化學(xué)反應(yīng)的方向和限化學(xué)平衡常數(shù)三張?zhí)K教選修

1、會(huì)計(jì)學(xué)1化學(xué)反應(yīng)的方向和限化學(xué)平衡常數(shù)三張化學(xué)反應(yīng)的方向和限化學(xué)平衡常數(shù)三張?zhí)K教選修蘇教選修第1頁(yè)/共31頁(yè)第1頁(yè)/共31頁(yè)第2頁(yè)/共31頁(yè)度間存在何種關(guān)系？度間存在何種關(guān)系？第2頁(yè)/共31頁(yè)第3頁(yè)/共31頁(yè) 第3頁(yè)/共31頁(yè)第4頁(yè)/共31頁(yè) c 2(HI)c(H2) c(I2)是一個(gè)定值。是一個(gè)定值。即：一定溫度下，生成物濃度的系數(shù)次方的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次方的乘積之比為一常數(shù)。問題：?jiǎn)栴}：請(qǐng)大家閱讀教科書請(qǐng)大家閱讀教科書P45頁(yè)關(guān)于平衡常數(shù)的頁(yè)關(guān)于平衡常數(shù)的定義，并找出其中的關(guān)鍵詞。定義，并找出其中的關(guān)鍵詞。第4頁(yè)/共31頁(yè)第5頁(yè)/共31頁(yè)其中c為各組分的平衡濃度，溫度一定，K為定值。)

2、()()()(BcAcDcCcKbadc 大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)表明，對(duì)下列可逆大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)表明，對(duì)下列可逆反應(yīng)：反應(yīng)： aA + bB cC + dD在在一定溫度一定溫度下，無(wú)論反應(yīng)物的起始濃下，無(wú)論反應(yīng)物的起始濃度如何，反應(yīng)度如何，反應(yīng)達(dá)達(dá)到到平衡狀態(tài)平衡狀態(tài)后，將后，將各各物質(zhì)物質(zhì)的的物質(zhì)的量濃度物質(zhì)的量濃度滿足下面關(guān)系：滿足下面關(guān)系：第5頁(yè)/共31頁(yè)第6頁(yè)/共31頁(yè)Cr2O72- + H2O 2CrO42- + 2H+Fe3O4(s) + 4H2(g) 高高溫溫3Fe(s) + 4H2O(g) )H(c)N( c)NH(cK232321)NH(c)H(c)N( cK322322)H(c)N(c)

3、NH( cK/22322133N2+3H2 2NH32NH3 N2+ 3H2 N2 + H2 NH31232)H(c)OH(cK2424)()()(2722242OCrcHcCrOcK第6頁(yè)/共31頁(yè)第7頁(yè)/共31頁(yè)第7頁(yè)/共31頁(yè)第8頁(yè)/共31頁(yè)（1）必須指明溫度，反應(yīng)必須達(dá)到）必須指明溫度，反應(yīng)必須達(dá)到平衡狀態(tài)平衡狀態(tài)（2）平衡常數(shù)表示反應(yīng)進(jìn)行的程度，）平衡常數(shù)表示反應(yīng)進(jìn)行的程度，不表示反應(yīng)的不表示反應(yīng)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(jìn)行）在進(jìn)行K值的計(jì)算時(shí)，固體不作考值的計(jì)算時(shí)，固體不作考慮，表達(dá)式慮，表達(dá)式 中不需表達(dá)中不需表達(dá)如：如：)H(c)OH(

4、cK2424一定溫度下一定溫度下Fe3O4(s) + 4H2(g) 高高溫溫3Fe(s) + 4H2O(g) 第8頁(yè)/共31頁(yè)第9頁(yè)/共31頁(yè)（4）在進(jìn)行）在進(jìn)行K值的計(jì)算時(shí)，稀溶液值的計(jì)算時(shí)，稀溶液中的中的H2O的濃的濃 度可不表達(dá)度可不表達(dá))()()(2722242OCrcHcCrOcK一定溫度下一定溫度下Cr2O72- + H2O 2CrO42- + 2H+如：如：第9頁(yè)/共31頁(yè)第10頁(yè)/共31頁(yè)（5）平衡常數(shù)的表達(dá)式與方程式的書寫）平衡常數(shù)的表達(dá)式與方程式的書寫方式有關(guān)方式有關(guān))H(c)N( c)NH(cK232321)NH(c)H(c)N( cK322322)H(c)N(c)NH(

5、 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第10頁(yè)/共31頁(yè)第11頁(yè)/共31頁(yè)（6）利用）利用K 值可判斷某狀態(tài)是否處于平值可判斷某狀態(tài)是否處于平衡狀態(tài)衡狀態(tài))B(c)A(c)D(c)C(c Knmqp K K ， v正正 v逆逆，反應(yīng)向正方反應(yīng)向正方向進(jìn)行向進(jìn)行K K ， v正正 v逆逆，反應(yīng)處于平衡反應(yīng)處于平衡狀態(tài)狀態(tài)KK ， v正正 v逆逆，反應(yīng)向逆方向反應(yīng)向逆方向進(jìn)行進(jìn)行則：則：如某溫度下，可逆反應(yīng)mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)平衡常數(shù)為K

6、，若某時(shí)刻時(shí)，反應(yīng)物和生成物的濃度關(guān)系如下：第11頁(yè)/共31頁(yè)第12頁(yè)/共31頁(yè)6K 平衡狀態(tài)平衡狀態(tài)小小 結(jié)結(jié)第12頁(yè)/共31頁(yè)第13頁(yè)/共31頁(yè)第13頁(yè)/共31頁(yè)第14頁(yè)/共31頁(yè) K值的大小，表示在一定溫度下，值的大小，表示在一定溫度下，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)該反應(yīng)進(jìn)行的程度（反反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)該反應(yīng)進(jìn)行的程度（反應(yīng)的限度）。應(yīng)的限度）。（1）K值越大，表明反應(yīng)進(jìn)行的程度越值越大，表明反應(yīng)進(jìn)行的程度越大；反之則越小。大；反之則越小。（2）K值與濃度無(wú)關(guān)，隨溫度變化值與濃度無(wú)關(guān)，隨溫度變化而變化而變化)()()()(BcAcDcCcKbadcaA + bB cC + dD第14頁(yè)/共31頁(yè)第15頁(yè)/

7、共31頁(yè)衡衡。第15頁(yè)/共31頁(yè)第16頁(yè)/共31頁(yè)100% =該反應(yīng)物的起始濃度該反應(yīng)物的平衡濃度該反應(yīng)物的起始濃度 可可逆反應(yīng)在一定條件下達(dá)逆反應(yīng)在一定條件下達(dá)到平衡時(shí)，某一反應(yīng)物的平衡到平衡時(shí)，某一反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率為：轉(zhuǎn)化率為：除了化學(xué)平衡常數(shù)外，還有沒有其他方法能用來表示化學(xué)反應(yīng)進(jìn)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(yīng)進(jìn)行的限度。起始濃度下反應(yīng)進(jìn)行的限度。第16頁(yè)/共31頁(yè)第17頁(yè)/共31頁(yè)平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的計(jì)算計(jì)算第17頁(yè)/共31頁(yè)第18頁(yè)/共31頁(yè)H2(g) + I2(g) 2HI(g)起始時(shí)各物

8、質(zhì)的濃度起始時(shí)各物質(zhì)的濃度/molL-10.100 0.100 0變化的各物質(zhì)的濃度變化的各物質(zhì)的濃度/molL-1平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度平衡時(shí)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)化率的平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的計(jì)算計(jì)算第18頁(yè)/共31頁(yè)第19頁(yè)/共31頁(yè)【例2】在一密閉容器中，CO與H2O混合加熱到800達(dá)到下列平衡：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) K=1.00若反應(yīng)開始時(shí)

9、CO和H2O的濃度分別為0.200 molL-1 和1.00molL-1，求達(dá)到平衡時(shí)CO轉(zhuǎn)化為CO2轉(zhuǎn)化率是多少？平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的計(jì)算計(jì)算第19頁(yè)/共31頁(yè)第20頁(yè)/共31頁(yè) c(平平)/molL-1 0.200 x 1.00 x x x 解得: x = 0.166解：設(shè)平衡時(shí)CO2和H2的濃度為x molL-1K =x2(0.200 x)(1.00 x)CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)c(始) /molL-1 0.200 1.00 0 0c(變)/molL-1 x x x x= 1.00c(CO2) c(H2) c(CO) c(H2O)=平衡常

10、數(shù)和轉(zhuǎn)化率的平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的計(jì)算計(jì)算第20頁(yè)/共31頁(yè)第21頁(yè)/共31頁(yè)答:平衡時(shí)平衡時(shí)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)化率的平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的計(jì)算計(jì)算第21頁(yè)/共31頁(yè)第22頁(yè)/共31頁(yè) 【例例3】 850K時(shí)，在一密閉容器中時(shí)，在一密閉容器中充入一定量的充入一定量的SO2和和O2，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后測(cè)得：衡后測(cè)得：SO2、O2和和SO3的濃度分別的濃度分別為為6.010-3 molL-1 、8.010-3 molL-1 和和 4.410-2 molL-1。計(jì)算：。計(jì)算：（1）該溫度下反應(yīng)）該溫度下

11、反應(yīng) 的平衡常數(shù)。的平衡常數(shù)。（2）達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)，）達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)， SO2的轉(zhuǎn)化率。的轉(zhuǎn)化率。2SO2+O2 2SO3平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的計(jì)算計(jì)算第22頁(yè)/共31頁(yè)第23頁(yè)/共31頁(yè)平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的計(jì)算計(jì)算例：高爐煉鐵中發(fā)生的基本反應(yīng)如下例：高爐煉鐵中發(fā)生的基本反應(yīng)如下: FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)Q。其。其平衡常數(shù)可表達(dá)為平衡常數(shù)可表達(dá)為: K=c(CO2)/c(CO)，已，已知知1100，K=0.263 (1)若要使反應(yīng)向右進(jìn)行，高爐內(nèi)若要使反應(yīng)向右進(jìn)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

12、“增大增大”“”“減小減小”或或“不變不變”) (2)1100時(shí)，測(cè)得高爐中時(shí)，測(cè)得高爐中c(CO2)=0.025molL-1，c(CO)=0.1molL-1，在這種情況下該反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)在這種情況下該反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)_(填填“是是”或或“否否”)，此時(shí)化學(xué)反，此時(shí)化學(xué)反應(yīng)速率是應(yīng)速率是V正正_V逆逆(填填“大于大于”、“小于小于”或或“等于等于”)，其原因是，其原因是 。減小減小不變不變否否大于大于c(CO2)/c(CO)0.250.263，說明不是平衡狀態(tài)，且向正反應(yīng)方向進(jìn)行 第23頁(yè)/共31頁(yè)第24頁(yè)/共31頁(yè)第24頁(yè)/共31頁(yè)第25頁(yè)/共31頁(yè)其中c為各組分的平衡濃度，溫度一

13、定，K為定值。)()()()(BcAcDcCcKbadc 大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)表明，對(duì)下列可逆大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)表明，對(duì)下列可逆反應(yīng)：反應(yīng)： aA + bB cC + dD在在一定溫度一定溫度下，無(wú)論反應(yīng)物的起始濃下，無(wú)論反應(yīng)物的起始濃度如何，反應(yīng)度如何，反應(yīng)達(dá)達(dá)到到平衡狀態(tài)平衡狀態(tài)后，將后，將各各物質(zhì)物質(zhì)的的物質(zhì)的量濃度物質(zhì)的量濃度滿足下面關(guān)系：滿足下面關(guān)系：第25頁(yè)/共31頁(yè)第26頁(yè)/共31頁(yè)（4）在進(jìn)行）在進(jìn)行K值的計(jì)算時(shí)，稀溶液值的計(jì)算時(shí)，稀溶液中的中的H2O的濃的濃 度可不表達(dá)度可不表達(dá))()()(2722242OCrcHcCrOcK一定溫度下一定溫度下Cr2O72- + H2O 2CrO42- + 2H+如：如：第26頁(yè)/共31頁(yè)第27頁(yè)/共31頁(yè)第27頁(yè)/共31頁(yè)第28頁(yè)/共31頁(yè)【例2】在一密閉容器中，CO與H2O混合加熱到800達(dá)到下列平衡：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) K=1.00若反應(yīng)開始時(shí)CO和H2O的濃度分別為0.200 molL-1 和1.00molL-1，求達(dá)到平衡時(shí)CO轉(zhuǎn)化為CO2轉(zhuǎn)化率是多少？平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的計(jì)算計(jì)算第28頁(yè)/共31頁(yè)第29頁(yè)/共31頁(yè)【例2】在一密閉容器中，CO與H2O混合加熱到800達(dá)到下列平衡：CO(g)+H2O(g) CO