向移動(dòng)。未達(dá)平衡，正向移動(dòng)。)()()()(BcAcDcCcQnmqpC 引引入入平平衡衡常常數(shù)數(shù)K的的意意義義 （5）另外還有

14、兩點(diǎn)必須指出：）另外還有兩點(diǎn)必須指出：平衡常數(shù)數(shù)值的大小，只能大致告訴我們一個(gè)可逆反應(yīng)平衡常數(shù)數(shù)值的大小，只能大致告訴我們一個(gè)可逆反應(yīng)的正向反應(yīng)所進(jìn)行的最大程度，并不能預(yù)示反應(yīng)達(dá)到平衡所的正向反應(yīng)所進(jìn)行的最大程度，并不能預(yù)示反應(yīng)達(dá)到平衡所需要的時(shí)間。如：需要的時(shí)間。如：2SO2(g)+O2=2SO3(g)298K時(shí)時(shí)K很大，但由于速度太慢，常溫時(shí)，幾乎不發(fā)生反很大，但由于速度太慢，常溫時(shí)，幾乎不發(fā)生反應(yīng)。應(yīng)。平衡常數(shù)數(shù)值極小的反應(yīng)，說(shuō)明正反應(yīng)在該條件下不可平衡常數(shù)數(shù)值極小的反應(yīng)，說(shuō)明正反應(yīng)在該條件下不可能進(jìn)行，如能進(jìn)行，如:N2+O22NOK=10-30(298K)所以常溫下用此反應(yīng)固定氮?dú)馐?/p>

15、不可能的。所以常溫下用此反應(yīng)固定氮?dú)馐遣豢赡艿?。因此沒(méi)有必要在該條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以免浪費(fèi)人力物力。或因此沒(méi)有必要在該條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以免浪費(fèi)人力物力?；蛘吒淖儣l件使反應(yīng)在新的條件下進(jìn)行比較好一些。者改變條件使反應(yīng)在新的條件下進(jìn)行比較好一些。 引引入入平平衡衡常常數(shù)數(shù)K的的意意義義 練習(xí)練習(xí)1、 已知一氧化碳與水蒸氣的反應(yīng)為已知一氧化碳與水蒸氣的反應(yīng)為 CO + H2O(g) CO2 + H2催化劑催化劑高溫高溫在在427時(shí)的平衡常數(shù)是時(shí)的平衡常數(shù)是9.4。如果反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，一氧化。如果反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，一氧化碳和水蒸氣的濃度都是碳和水蒸氣的濃度都是0.01mol/L，計(jì)算一氧化碳在此反，計(jì)算一氧化碳在

16、此反應(yīng)條件下的轉(zhuǎn)化率。應(yīng)條件下的轉(zhuǎn)化率。9. 設(shè)：設(shè)：CO的消耗濃度為的消耗濃度為x。練習(xí)練習(xí)2 2、合成氨反應(yīng)合成氨反應(yīng)N N2 2+3H+3H2 2 2NH 2NH3 3 在某溫度下達(dá)平衡時(shí)，各在某溫度下達(dá)平衡時(shí)，各物質(zhì)的濃度是：物質(zhì)的濃度是：NN2 2=3mol=3molL L-1-1，HH2 2=9 mol=9 molL L-1-1，NHNH3 3=4 mol=4 molL L-1-1。求該溫度時(shí)的平衡常數(shù)和。求該溫度時(shí)的平衡常數(shù)和N N2 2、H H2 2的初的初始濃度始濃度練習(xí)練習(xí)3：對(duì)于反應(yīng)對(duì)于反應(yīng)2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g) ,若在一定溫度下，若在一定溫度下，將

17、將0.1mol的的SO2(g)和和0.06mol O2(g)注入一體積為注入一體積為2L的密閉的密閉容器中，當(dāng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，測(cè)得容器中有容器中，當(dāng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，測(cè)得容器中有0.088mol的的SO3(g)試求在該溫度下試求在該溫度下（1）此反應(yīng)的平衡常數(shù)。）此反應(yīng)的平衡常數(shù)。（2）求）求SO2(g)和和O2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率。的平衡轉(zhuǎn)化率。在在25時(shí)，密閉容器中時(shí)，密閉容器中X、Y、Z三種氣體的初始濃度三種氣體的初始濃度和平衡濃度如下表：和平衡濃度如下表：下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是：下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是：A反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，X的轉(zhuǎn)化率為的轉(zhuǎn)化率為50B反應(yīng)可表示為反應(yīng)可表示為X+3Y 2Z

18、，其平衡常數(shù)為，其平衡常數(shù)為16000C增大壓強(qiáng)使平衡向生成增大壓強(qiáng)使平衡向生成Z的方向移動(dòng)，平衡常數(shù)增的方向移動(dòng)，平衡常數(shù)增大大D改變溫度可以改變此反應(yīng)的平衡常數(shù)改變溫度可以改變此反應(yīng)的平衡常數(shù)物質(zhì)物質(zhì)XYZ初始濃度初始濃度/mol lL L-1-10.10.20平衡濃度平衡濃度/mol lL L-1-10.050.050.1C25. 鐵和鋁是兩種重要的金屬，它們的單質(zhì)及化合物有著各鐵和鋁是兩種重要的金屬，它們的單質(zhì)及化合物有著各自的性質(zhì)。自的性質(zhì)。(1)在一定溫度下，氧化鐵可以與一氧化碳發(fā)生下列反應(yīng)：在一定溫度下，氧化鐵可以與一氧化碳發(fā)生下列反應(yīng)： 該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為：該反應(yīng)的平衡常

19、數(shù)表達(dá)式為：K= 該溫度下，在該溫度下，在2L盛有粉末的密閉容器中通入盛有粉末的密閉容器中通入CO氣體，氣體，10min后，生成了單質(zhì)鐵后，生成了單質(zhì)鐵112g。則。則10min內(nèi)內(nèi)CO的平均反應(yīng)的平均反應(yīng)速率為速率為 (2)請(qǐng)用上述反應(yīng)中某種氣體的有關(guān)物理量來(lái)說(shuō)明該反已達(dá)請(qǐng)用上述反應(yīng)中某種氣體的有關(guān)物理量來(lái)說(shuō)明該反已達(dá)到平衡狀態(tài)：到平衡狀態(tài)： 232Fe O (s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO (g)(3)某些金屬氧化物粉末和某些金屬氧化物粉末和Al粉在鎂條的引燃下可以發(fā)生粉在鎂條的引燃下可以發(fā)生鋁熱反應(yīng)。下列反應(yīng)速率鋁熱反應(yīng)。下列反應(yīng)速率(v)和溫度和溫度(T)的關(guān)系示意圖中與的關(guān)系示意圖中與鋁熱反應(yīng)最接