化學(xué)平衡狀態(tài)及化學(xué)平衡常數(shù)

1、思考：化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物能全部轉(zhuǎn) 化為生成物嗎？舉例說明。有些化學(xué)反應(yīng)能進(jìn)行完全，如鎂的燃燒，鈉與水的反應(yīng)；有些化學(xué)反不能進(jìn)行完全，如合成氨，二氧化硫的催化(cu hu)氧化等?；瘜W(xué)平衡(huxupnghng)狀態(tài)共五十一頁1、可逆反應(yīng)(kn-fnyng)定義：在相同條件下同時向正、反兩個方向(fngxing)進(jìn)行的反應(yīng)稱可逆反應(yīng)。2SO2+O2 2SO33H2+N2 2NH3共五十一頁交流(jioli) 研討下列說法是否正確：1、氫氣在氧氣中燃燒生成水，水在電解時生成氫氣和氧氣，H2+O2=H2O是可逆反應(yīng)。2、硫酸銅晶體加熱變成白色(bis)粉末，冷卻又變成藍(lán)色，所以無水硫酸銅結(jié)合結(jié)晶水的

2、反應(yīng)是可逆反應(yīng)。3、氯化銨加熱變成氨氣和氯化氫氣體，兩種氣體又自發(fā)變成氯化銨，氯化銨的分解是可逆反應(yīng)。共五十一頁1、可逆反應(yīng)(kn-fnyng)可逆反應(yīng)的特點(diǎn)(tdin)：（1）不能進(jìn)行到底，有一定限度（2）正反兩個方向的反應(yīng)在同時進(jìn)行（3）一定條件下，正逆反應(yīng)達(dá)平衡共五十一頁1、可逆反應(yīng)(kn-fnyng)人們利用可逆反應(yīng)進(jìn)行化工生產(chǎn)時要同時考慮兩個因素：反應(yīng)進(jìn)行的速和反應(yīng)進(jìn)行的限度?；瘜W(xué)反應(yīng)限度決定原料(yunlio)利用率和產(chǎn)品的產(chǎn)率，因此，研究可逆反應(yīng)，提高化學(xué)反應(yīng)的限度具有重要意義。共五十一頁1、可逆反應(yīng)(kn-fnyng)例1：在1升容器內(nèi)，發(fā)生2SO2+O2 2SO32體積(tj

3、)SO21體積O2500，101KPa,V2O55min后SO26O23SO39110min 后如前幾小時后如前？反應(yīng)停止了嗎共五十一頁反應(yīng)(fnyng)開始V正 V逆到一定(ydng)時間V正V逆0反應(yīng)過程中V正減小, V逆增大1、可逆反應(yīng)在反應(yīng)過程中的速率變化共五十一頁2、化學(xué)平衡(huxupnghng)定義：在一定條件下可逆反應(yīng)(kn-fnyng)進(jìn)行到一定程度時，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)物和生成物的濃度不再發(fā)生變化，這種狀態(tài)稱為化學(xué)平衡狀態(tài)，簡稱化學(xué)平衡。要點(diǎn)：對象可逆反應(yīng) 條件一定條件下，V正=V逆 特征各成份的濃度不再變化共五十一頁特點(diǎn)(tdin)動化學(xué)平衡(huxupng

4、hng)是一種動態(tài)平衡 V正V逆0； 定反應(yīng)混合物中各組成的濃度 保持不變； 變當(dāng)外界條件（C、P、T）改變 時，V正V逆 ，平衡發(fā)生改變 2、化學(xué)平衡共五十一頁 同一種(y zhn)物質(zhì)：該物質(zhì)的生成速率等于它的消耗速率。 不同的物質(zhì)：速率之比等于方程式中各物質(zhì)的計量數(shù)之比，但必須是不同方向的速率?；瘜W(xué)平衡狀態(tài)(zhungti)的標(biāo)志:（1）等速標(biāo)志，正 = 逆 （本質(zhì)特征）共五十一頁（2）恒濃標(biāo)志，反應(yīng)(fnyng)混合物中各組成成分的濃度保持不變（外部表現(xiàn)）：各組成成分的質(zhì)量、物質(zhì)的量、分子(fnz)數(shù)、體積（氣體）、物質(zhì)的量濃度均保持不變。 各組成成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)、氣體的體

5、積分?jǐn)?shù)均保持不變。 共五十一頁 若反應(yīng)前后的物質(zhì)都是氣體，且總體積不等，則氣體的總物質(zhì)的量、總壓強(qiáng)(yqing)（恒溫、恒容）、平均摩爾質(zhì)量、混合氣體的密度（恒溫、恒壓）均保持不變。 反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)物的產(chǎn)率保持不變。（2）恒濃標(biāo)志，反應(yīng)(fnyng)混合物中各組成成分的濃度保持不變（外部表現(xiàn)）：共五十一頁重要(zhngyo)題型判斷可逆反應(yīng)達(dá)到平衡(pnghng)狀態(tài)？能夠說明N2 + 3H2 2NH3反應(yīng)在密閉容器中已達(dá)到平衡狀態(tài)的是 ：容器內(nèi)N2、H2、NH3三者共存 容器內(nèi)N2、H2、NH3三者濃度相等 容器內(nèi)N2、H2、NH3的濃度 比恰為1:3:2共五十一頁 某時間(shjin)

6、內(nèi)斷裂3molH-H鍵的同時，斷裂6molN-H鍵容器內(nèi)質(zhì)量不隨時間的變化 而變化t min內(nèi)生成1molNH3同時(tngsh)消耗0.5molN2t min內(nèi)，生成1molN2同時消耗3molH2共五十一頁容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時間的變化 而變化容器內(nèi)密度不再發(fā)生變化容器內(nèi)的平均摩爾(m r)質(zhì)量不再 發(fā)生變化判斷化學(xué)平衡(huxupnghng)狀態(tài)的方法共五十一頁項(xiàng)目m A(g) + n B (g) p C (g) +q D (g) 是否 平衡混合體系中各組分的含量各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量的分?jǐn)?shù)一定平衡各物質(zhì)的質(zhì)量或質(zhì)量分?jǐn)?shù)一定平衡各氣體的體積或體積分?jǐn)?shù)一定平衡總壓強(qiáng)、總體積、總物質(zhì)的量一定不

7、一定共五十一頁m A(g) + n B (g) p C (g) +q D (g)是否 平衡正、逆反應(yīng)速率關(guān)系在單位時間內(nèi)消耗了mmolA的同時生成了mmolA平衡 在單位時間內(nèi)消耗了nmolB的同時消耗了pmolC平衡在單位時間內(nèi)生成了nmolB的同時消耗了qmolD（均指逆 ）不一定(A) (B) (C) (D) = m n p q，正不一定等于逆不一定共五十一頁m A(g) + n B (g) p C (g) +q D (g) 是否 平衡壓強(qiáng)當(dāng)m + np + q 時，總壓力一定（其它條件一定）平衡當(dāng)m + n =p + q時，總壓力一定（其它條件一定）不一定混合氣體的平均M當(dāng) m + n

8、 p + q 時，M一定平衡當(dāng) m + n = p + q 時，M一定不一定共五十一頁注意化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)密度C（s）+CO2（g） 2CO（g）（一定）平衡N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）（一定）不一定H2（g）+I2（g） 2HI（g）（一定）不一定共五十一頁是指在一定條件下（恒溫、恒容或恒溫、恒壓），對同一可逆反應(yīng)(kn-fnyng)，只要起始時加入物質(zhì)的物質(zhì)的量不同，而達(dá)到化學(xué)平衡時，同種物質(zhì)的含量相同的平衡狀態(tài)。等效(dn xio)平衡共五十一頁只改變起始時加入物質(zhì)的物質(zhì)的量，如果根據(jù)反應(yīng)方程式中的計量數(shù)換算成等號同一邊的物質(zhì)的物質(zhì)的量，只要(zhyo)對應(yīng)物質(zhì)的物質(zhì)的量相等就

9、可達(dá)到同一平衡狀態(tài)。 規(guī)律(gul) 在恒溫恒容(T,V)下，若反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的總體積不相等：共五十一頁此時，混合物中各物質(zhì)的質(zhì)量（物質(zhì)的量）百分含量(hnling)與已知的平衡狀態(tài)相同，物質(zhì)的量、濃度、甚至總壓強(qiáng)、總物質(zhì)的量也相同。 共五十一頁只改變起始時加入物質(zhì)(wzh)的物質(zhì)(wzh)的量，如根據(jù)可逆反應(yīng)方程式的計量數(shù)換算成等號同一邊的物質(zhì)(wzh)的物質(zhì)(wzh)的量，對應(yīng)物質(zhì)(wzh)的物質(zhì)(wzh)的量之比相等，各組分的百分含量與已知的平衡狀態(tài)相同。但各組分的物質(zhì)(wzh)的量及濃度不一定相同。 在恒溫恒容(T,V)下，若反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的總體積相等：共五十一頁只改變起始時加入物

10、質(zhì)的物質(zhì)的量，如根據(jù)可逆反應(yīng)方程式的計量數(shù)換算成等號同一邊的物質(zhì)的物質(zhì)的量，對應(yīng)物質(zhì)的物質(zhì)的量之比相等(xingdng)，各組分的百分含量與已知的平衡狀態(tài)相同。但各組分(zfn)的物質(zhì)的量不一定相同。 在恒溫恒壓(T,P)下：共五十一頁1、當(dāng)可逆反應(yīng)(kn-fnyng)2SO2+O2 2SO3達(dá)平衡時, 通入18O2, 再次平衡時, 18O存在于（ ） A.SO3 O2 B.SO2 SO3 C. SO2 O2 D.SO2 O2 SO3D練習(xí)(linx)共五十一頁2、在密閉容器中進(jìn)行如下反應(yīng)X2(g)+Y2 (g)2Z(g) 已知X2Y2Z的起始濃度分別為0.1mol/L0.3mol/L0.2m

11、ol/L。 在一定的條件下，當(dāng)達(dá)到平衡時，各物質(zhì)(wzh)的濃度有可能是A.Z為0.3mol/L B.Y2為0.35mol/LC.X2為0.2mol/L D.Z為0.4mol/L答:AB共五十一頁3、N2+3H2 2NH3反應(yīng)達(dá)到平衡時，下列說法正確的是（ ） A、N2和H2不再化合了 B、N2、H2、NH3的濃度相等 C、平衡建立前體系的總質(zhì)量在不斷變化(binhu)而平衡建立后體系的總質(zhì)量就不再變了 D、N2、H2、NH3的濃度保持不變D共五十一頁4、在一定溫度下，可逆反應(yīng)：A(g)+3B(g) 2C(g)達(dá)到平衡的標(biāo)志是( )A.A生成的速率與C分解的速率相等(xingdng)B.A、B

12、、C的濃度不再變化C.單位時間生成n molA同時消耗3n molBD.A、B、C的分子數(shù)之比為1：3：2BC共五十一頁5、 可逆反應(yīng)N23H2 2NH3的正、逆反應(yīng)速率可用各反應(yīng)物或生成物濃度的變化(binhu)來表示。下列各關(guān)系中能說明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是（ ）A.3v正（N2）v正（H2） B.v正 （N2） v逆（NH3）C.2v正（H2）3v逆（NH3） D.v正（N2）3v逆（H2）C共五十一頁6、 體積相同的甲、乙兩個容器中，分別都充有等物質(zhì)的量的SO2和O2，在相同溫度下發(fā)生反應(yīng)：2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3 (g) 并達(dá)到平衡(pnghng)，反應(yīng)過程中，甲

13、容器保持體積不變，乙容器保持壓強(qiáng)不變，若甲容器中SO2的轉(zhuǎn)化率為p%，則乙容器中SO2的轉(zhuǎn)化率為（ ）。 A.等于p% B.大于p% C.小于p% D.無法判斷B共五十一頁V L P%V LP%V L恒容恒壓加壓甲乙起始(q sh)狀態(tài) 平衡(pnghng)狀態(tài) 反應(yīng)過程分析：共五十一頁7、在一個固定體積的密閉容器(rngq)中,加入2molA和1molB,發(fā)生反:2A(g)+B(g) 3C(g) + D(g) 達(dá)到平衡時,C的濃度為Wmol/L 。若維持容器體積和溫度不變，按下列幾種配比 作為起始物質(zhì)，達(dá)到平衡后，C的物質(zhì)的量濃 度:_大于 Wmol/L、_等于Wmol/L、_小于Wmol/

14、L。 A、B、C、F、ID、GE、H共五十一頁A4molA+1molB B2molA+2molBC4molA+2molB D3molC+1molD E2molA+1molB+3molC+1molD F3molC+1molD+1molB G1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molD H. 3molC+2molD I4molC+1molD 共五十一頁2 L2 L1 L 4molA+2molB 平衡(pnghng)狀態(tài)1 平衡(pnghng)狀態(tài)2加壓共五十一頁8、在一個固定體積的密閉容器中,保持一定溫度,進(jìn)行以下反應(yīng)：H2 (g) +Br2 (g) 2HBr (g),已知加入1mo

15、l H2和2mol Br2時，達(dá)到平衡后生成a mol HBr(見下表“已知”項(xiàng))。在同溫同壓下,且保持平衡時各組成成分的百分含量不變,對下列編號(bin ho)和的狀態(tài),填寫表中的空白:共五十一頁編 號起始狀態(tài)(mol) 平衡時HBr(mol) H2Br2HBr已知 120a(1) 240(2) 10.5a00.52a共五十一頁2 L 2 L1 L 1 L1 L已知甲乙丙(1)起始(q sh)狀態(tài) 平衡(pnghng)狀態(tài) 加壓共五十一頁化學(xué)(huxu)平衡常數(shù)共五十一頁 K化學(xué)(huxu)平衡常數(shù)實(shí)驗(yàn)測得，同一反應(yīng)（如：aA+bB cC+dD）在某溫度下達(dá)到的化學(xué)平衡狀態(tài)，平衡體系中各物質(zhì)

16、的濃度滿足下面關(guān)系：其中c為各組分的平衡濃度(nngd)，溫度一定，K為定值。一、表達(dá)式結(jié)論：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)共五十一頁K值的大小，表示(biosh)在一定溫度下，反應(yīng)達(dá)到平衡時該反應(yīng)進(jìn)行的程度（反應(yīng)的限度）。（1）K值越大，反應(yīng)程度(chngd)增大，轉(zhuǎn)化率越高；反之則轉(zhuǎn)化率越低。（2）K值與濃度無關(guān)，隨溫度變化而變化二、意義化學(xué)平衡常數(shù)共五十一頁三、使用(shyng)平衡常數(shù)應(yīng)注意的問題化學(xué)(huxu)平衡常數(shù)（1）必須指明溫度，反應(yīng)必須達(dá)到平衡狀態(tài)（2）平衡常數(shù)表示反應(yīng)進(jìn)行的程度，不表示反 應(yīng)的快慢，即速率大，K值不一定大（3）

17、在進(jìn)行K值的計算時，固體不作考慮，表達(dá) 式中不需表達(dá)Fe3O4(s) + 4H2(g) 高溫3Fe(s) + 4H2O(g) 如：一定溫度下共五十一頁三、使用平衡常數(shù)應(yīng)注意(zh y)的問題（4）在進(jìn)行K值的計算(j sun)時，稀溶液中的H2O的濃 度可不表達(dá)Cr2O72- + H2O 2CrO42- + 2H+如：一定溫度下共五十一頁（5）平衡常數(shù)的表達(dá)式與方程式的書寫(shxi)有關(guān)N2+3H2 2NH32NH3 N2+3H21/2N2+3/2H2 NH3K1 = 1/K2 = K32三、使用(shyng)平衡常數(shù)應(yīng)注意的問題某溫度下共五十一頁（6）利用K值可判斷某狀態(tài)(zhungti)

18、是否處于平衡狀態(tài)(zhungti)三、使用(shyng)平衡常數(shù)應(yīng)注意的問題如某溫度下，可逆反應(yīng)mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)平衡常數(shù)為K，若某時刻時，反應(yīng)物和生成物的濃度關(guān)系如下： KK ，V正V逆，反應(yīng)向正方向進(jìn)行KK ，V正V逆，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)KK ，V正V逆，反應(yīng)向逆方向進(jìn)行則：共五十一頁四、平衡(pnghng)轉(zhuǎn)化率平衡(pnghng)轉(zhuǎn)化率= 平衡時已轉(zhuǎn)化了的某反應(yīng)物的量 轉(zhuǎn)化前該反應(yīng)物的量100%共五十一頁例題： 一氧化碳變換反應(yīng)CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)在773K時,平衡常數(shù)Kc=9，如反應(yīng)開始時CO和H2O的濃度都是0.020

19、 molL，計算(j sun)在這條件下，CO的轉(zhuǎn)化率最大是多少？共五十一頁c(始) : 0.020 0.020 0 0c(平) : 0.020-x 0.20-x x x 解得:x=0.015 (molL-1 )解：設(shè)平衡(pnghng)時CO2和H2的濃度為x molLCO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) K = = 9x2(0.020-x)2共五十一頁答: 該反應(yīng)(fnyng)在所給條件下的最大轉(zhuǎn)化率是75%。轉(zhuǎn)化率 = 100 = 75 % 0.0150.020共五十一頁例：高爐煉鐵中發(fā)生的基本反應(yīng)(fnyng)如下: FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)Q。其平衡常數(shù)可表達(dá)為: K=c(CO2)/c(CO)，已知1100，K=0.263 (1)若平衡向右進(jìn)行，高爐