高中化学反应原理《化学平衡常数》知识归纳.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,化学平衡常数,第二单元 化学反应的方向和限度,我们知道，化学平衡状态是可逆反应在一定条件下反应达到的最大限度。那么，当达到化学平衡状态是，究竟有多少反应物转化成了生成物，平衡体系中各物质的浓度之间是否有一定的关系？请大家完成,P,48,页的问题解决。,c,(N,2,O,4,),c,2,(,NO,2,),是一个定值,化学平衡状态时各反应物和生成物的浓度间的定量关系,2NO,2,(g)N,2,O,4,(g),表2-6 NO,2,(g)N,2,O,4,(g)平衡体系中各物质的物质的量浓度（25）,起始浓度(mol/L),平衡浓度(mol/L),平衡浓度关系,c(NO,2,),c(N,2,O,4,),c(NO,2,),c(N,2,O,4,),2.0010,-2,0,6.3210,-3,6.8410,-3,3.0010,-2,0,8.0010,-3,1.1010,-2,0,2.0010,-2,9.4610,-3,1.5210,-2,0,0.100,2.2810,-2,8.8610,-2,c(N,2,O,4,),c(NO,2,),c(N,2,O,4,),c(NO,2,),2,1.08,1.38,1.72,10,2,1.71,10,2,1.61,1.70,10,2,3.89,1.70,10,2,1.填写下表中的空格,2.分析表中数据，总结归纳化学平衡状态时各反应物,和生成物的浓度间的定量关系,2NO,2,(g)N,2,O,4,(g),c,(N,2,O,4,),c,2,(,NO,2,),平衡时物质的浓度代入,是一个定值,如果反应物或生成物不止一种，情况又如何呢？如在一定条件下，可逆反应,H,2,+I,2,(g)2HI,，起始以及平衡时各物质的浓度如下表所示。他们的浓度间存在何种关系？,序号,起始时浓度,mol/L,698.6K,平衡时浓度,mol/L,698.6K,平衡时,c,0,(H,2,),c,0,(I,2,),c,0,(HI),H,2,I,2,HI,1,0.01067,0.01196,0,0.001831,0.003125,0.01767,2,0.01135,0.009044,0,0.00356,0.00125,0.01559,3,0.01134,0.007510,0,0.00457,0.00074,0.01354,4,0,0,0.01069,0.00114,0.00114,0.00841,I,2,(g)+H,2,(g)2HI(g,),54.57,54.62,54.21,54.42,根据表中的数据计算出,该温度,下，平衡时 的值，并分析其中规律。,c,2,(HI),c,(H,2,),c,(I,2,),是一个定值。,问题：,请大家阅读教科书,P48,页关于平衡常数的,定义，并找出其中的关键词。,I,2,(g)+H,2,(g)2HI(g,),即：,在一定温度下，可逆反应达到平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数,一、化学平衡常数,K,其中,c,为各组分的,平衡浓度,，,温度一定，,K,为定值,。,1.,K,的表达式,大量实验事实表明，对下列可逆反应：,a,A,+,b,B,c,C,+,d,D,在,一定温度,下，无论反应物的起始浓度如何，反应,达,到,平衡状态,后，将,各物质,的,物质的量浓度,满足下面关系：,分析,教科书,P49,表,2-8,、,2-9,中的数据，你能得出什么结论？,一、化学平衡常数,（,1,）,K,与温度有关,，对于一个具体的可逆反应，一定温度下，,K,一定。（必须指明温度）,(2),化学平衡常数表达式,与化学方程式的书写有关,。同一个化学反应，由于书写的方式不同，各反应物和生成物的化学计量数不同，平衡常数就不同。,（,3,）化学平衡常数表达式中,固体,和稀溶液中的,H,2,O,的浓度，,不需表达,Cr,2,O,7,2-,+H,2,O,2CrO,4,2-,+2H,+,Fe,3,O,4,(s)+4H,2,(g),高温,3Fe(s)+4H,2,O(g),根据平衡常数的定义，请大家写出下列可逆反应的平衡常数表达式。,一、化学平衡常数,N,2,+3H,2,2NH,3,2NH,3,N,2,+3H,2,N,2,+H,2,NH,3,1,2,3,2,根据平衡常数的定义，请大家写出下列可逆反应的平衡常数表达式。,一、化学平衡常数,请写出上述,K,1,、,K,2,、,K,3,的关系,K,1,=,1,/K,2,=K,3,2,2.,平衡常数的意义,a,A,+,b,B,c,C,+,d,D,(1),平衡常数,K,值的大小，可推断反应进行的程度。,K,值越大，表示反应进行的程度越大，反应物的转化率越大；,反之,，,K,值越小，表示反应进行的程度越小，反应物的转化率越小。,一般来说，反应的平衡常数,K10,5,，,认为正反应进行得较完全；,K 10,-5,则认为这个反应的正反应很难进行,(,逆反应较完全）。,提出化学平衡常数的有什么意义？对我们研究化学反应进行的程度有什么帮助呢？,分析教科书,P48,页表,2-7,，你能找出规律吗？,注意：,K,大致告诉我们一个可逆反应进行的程度，,但,不能预示反应达到平衡所需要的时间。,如：,2SO,2,(g)+O,2,=2SO,3,(g),298K,时，,K,很大，但由于速度太慢，常温时，几乎不发生反应。,(2),平衡常数,K,与温度有关，与浓度无关，由,K,随温度的变化可推断正反应是吸热反应还是放热。,例如：不同温度时，反应,:H,2,(g)+I,2,(g)2HI(g),的浓度平衡常数与温度的关系如下：,温度,623K,698K,763K,平衡常数,66.9,54.4,45.9,若升高温度,K,减小,说明正反应是放热反应,;,若升高温度,K,增大,说明正反应是吸热反应,.,2.,平衡常数的意义,某,温度下,可逆反应,:,mA(g)+nB,(g),pC(g)+qD(g,),平衡常数为,K,，若某时刻时，反应物和生成物的浓度关系如下：,Q,C,K,，,未达平衡，逆向进行。,Q,C,=K,达平衡，平衡不移动。,Q,C,K,未达平衡，正向移动。,2.,平衡常数的意义,（,3,）利用,K,值可判断某状态是否处于平衡状态,二、平衡转化率,100%,=,该反应物的,起始浓度,该反应物的,平衡浓度,该反应物的起始浓度,可,逆反应在一定条件下达到平衡时，某一反应物的平衡转化率为：,除了化学平衡常数外，还可以用,反应物的平衡转化率,表示化学反应进行的限度,阅读,P,49,作业：,教材,P,51,5,练习册,P,30,3,、,6-8,练习册,P,31-32,2,（一）将起始浓度,变化浓度,平衡浓度表示清楚,2,、生成物：平衡浓度,=,起始浓度,+,转化浓度,（三）各物质的,转化量,之比等于它们在化学方程式中相应的化学计量数之比。,c(A):,c(D,)=,a:d,（二）,1,、反应物：平衡浓度,=,起始浓度,-,转化浓度；,对于反应,:,aA,+,bB,cC,+,dD,三、平衡常数和转化率的计算,解：据题意可知，起始时,c,(H,2,)=,c,(I,2,)=0.100mol,L,-1,平衡时,c,(I,2,)=0.0200mol,L,-1,H,2,(g)+I,2,(g)2HI(g),起始时各物质的浓度,/mol,L,-1,0.100,0.100,0,变化的各物质的浓度,/mol,L,-1,平衡时各物质的浓度,/mol,L,-1,0.0800,0.160,0.0200 0.160,K,=,(0.160),2,(,0.0200,),2,=64.0,c,2,(HI),c,(H,2,),c,(I,2,),=,答：平衡常数为,64.0,。,平衡常数和转化率的计算,0.0800,0.0200,【例1】,-P49,c,(,平,)/,molL,-1,0.200,x,0.200,x x x,解得,:x=0.100,解：设平衡时,CO,转化浓度为,x,molL,-1,K,=,x,2,(,0.200,x,)(,02.00,x,),CO(g,)+H,2,O(g)CO,2,(g)+H,2,(g),c,(,始,)/,molL,-1,0.200,0.200,0 0,c,(,变,)/,molL,-1,x x x x,=1.00,c,(CO,2,),c,(H,2,),c,(CO,),c,(H,2,O),=,平衡常数和转化率的计算,【例,2,】,-P,50,已知：起始时,c,(,CO,)=0.200molL,-1,c,(,H,2,O,)=0.0200molL,-1,800,该反应,K,=1.00,答,:平衡时,CO,转化为,CO,2,转化率,是,50,%,。,=,100%=50,%,0.100,0.200,平衡常数和转化率的计算,【,补例,2】,在一密闭容器中，,CO,和,H,2,O,混合加热到,800,达到下列平衡：,CO(g),H,2,O(g),CO,2,(g)+H,2,(g),K=1.00,若反应开始时,CO,和,H,2,O,的浓度分别为,0.200mol/L,和,1.00 mol/L,。求反应达到平衡时,CO,转化为,CO,2,的转化率。,CO(g)H,2,O(g)CO,2,(g)+H,2,(g),解：,各物质的起始浓度(mol/L),0.200,1.00,0 0,各物质的平衡浓度mol/L),1.00-x,0.200-x,x,x,1.00,答：,平衡时CO转化为CO,2,的转化率为83.0%,设达到平衡时被转化的CO的浓度为x mol/L,K,c(CO,2,),c(CO),c(H,2,O),c(H,2,),x,2,(0.200-x)(1.00-x),解方程得,x0.166,CO转化为CO,2,的转化率为,0.166,0.200,100%,83.0%,某容器充入氮气和氢气发生反应,N,2,+3H,2,2NH,3,，在某温度下各物质的平衡浓度,:C(N,2,)=3molL,-1,C(H,2,)=9molL,-1,C(NH,3,)=4molL,-1,求该反应的平衡常数和,N,2,、,H,2,的初始浓度。,=,4,2,39,3,=0.0073,解：,N,2,(g)+3H,2,(g)2NH,3,(g),起始浓度,(mol/l),变,化浓度,(mol/l),平,衡浓度,(mol/l),a,b,0,2,6,4,3,9,4,由题意可知：,K=,c(NH,3,),2,c(N,2,)c(H,2,),3,a=3mol/L+2mol/L=5mol/L,b=9mol/L+6mol/L=15mol/L,【例,3,】,平衡常数和转化率的计算,1,、,850K,时，在一密闭容器中充入一定量的,SO,2,和,O,2,，当反应达到平衡后测得：,SO,2,、,O,2,和,SO,3,的浓度分别为,6.0,10,-3,mol,L,-1,、,8.0,10,-3,mol,L,-1,和,4.4,10,-2,mol,L,-1,。计算：,（,1,）该温度下反应 的平衡常数。,（,2,）达平衡状态时，,SO,2,的转化率。,2SO,2,+O,2,2SO,3,平衡常数和转化率的计算,2.在一定温度下，向容积不变的密闭容器中通入8 mol SO2和4 molO2后，容器中的压强为3.03105 Pa，经一段时间后，反应达到平衡，测得容器中的压强为2.22105Pa，试计算平衡时SO2的物质的量和转化率。,注意解题过程的规范性，包括严密、简明、有条理和准确性。,1.6mol，80%,3,、已知一氧化碳与水蒸气的反应为,CO +H,2,O(g)CO,2,+H,2,催化剂,高温,在,773K,时的平衡常数是,9,。如果反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是,0.01mol/L,，计算一氧化碳在此反应条件下的转化率。,4,、现有一定温度下的密闭容器中存在如下反应：,2SO,2,+O,2,2SO,3,已知,C(SO,2,),始,=0.4mol/L,，,C(O,2,),始,=1mol/L,经测定该反应在该温度下的平衡常数,K19,，试判断，,（,1,）当,SO,2,转化率为,50,时，该反应是否达到平衡状态，若未达到，向哪个方向进行？,（,2,）达平衡状态时，,SO,2,的转化率应为多少？,平衡常数和转化率的计算,平衡常数和转化率的计算,【,例,4】,高炉炼铁中发生的基本反应如下,:,FeO(s)+CO(g,)Fe(s)+CO,2,(g)Q,。,其平衡常数可表达为,:,K,=c(CO,2,)/c(CO),，,已知,1100,，,K=0.263,(1),若要使反应向右进行，高炉内,CO,2,和,CO,的体积比值,_,，平衡常数,K,值,_(,填“增大”“减小”或“不变”,),(2)1100,时，测得高炉中,c(CO,2,)=0.025mol,L,-1,，,c(CO)=0.1,mol,L,-1,，在这种情况下该反应是否处于平衡状态,_(,填“是”或“否”,),，此时化学反应速率是,V,正,_V,逆,(,填“大于”、“小于”或“等于”,),，其原因是,。,减小,不变,否,大于,c(CO,2,)/c(CO),0.25,0.263,，说明不是平衡状态，且向正反应方向进行,作业：,教材,P,51,6,练习册,P,31,9,练习册,P,31,5,、,7,、,9,、,10,再见,