三节化学平衡市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

第三节化学平衡第二章第二章 化学反应速率与化学平衡化学反应速率与化学平衡化学平衡常数第1页【学习目标学习目标】1、了解化学平衡常数含义、了解化学平衡常数含义3、能利用化学平衡常数进行计算、能利用化学平衡常数进行计算2、会利用化学平衡常数判断反应进行程度、会利用化学平衡常数判断反应进行程度第2页【联想联想质疑质疑】怎样才能定量地描述化学反应怎样才能定量地描述化学反应 程度？程度？化学反应中反应物转化程度会化学反应中反应物转化程度会 受到哪些原因影响？受到哪些原因影响？第3页【交流交流研讨研讨】依据下表数据计算平衡时依据下表数据计算平衡时 值并分析其中规律：值并分析其中规律：2c (HI)c(H2)c(I2)序序号号起始时浓度起始时浓度mol/L698.6K平衡时浓度平衡时浓度mol/L698.6K平衡时平衡时c(H2)c(I2)c(HI)cH2cI2cHI10.010670.0119600.0018310.0031290.0176720.011350.00904400.003560.001250.0155930.011340.00751000.0045650.00073780.013544000.010690.0011410.0011410.008410I2(g)+H2(g)2HI(g)54.554.654.4554.33c (HI)2c(H2)c(I2)第4页 K化学平衡常数化学平衡常数1、定义：、定义：在一定温度下，当一个可逆反应到达平衡在一定温度下，当一个可逆反应到达平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积比值是一个常数。这个常数就是该反应积比值是一个常数。这个常数就是该反应化学平衡常数（简称平衡常数）化学平衡常数（简称平衡常数）符号：符号：K第5页 K化学平衡常数化学平衡常数试验测得：试验测得：同一反应（如：同一反应（如：aA+bB cC+dD）在在某温度下到达化学平衡状态，平衡常数表示式是：某温度下到达化学平衡状态，平衡常数表示式是：2、表示式：、表示式：2c (HI)c(H2)c(I2)I2(g)+H2(g)2HI(g)推导出平衡常数为：推导出平衡常数为：由反应由反应其中其中c为各组分平衡浓度为各组分平衡浓度，温，温度一定，度一定，K为定值。为定值。第6页 K化学平衡常数化学平衡常数3、意义：、意义：（1）K值越大，表示反应进行程度越大，反应物值越大，表示反应进行程度越大，反应物 转化率也越大。转化率也越大。定量衡量化学反应进行程度定量衡量化学反应进行程度（3）普通当）普通当K105 时，该反应进行得基本完全，时，该反应进行得基本完全，K 10-5 时则认为该反应极难进行时则认为该反应极难进行(逆反应较完全）逆反应较完全）（2）K只受只受温度影响温度影响，而其它外界条件如：，而其它外界条件如：浓度、浓度、压强、催化剂等改变对其无影响。压强、催化剂等改变对其无影响。第7页 K化学平衡常数化学平衡常数4、使用平衡常数应注意问题、使用平衡常数应注意问题（1）必须指明温度，反应必须到达平衡状态）必须指明温度，反应必须到达平衡状态（2）平衡常数表示反应进行程度，不表示反应）平衡常数表示反应进行程度，不表示反应 快慢，即速率大，快慢，即速率大，K值不一定大值不一定大（3）在进行）在进行K值计算时，固体不作考虑，表示式中值计算时，固体不作考虑，表示式中 不需表示不需表示Fe3O4(s)4H2(g)高温高温3Fe(s)+4H2O(g)如：如：一定温度下一定温度下第9页 K化学平衡常数化学平衡常数4、使用平衡常数应注意问题、使用平衡常数应注意问题（4）在进行）在进行K值计算时，稀溶液中值计算时，稀溶液中H2O浓度浓度 可不表示可不表示Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H+如：如：一定温度下：一定温度下：第10页 K化学平衡常数化学平衡常数4、使用平衡常数应注意问题、使用平衡常数应注意问题（5）平衡常数表示式与方程式书写相关）平衡常数表示式与方程式书写相关N2+3H2 2NH32NH3 N2+3H21/2N2+3/2H2 NH3K1 =1/K2 =K32 某温度下：某温度下：第11页 K化学平衡常数化学平衡常数4、使用平衡常数应注意问题、使用平衡常数应注意问题（6）多重平衡规则多重平衡规则若若干干方方程程式式相相加加(减减)，则则总总反反应应平平衡衡常常数数等等于于分分步平衡常数之乘积步平衡常数之乘积(商商)。例例1:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)K1 2NO2(g)N2O4(g)K2 2NO(g)+O2(g)N2O4(g)K=K1 K2 第12页 C(s)+CO2(g)2CO(g)K C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)K1 CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K2 K化学平衡常数化学平衡常数4、使用平衡常数应注意问题、使用平衡常数应注意问题（6）多重平衡规则多重平衡规则 若若干干方方程程式式相相加加(减减)，则则总总反反应应平平衡衡常常数数等等于于分分步平衡常数之乘积步平衡常数之乘积(商商)。例例2:K=K1/K2第13页 K化学平衡常数化学平衡常数 练习：练习：试写出以下反应浓度平衡常数数学表示式：试写出以下反应浓度平衡常数数学表示式：2SO2(g)+O2(g)2SO3 C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)催化剂催化剂注意：注意：反应中固体或纯溶剂不列入平衡常数表示式中！反应中固体或纯溶剂不列入平衡常数表示式中！)()()(22232OcSOcSOcK=第14页 K化学平衡常数化学平衡常数5、应用：、应用：(1)(1)判断反应进行程度判断反应进行程度K K 值越大，说明平衡体系中生成物所占百分比越大，值越大，说明平衡体系中生成物所占百分比越大，正向反应进行程度越大，即该反应进行得越完全，正向反应进行程度越大，即该反应进行得越完全，反应物转化率越大；反之，就越不完全，转化率就反应物转化率越大；反之，就越不完全，转化率就 越小。越小。(2)(2)利用利用K K可判断反应热效应可判断反应热效应若升高温度，若升高温度，K K值增大，则正反应为吸热反应；值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，若升高温度，K K值减小，则正反应为放热反应。值减小，则正反应为放热反应。第15页比如：比如：不一样温度时，反应不一样温度时，反应:H2(g)+I2(g)2HI(g),平衡常数与温度关系以下平衡常数与温度关系以下：温度温度623K698K763K平衡常数平衡常数66.954.445.9 经过改变温度，平衡常数大小改变趋势能够经过改变温度，平衡常数大小改变趋势能够 判判断上面可逆反应正方向是断上面可逆反应正方向是 K化学平衡常数化学平衡常数放热反应放热反应第16页 K化学平衡常数化学平衡常数(3)(3)计算转化率计算转化率依据起始浓度依据起始浓度(或平衡浓度或平衡浓度)和平衡常数能够计算平和平衡常数能够计算平衡浓度衡浓度(或起始浓度或起始浓度)，从而计算反应物转化率。，从而计算反应物转化率。5、应用：、应用：第17页K=C(CO2)C(H2)/C(CO)C(H2O)=(2.0)(2.0)/2.0(1-)2.0(1-)=2/(1-)2 =2.6 =62%解解:设设CO转化率为转化率为，则，则 CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始浓度起始浓度/mol/L 2.0 2.0 0 0转化浓度转化浓度/mol/L 2.0 2.0 2.0 2.0平衡浓度平衡浓度/mol/L 2.0(1-)2.0(1-)2.0 2.0例题：例题：反应反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)在在749K达平衡，达平衡，K=2.60,求：当求：当CO、H2O(g)起始浓度都为起始浓度都为 2.0 mol/L达平衡后，达平衡后，CO转化率转化率。第18页课堂课堂 练习：练习：450K时往一空容器中通入氮时往一空容器中通入氮N2和和H2，反应达平衡后，反应达平衡后，测得测得C(N2)=3mol/L，C(H2)=9mol/L，C(NH3)=4 mol/L,求求K、N2和和H2起始浓度。起始浓度。3 9 4042 65 15 K=C(NH3)2/C(N2)(H2)3=42/（393）=7.310-3解解:N2+3H2 2NH3起始浓度起始浓度/mol/L 转化浓度转化浓度/mol/L 平衡浓度平衡浓度/mol/L 第19页 K化学平衡常数化学平衡常数(4)(4)判断平衡移动方向判断平衡移动方向对于可逆反应，在一定温度下任意时刻，反应物浓度对于可逆反应，在一定温度下任意时刻，反应物浓度和生成物浓度有以下关系：和生成物浓度有以下关系：叫该反应浓度商叫该反应浓度商（1）QCK，反应向正方向进行，反应向正方向进行（2）QCK，反应处于平衡状态，反应处于平衡状态（3）QCK，反应向逆方向进行，反应向逆方向进行第20页自学教材自学教材 P P29-3129-31，例，例1 1、例、例2 2。K化学平衡常数化学平衡常数第21页第22页 K化学平衡常数化学平衡常数第23页第24页 1、对于、对于3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)，反应，反应化学平衡常数表示式为（化学平衡常数表示式为（）D第25页 2、在一定体积密闭容器中，进行以下化学反应：、在一定体积密闭容器中，进行以下化学反应：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)，其化学平衡常数，其化学平衡常数 K和温度和温度t关系以下表：关系以下表：回答以下问题：回答以下问题：（1）该反应化学平衡常数表示式）该反应化学平衡常数表示式K=。（2）该反应为）该反应为 反应（选填反应（选填“吸热吸热”、“放热放热”）。）。（3）能判断该反应是否到达化学平衡状态依据是）能判断该反应是否到达化学平衡状态依据是 。A.容器中压强不变容器中压强不变 B.混合气体中混合气体中c(CO)不变不变 C.V正正(H2)=V逆逆(H2O)D.c(CO2)=c(CO)（4）某温度下，平衡浓度符合下式：）某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO2)c(H2)=c(CO)c(H2O)，试判断此时温度为，试判断此时温度为 。t70080083010001200K0.60.91.01.72.6吸热吸热BC830第26页3、高炉炼铁中发生基本反应以下、高炉炼铁中发生基本反应以下:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)Q。其其平平衡衡常常数数可可表表示为示为:K=c(CO2)/c(CO)，已知，已知1100，K=0.263 (1)若若 平平 衡衡 向向 右右 进进 行行，高高 炉炉 内内 CO2和和 CO体体 积积 比比 值值_，平平衡衡常常数数K值值_(填填“增增大大”“减减小小”或或“不变不变”)(2)1100时，测得高炉中时，测得高炉中c(CO2)=0.025mol/L，c(CO)=0.1mol/L，在这种情况下该反应是否处于平衡状，在这种情况下该反应是否处于平衡状态态_(填填“是是”或或“否否”)，此时化学反应速率是，此时化学反应速率是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 。增大增大增大增大否否大于大于c(CO2)/c(CO)0.250.263，说明不是平衡状态，说明不是平衡状态，且向正反应方向进行且向正反应方向进行第27页(5)K值大小标志反应能到达最大程度值大小标志反应能到达最大程度,K值大，反应完全。值大，反应完全。返 回播 放 课堂小结：课堂小结：(1)平衡是有条件、动态。平衡是有条件、动态。(2)K不随起始浓度大而变。不随起始浓度大而变。(3)K与温度相关。与温度相关。(4)K与方程式写法相关。与方程式写法相关。第28页基本模式基本模式“三段式三段式”转化：转化：mx nx px qx 平衡：平衡：a-mx b-nx px qx 基本关系基本关系生成物：平衡浓度起始浓度转化浓度生成物：平衡浓度起始浓度转化浓度 反应物：平衡浓度起始浓度转化浓度反应物：平衡浓度起始浓度转化浓度 例：例：m A +n B p C +q D 起始：起始：a b 0 0化学平衡相关计算化学平衡相关计算第29页转化率转化率化学平衡相关计算化学平衡相关计算气体平均分子量气体平均分子量第30页化学平衡相关计算化学平衡相关计算 几点定律几点定律a、假如保持、假如保持P、T不变：不变：则气体体积比等于物质量之比，即则气体体积比等于物质量之比，即则气体密度比等于摩尔质量之比，即则气体密度比等于摩尔质量之比，即b、假如保持、假如保持V、T不变：不变：则气体压强比等于气体物质量之比，即则气体压强比等于气体物质量之比，即第31页 在一定温度下在一定温度下,容积为容积为20L容器中充入容器中充入2molSO2和和1molO2发生反应：发生反应：2SO2+O2 2SO3，到达平衡时，到达平衡时，容器内气体压强为开始时容器内气体压强为开始时70%。试求：。试求：SO2转化率转化率 平衡时平衡时O2浓度浓度SO3体积分数体积分数混合气体平均相对分子量混合气体平均相对分子量平衡时混合气体密度平衡时混合气体密度例题例题常规计算常规计算90%0.005mol/L85.7%76.28g/L第32页 在一定温度和压强下，将平均分子相对质量在一定温度和压强下，将平均分子相对质量为为8.5N2和和H2混合气体，充入密闭容器中反应，混合气体，充入密闭容器中反应，到达平衡后，混合气体平均分子量为到达平衡后，混合气体平均分子量为10.0，则则N2转化率为转化率为_。30%练一练一 练练第33页 将固体将固体NH4I置于密闭容器中，在某温度下发生以下置于密闭容器中，在某温度下发生以下反应反应 NH4I(s)NH3(g)+HI(g)2HI(g)H2(g)+I2(g)当反应到达平衡时，当反应到达平衡时，c(H2)=0.5mol/L，c(HI)=4mol/L，则，则NH3浓度为（浓度为（）A.3.5mol/L B.4mol/L C.4.5mol/L D.5mol/L D例题例题连续平衡连续平衡第34页 一定条件下，在一定条件下，在2SO2+O2 2SO3化学平衡体系化学平衡体系中，各物质浓度分别是中，各物质浓度分别是2.0mol/L、0.8mol/L、2.4mol/L，则氧气在反应起始时浓度可能是，则氧气在反应起始时浓度可能是:（A）0.82mol/L (B)02mol/L (C)00.8mol/L (D)无法确定无法确定B练一练一 练练第35页 在密闭容器中进行以下反应：在密闭容器中进行以下反应：X2（气）（气）+Y2（气）（气）2Z2（气），（气），已知已知X2、Y2、Z2起始浓起始浓度度0.1mol/L、0.3mol/L、0.2mol/L在一定条件下抵达达在一定条件下抵达达平衡后平衡后,各物质浓度可能为各物质浓度可能为:A、Z2为为0.3 mol/L B、Y2为为0.35mol/L C、X2为为0.2mol/L D、Z2为为0.4mol/LA B练一练一 练练第36页一定条件下一定条件下,在容积为在容积为2L密闭容器里加入一定物密闭容器里加入一定物质量质量A,发生以下反应并建立平衡发生以下反应并建立平衡:A(g)2B(g),2B(g)C(g)+2D(g)测得平衡时各物质量浓度是测得平衡时各物质量浓度是:A=0.3mol/L,B=0.2mol/L,C=0.05mol/L.最初向容器里最初向容器里加入加入A物质量是物质量是()A.0.5mol B.0.8mol C.0.9mol D.1.2mol C练一练一 练练第37页例题例题极端假设法极端假设法 在一定条件下，可逆反应在一定条件下，可逆反应 A2(g)+B2(g)2C(g)达平衡时，各物质平衡浓度达平衡时，各物质平衡浓度分别为分别为c(A2)=0.5mol/L，c(B2)=0.1mol/L，c(C)=1.6mol/L。若用。若用a、b、c分别表示分别表示A2、B2、C起始浓度，起始浓度，则：则：（1）a、b应满足关系应满足关系（2）a、b取值范围取值范围 a=b+0.40.4mol/La1.3mol/L0mol/Lb0.9mol/L第38页