《化学平衡常数新课课件精.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学平衡常数新课课件精.ppt（31页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、化学平衡常数新课课件第1页，本讲稿共31页（3）化学反应的限度及平衡化学反应的限度及平衡转化率转化率的计算的计算复习回顾复习回顾化学反应的几个主要问题化学反应的几个主要问题(1)(1)化学反应的化学反应的速率速率计算及影响因素计算及影响因素(2)(2)可逆反应的可逆反应的平衡状态平衡状态及影响化学平衡的因素及影响化学平衡的因素第2页，本讲稿共31页例例:在某温度下在某温度下,将将H H2 2和和I I2 2各各0.10mol0.10mol的气态混合物充入的气态混合物充入 10L10L的的密闭容器中密闭容器中,充分反应充分反应,达到平衡后达到平衡后,测得测得C(HC(H2 2)=0.0080mo
2、l/L.)=0.0080mol/L.(1)(1)求达到化学平衡状态时求达到化学平衡状态时H2H2的转化率的转化率 (2)(2)在上述温度下在上述温度下,该容器中若通入该容器中若通入H H2 20.20mol.0.20mol.求达到化学平求达到化学平衡状态时衡状态时H2H2的转化率的转化率 第3页，本讲稿共31页I2(g)+H2(g)2HI(g)在在457.6时的可逆反应时的可逆反应请阅读教材请阅读教材P29表格，从中能获得什么信息？表格，从中能获得什么信息？第4页，本讲稿共31页温度温度（K）序序号号初始初始浓浓度（度（mol/L）平衡平衡浓浓度（度（mol/L）平衡平衡时时c(H2)c(I2
3、)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)698.60.010670.0119600.0018310.0031290.017670.011350.00904400.0035600.0012500.01559000.010690.0011410.0011410.008410798.60.011350.0090400.004560.001950.00859000.016550.003390.003390.00977000.012580.002580.002580.00742讨论：分析数据，你能得出什么结论？讨论：分析数据，你能得出什么结论？54.49854.61854.3298.2988.3068
4、.272第5页，本讲稿共31页通过分析实验数据得出：通过分析实验数据得出：2c(HI)c(H2)c(I2)(1)在在 457.6时，时，为常数为常数(2)(2)该常数该常数与反应的与反应的起始浓度大小起始浓度大小无关；无关；(3)该常数该常数与正向还是逆向建立平衡无关与正向还是逆向建立平衡无关,即与平衡建立的即与平衡建立的途径无关。途径无关。若用若用K表示表示,K平均平均=48.74(4)(4)该常数该常数与温度有关；与温度有关；第6页，本讲稿共31页三、化学平衡常数（1）定义：在）定义：在，当一个可逆反应，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物达到化学平衡时，生成物浓度幂之积
5、与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，这个常数就是浓度幂之积的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数），符该反应的化学平衡常数（简称平衡常数），符号用号用“”表示。表示。K一定温度下一定温度下1 1、化学平衡常数、化学平衡常数.定定义.数学表达式数学表达式.单位位化学平衡常数的特点：化学平衡常数的特点：化学平衡常数只与化学平衡常数只与反应本身反应本身及及温度温度有关，与压强、起有关，与压强、起始浓度、起始反应方向均无关。始浓度、起始反应方向均无关。第7页，本讲稿共31页 K的单位为的单位为(molL-1)n；n=(p+q)-(m+n)浓度的单位为浓度的单位为molL-1当
6、浓度的单位为当浓度的单位为 molL-1，称标准平衡常数，称标准平衡常数，标准平衡常数不写单位标准平衡常数不写单位 K=K=（2 2）数学表达式）数学表达式（3 3）K K的单位：的单位：第8页，本讲稿共31页(1)纯固体纯液体纯固体纯液体浓度固定，不能写在平衡关系式中。浓度固定，不能写在平衡关系式中。CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)例如：例如：K=Fe3O4(s)+4H2(g)高温高温3Fe(s)+4H2O(g)c(CO2)H(c)OH(c2424K=COCO2 2(g)+H(g)+H2 2(g)CO(g)+H(g)CO(g)+H2 2O(l)O(l)2、书写平衡常数关系式的规则、
7、书写平衡常数关系式的规则Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H+K=)Cr2O72-(c)CrO42-(c2)H+(c2K K=CO/(CO=CO/(CO2 2HH2 2)第9页，本讲稿共31页(2)平衡常数与方程式平衡常数与方程式书写方法有关写方法有关。K1=K32N2+3H2 2NH32NH3 N2+3H2 N2+H2 NH31232K1)H(c)N(c)NH(c23232=K2)NH(c)H(c)N(c32232=K1 =1/K2K3)H(c)N(c)NH(c/2232213=K1=1/K2=K32第10页，本讲稿共31页（3 3）多重平衡规则）多重平衡规则 若干方程式相加若干方程
8、式相加(减减)，则总反应的平衡，则总反应的平衡 常数等于分步平衡常数之乘积常数等于分步平衡常数之乘积(商商)例例1:1:2NO(g)+O 2NO(g)+O2 2(g)2NO(g)2NO2 2 K K1 1 2NO 2NO2 2(g)N(g)N2 2O O4 4 K K2 2 2NO(g)+O 2NO(g)+O2 2(g)N(g)N2 2O O4 4(g)(g)K K3 3=K K1 1 K K2 2 第11页，本讲稿共31页例例2:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)K1CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K2C(s)+CO2(g)2CO(g)KK=K1/K2第12页，本讲
9、稿共31页 1.密闭容器中密闭容器中N2与与H2合成合成NH3的反应可以表示为：的反应可以表示为：N2+3H2 2NH3N2+H2NH3下列说法正确的是（）下列说法正确的是（）两个化学方程式表示的意义相同两个化学方程式表示的意义相同两个化学方程式的化学平衡常数相同两个化学方程式的化学平衡常数相同和和的化学平衡常数单位相同的化学平衡常数单位相同和和的化学平衡常数互为倒数的化学平衡常数互为倒数课堂反馈课堂反馈第13页，本讲稿共31页(1)、判断反应进行的程度；计算转化率、判断反应进行的程度；计算转化率 K值越大值越大，说明平衡体系中，说明平衡体系中生成物生成物所占的所占的比例越大比例越大，表，表示
10、反应进行的程度越大，反应物示反应进行的程度越大，反应物转化率也越大转化率也越大。一般来说，反应的平衡常数一般来说，反应的平衡常数K105，认为该反应进行得就基本完全了；，认为该反应进行得就基本完全了；3.化学平衡常数的化学平衡常数的应用用K 10-5则认为这个反应的正反应很难进行则认为这个反应的正反应很难进行(逆反应较完全）。逆反应较完全）。第14页，本讲稿共31页说明说明说明说明:平衡常数数值大，并不代表此温度下反应速率快。及平衡常数数值大，并不代表此温度下反应速率快。及并不能预示反应达到平衡所需要的时间。并不能预示反应达到平衡所需要的时间。平衡常数数值极小的反应，说明正反应在平衡常数数值极
11、小的反应，说明正反应在该温度下该温度下不不可能进行，如可能进行，如:N:N2 2+O+O2 2 2NO 2NO K K=10=10-30-30(298K)(298K)所以常温下用此反应固定氮气是不可能的。因此没有必所以常温下用此反应固定氮气是不可能的。因此没有必要在要在该温度下该温度下进行实验，以免浪费人力物力进行实验，以免浪费人力物力也不代表常温下很容易发生。也不代表常温下很容易发生。第15页，本讲稿共31页练习练习1、已知一氧化碳与水蒸气的反应为、已知一氧化碳与水蒸气的反应为CO +H2O(g)CO2 +H2催化剂催化剂高温高温在在427时的平衡常数是时的平衡常数是9.4。如果反应开始时，
12、一氧化碳和水蒸气。如果反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是的浓度都是0.01mol/L，计算一氧化碳在此反应条件下的转化率。，计算一氧化碳在此反应条件下的转化率。解解:设设COCO的消耗浓度为的消耗浓度为x xCO +H2O(g)CO2 +H2催化剂催化剂高温高温起始浓度起始浓度:0.010.0100平衡时浓度平衡时浓度:0.01-x 0.01-x x x:0.01-x 0.01-x x xK=C(CO2)C(H2)C(CO)C(H2O)=x2(0.01-x)2=9.4X=0.00754CO的转化率为的转化率为0.00754/0.01100%=75.4%答答:略略第16页，本讲稿共31页例例
13、2:在密闭容器中在密闭容器中,将将2.0molCO与与10molH2O混合加热混合加热到到800,达到下列平衡达到下列平衡:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K=1.0求求CO转化为转化为CO2的转化率的转化率.解解:设达到平衡时设达到平衡时COCO转化为转化为COCO2 2的物质的量为的物质的量为x,Vx,V为容器容积为容器容积 CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始浓度起始浓度:2.0V10V0V0V2.0V平衡浓度平衡浓度:2.0V10-xVxVxV2.0-xVK=c(CO2)c(H2)C(CO)C(H2O)=1.0X=1.66CO转化为转化为CO2的转化率为
14、的转化率为83%.答答:略略第17页，本讲稿共31页(2)、判断反应的吸放热情况、判断反应的吸放热情况若升温若升温K增加，增加，(K只与温度有关只与温度有关)若升温若升温K减小，减小，例题：不同温度时，反应例题：不同温度时，反应:H2(g)+I2(g)2HI(g),的平衡常数的平衡常数与温度的关系如下：与温度的关系如下：温度温度623K698K763K浓度平衡常数浓度平衡常数66.954.445.9通过改变温度，平衡常数大小的变化趋势可以判断上面可逆反应的通过改变温度，平衡常数大小的变化趋势可以判断上面可逆反应的正方向正方向:H _ 0放热放热第18页，本讲稿共31页 QcK，Qc=K，QcK
15、，(3)、判断反应进行的方向；、判断反应进行的方向；Qc=c(C)pc(D)q c(A)mc(B)n 浓度商：浓度商：mA+nB pC+qD c(C)pc(D)q c(A)mc(B)n K=反应向正方向进行反应向正方向进行反应达到平衡状态反应达到平衡状态反应向逆方向进行反应向逆方向进行第19页，本讲稿共31页2.2.下列有关平衡常数的说法中不正确的是（下列有关平衡常数的说法中不正确的是（）A.A.温度一定时，一个给定的化学反应的平衡常温度一定时，一个给定的化学反应的平衡常数是一个常数数是一个常数B.B.改变反应物浓度或生成物浓度会改变平衡常改变反应物浓度或生成物浓度会改变平衡常数数C.C.温度
16、一定时，对于给定的化学反应，正、逆温度一定时，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数。反应的平衡常数互为倒数。D.D.浓度商浓度商 QcKQcK时，反应向正反应方向进行。时，反应向正反应方向进行。课堂反馈课堂反馈第20页，本讲稿共31页四、有关化学平衡的四、有关化学平衡的计算：算：起始量、变化量、平衡量的计算关系起始量、变化量、平衡量的计算关系在反应在反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)中，计算关系为：中，计算关系为：aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)起起变变平平n1n200ax bxcxdxn1-axn2-bxcxdx单位单位统一统一计量系数之比计量系数之比、
17、反应物的转化率：、反应物的转化率：反应物转化为生成物的百分率反应物转化为生成物的百分率第22页，本讲稿共31页例例1、将、将6mol A气体和气体和5mol B气体混合放入气体混合放入4L密闭容器中，发生密闭容器中，发生下列反应：下列反应：3A(g)+B(g)2C(g)+xD(g)，经过，经过5min达到化达到化学平衡，此时生成学平衡，此时生成C为为2mol，测得，测得D的反应速率为的反应速率为0.1mol/Lmin，计算：计算：、x的值；的值；、平衡时、平衡时B的转化率；的转化率；、A的平衡浓度的平衡浓度。3A(g)+B(g)2C(g)+xD(g)解：解：起起变变平平mol650020.15
18、4133422、2:x2:(0.154)x 2 第23页，本讲稿共31页例例2、加热、加热N2O5时，发生下列两个分解反应：时，发生下列两个分解反应：N2O5 N2O3O2，N2O3 N2OO2；在；在1L密闭容器中加密闭容器中加热热4mol N2O5达到化学平衡时达到化学平衡时O2的浓度为的浓度为4.50 mol/L，N2O3的浓的浓度为度为1.62 mol/L，求其他各物质的平衡浓度。，求其他各物质的平衡浓度。解析：这是一个连续平衡的计算，计算思路为：第一个反应的平解析：这是一个连续平衡的计算，计算思路为：第一个反应的平衡量作为第二个反应的起始量衡量作为第二个反应的起始量解：解：N2O5
19、N2O3O2N2O3 N2OO2起起变变平平4 mol00 x x x4 mol-x x x x 0 xyyyx-yyx+yxy=1.62x+y=4.50解得：解得：x =3.06 mol y=1.44 mol故：故：c（N2O5）=(4 3.06)mol/1L=0.94 mol/L c（N2O）=1.44 mol/1L=1.44 mol/L 第24页，本讲稿共31页解题的一般步骤：解题的一般步骤：列出三段式列出三段式根据题意列方程根据题意列方程求解求解第25页，本讲稿共31页例例1:1:在某温度下在某温度下,将将H H2 2和和I I2 2各各0.10mol0.10mol的气态混合物充入的气
20、态混合物充入 10L10L的密闭容器中的密闭容器中,充分反应充分反应,达到平衡后达到平衡后,测得测得C(HC(H2 2)=0.0080mol/L.)=0.0080mol/L.(1)(1)求该反应的平衡常数求该反应的平衡常数(2)(2)在上述温度下在上述温度下,该容器中若通入该容器中若通入H H2 2和和I I2 2蒸汽各蒸汽各 0.20mol.0.20mol.试求达到化学平衡状态时各物质的浓度试求达到化学平衡状态时各物质的浓度.H2+I2 2HI解解(1)根据题意得根据题意得:平衡浓度平衡浓度mol/L:0.00800.00800.0040起始浓度起始浓度mol/L:0.010.010K=C(
21、HI)2C(H2)C(I2)=0.25第26页，本讲稿共31页H2+I2 2HI平衡浓度平衡浓度mol/L:0.02-x0.02-x2x起始浓度起始浓度mol/L:0.020.020解解(2)设设H2的消耗浓度为的消耗浓度为xK=C(HI)2C(H2)C(I2)=0.25=(2x)2(0.02-x)2X=0.0040mol/LC(H2)=c(I2)=0.016mol/LC(HI)=0.0080mol/L答答:略略第27页，本讲稿共31页计算计算(1)、(2)问条件下问条件下H2、I2的转化率，通过比较你有什么想法的转化率，通过比较你有什么想法？(1)：H2的转化率为的转化率为20%，I2的转化
22、率为的转化率为20%(2)：H2的转化率为的转化率为20%，I2的转化率为的转化率为20%按化学计量数的比例投料，则物质的转化率相等按化学计量数的比例投料，则物质的转化率相等第28页，本讲稿共31页解：解：H2 I2 2HI起起mol变变mol平平mol0.10.20 x x 2x0.1-x0.2-x 2x因因为K K不随不随浓度度发生生变化：化：K=(H2)c(HI)c2(I2)c=（2x）2(0.1 x)(0.2-x)=0.25x0.0251188458428423H H2 2的转化率为的转化率为25%25%，I I2 2的转化率为的转化率为12.5%12.5%(3)在上述温度下，该容器中
23、若通入在上述温度下，该容器中若通入0.1molH2、0.2molI2，试，试计算计算H2、I2的转化率，通过分别与的转化率，通过分别与(1)、(2)的转化率比较，你能的转化率比较，你能得出什么结论？得出什么结论？增加反应物增加反应物之一的浓度，之一的浓度，可以提高其可以提高其他反应物的他反应物的转化率，而转化率，而自身的转化自身的转化率降低。率降低。第29页，本讲稿共31页现有一定温度下的密闭容器中存在如下反应：现有一定温度下的密闭容器中存在如下反应：2SO2+O2 2SO3知知c(SO2)始始=0.4mol/L，c(O2)始始=1mol/L经测定该反应在经测定该反应在该温度下的平衡常数该温度下的平衡常数K19，试判断，试判断，（1）当）当SO2转化率为转化率为50时，该反应是否达到平衡状时，该反应是否达到平衡状态，若未达到，哪个方向进行？态，若未达到，哪个方向进行？（2）达平衡状态时，）达平衡状态时，SO2的转化率应为多少？的转化率应为多少？课堂反馈课堂反馈97.5%正向进行正向进行第30页，本讲稿共31页练习 在温度和压强不变时，将1体积N2O4分解：N2O4 2NO2 并达到平衡，混合气体变为1.4体积，求：N2O4的分解率。第31页，本讲稿共31页