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1、第二单元第二单元 化学反应方向和程度化学反应方向和程度第三课时第三课时专题专题2 2 化学反应速率与化学平衡化学反应速率与化学平衡第1页化学平衡状态时各反应物和生成物浓度间定量关系化学平衡状态时各反应物和生成物浓度间定量关系2NO2(g)N2O4(g)表表2-6 NO2(g)N2O4(g)平衡体系中各物质物质量浓度（平衡体系中各物质物质量浓度（25）起始浓度起始浓度(mol/L)平衡浓度平衡浓度(mol/L)平衡浓度关系平衡浓度关系c(NO2)c(N2O4)c(NO2)c(N2O4)2.0010-206.3210-36.8410-33.0010-208.0010-31.1010-202.001
2、0-29.4610-31.5210-200.1002.2810-28.8610-2c(N2O4)c(NO2)c(N2O4)c(NO2)21.081.381.721021.711021.611.701023.891.701021.填写下表中空格填写下表中空格2.分析表中数据，总结归纳化学平衡状态时各反应物分析表中数据，总结归纳化学平衡状态时各反应物和生成物浓度间定量关系和生成物浓度间定量关系第2页2.数学表示式：数学表示式：化学平衡常数化学平衡常数1.定义：定义：在一定温度下，可逆反应到达化学平衡时，生在一定温度下，可逆反应到达化学平衡时，生成物以反应分子数为次幂浓度乘积与反应物以成物以反应分子
3、数为次幂浓度乘积与反应物以反应分子数为次幂浓度乘积之比为一个常数，反应分子数为次幂浓度乘积之比为一个常数，这个常数叫化学平衡常数这个常数叫化学平衡常数对于普通可逆反应对于普通可逆反应：aA+bB cC+dDK=c(C)c(D)cdc(A)c(B)ab第3页化学平衡常数书写注意事项化学平衡常数书写注意事项K=c(CO2)K=c(CO)c(H2)c(H2O)稀溶液中有水参加反应时，不写水浓度稀溶液中有水参加反应时，不写水浓度 Cl2+H2O HCl+HClO同一可逆反应，能够用不一样化学方程式表示同一可逆反应，能够用不一样化学方程式表示，例：，例：N2O4(g)2NO2(g)2NO2(g)N2O4
4、(g)K=c(NO2)c(N2O4)2K=c(N2O4)c(NO2)2K=1/KK=c(HCl)c(HClO)c(Cl2)假如反应中有假如反应中有固体或纯液体固体或纯液体固体或纯液体固体或纯液体参加时，不写它们浓度参加时，不写它们浓度 比如：比如：CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)第4页3.3.影响平衡常数原因影响平衡常数原因与反应物与反应物浓度浓度浓度浓度无关；无关；与与压强压强压强压强大小无关；大小无关；与反应有没有与反应有没有催化剂催化剂催化剂催化剂无关；无关；只与只与温度温度温度温度相关。相关。注意：注意：注意：注意：使用平衡常数时必
5、须指明是在哪一温度下进行可逆反应使用平衡常数时必须指明是在哪一温度下进行可逆反应使用平衡常数时必须指明是在哪一温度下进行可逆反应使用平衡常数时必须指明是在哪一温度下进行可逆反应表表2-8 N2(g)3H2(g)2NH3(g)(正反应正反应放热放热)平衡常数与温度关系平衡常数与温度关系T/K373473573676773K3.351091.001072.451051.881042.99103 CO(g)H2O(g)CO2(g)+H2(g)(正反应正反应吸热吸热)平衡常数与温度关系平衡常数与温度关系T/K373473573676773K1.8610-52.2 10-43.8 10-33.2710-
6、20.15升高温度，放热反应升高温度，放热反应K K减小，吸热反应减小，吸热反应K K增大增大第5页4.4.平衡常数平衡常数意义意义K值越大，反应进行程度越大（越完全）。值越大，反应进行程度越大（越完全）。当当K107 时，能够认为反应完全，反应为时，能够认为反应完全，反应为不可逆反应不可逆反应K值越小，反应进行程度越小（越不完全）值越小，反应进行程度越小（越不完全）。当当K10-7 时，能够认为未发生反应，反应不能进行时，能够认为未发生反应，反应不能进行表示可逆反应进行程度表示可逆反应进行程度(即反应程度即反应程度)表表2-7 2-7 卤化氢生成反应平衡常数卤化氢生成反应平衡常数(25)(2
7、5)8.67102H2I22HI1.911019H2Br22HBr2.571033H2Cl22HCl6.51095H2F22HF平衡常数平衡常数K化学方程式化学方程式第6页5.反应物反应物平衡平衡转化率转化率某反应物转化率某反应物转化率()=该反应物已转化量该反应物已转化量该反应物起始总量该反应物起始总量100%该反应物起始浓度该反应物平衡浓度该反应物起始浓度该反应物平衡浓度该反应物起始浓度该反应物起始浓度100%反应反应平衡平衡平衡平衡转化率转化率转化率转化率能表示在能表示在能表示在能表示在一定温度一定温度一定温度一定温度、一定起始一定起始一定起始一定起始浓度浓度浓度浓度下反应进行程度。下反
8、应进行程度。反应反应化学平衡常数化学平衡常数化学平衡常数化学平衡常数则表示在则表示在一定温度一定温度一定温度一定温度、各种起各种起各种起各种起始浓度始浓度始浓度始浓度下反应进行程度。下反应进行程度。第7页6.6.相关相关相关相关平衡常数、平衡常数、平衡常数、平衡常数、转化率简单计算转化率简单计算转化率简单计算转化率简单计算【例例1】某温度下，向某温度下，向10L真空容器中注入真空容器中注入1.00mol H2和和1.00mol I2(g)，反应平衡后，反应平衡后I2(g)浓度为浓度为0.0200mol/L。试求。试求该温度下反应该温度下反应H2(g)I2(g)2HI(g)平衡常数。平衡常数。H
9、2(g)I2(g)2HI(g)解：解：各物质起始浓度各物质起始浓度(mol/L)0.1000.1000各物质平衡浓度各物质平衡浓度(mol/L)0.02000.02000.160K c2(HI)c(H2)c(I2)(0.160)2(0.0200)264.0答：答：平衡常数为平衡常数为64.0第8页【例例2】在一密闭容器中，在一密闭容器中，CO和和H2O混合加热到混合加热到800到达到达以下平衡：以下平衡：CO(g)H2O(g)CO2(g)+H2(g)K=1.00若反应开始时若反应开始时CO和和H2O浓度分别为浓度分别为0.200mol/L和和1.00 mol/L。求反应到达平衡时。求反应到达平
10、衡时CO转化为转化为CO2转化率。转化率。CO(g)H2O(g)CO2(g)+H2(g)解：解：各物质起始浓度各物质起始浓度(mol/L)0.2001.000 0各物质平衡浓度各物质平衡浓度(mol/L)1.00-x0.200-xx x1.00答：答：平衡时平衡时CO转化为转化为CO2转化率为转化率为83.0%设到达平衡时被转化设到达平衡时被转化CO浓度为浓度为x mol/LK c(CO2)c(CO)c(H2O)c(H2)x2(0.200-x)(1.00-x)解方程得解方程得 x x0.1660.166CO转化为转化为CO2转化率为转化率为0.1660.1660.2000.200100%83.
11、0%第9页相关化学平衡计算相关化学平衡计算计计算算常常用用关关系系式式(1)反应物平衡浓度反应物平衡浓度=起始浓度起始浓度 消耗浓度消耗浓度(2)生成物平衡浓度生成物平衡浓度=起始浓度起始浓度+生成浓度生成浓度某反应物转化率某反应物转化率()=该反应物已转化量该反应物已转化量该反应物起始总量该反应物起始总量100%(3)（4）恒温恒容下：）恒温恒容下：P平平P始始n平平n始始（5）恒温恒压下：）恒温恒压下：V平平V始始n平平n始始(6)克拉贝龙方程：克拉贝龙方程：PV=nRT(7)混合气体平衡相对分子质量：混合气体平衡相对分子质量：M=m总总n总总第10页相关化学平衡计算解题模式相关化学平衡计
12、算解题模式思绪和方法：思绪和方法：建立模式、确定关系、依照题意、列出方程建立模式、确定关系、依照题意、列出方程建立模式、确定关系、依照题意、列出方程建立模式、确定关系、依照题意、列出方程对于可逆反应对于可逆反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)n起始起始(mol)n改变改变(mol)n平衡平衡(mol)a b 0 0mx nx px qxa-mx b-nx px qx若已知若已知A 转化率转化率为为，则有：，则有：mxa100%=若已知若已知D 体积分数体积分数为为%，则有：，则有：qxa-mx+b-nx+px+qx100%=%若已知起始和平衡时若已知起始和平衡时压強压強，则有：，
13、则有：a+ba-mx+b-nx+px+qxP起起P平平=若已知平衡时混合气体若已知平衡时混合气体平均相对分子质量平均相对分子质量，则有：，则有：aMA+bMBa-mx+b-nx+px+qxM=平平衡衡三三步步曲曲第11页1.在一定温度下，将等物质量在一定温度下，将等物质量A和和B充入一密闭充入一密闭容器中，发生以下反应：容器中，发生以下反应：A(g)+2B(g)2C(g)，反应到达平衡时，若，反应到达平衡时，若A和和B物质量之和与物质量之和与C相相等，则此时等，则此时A转化率为转化率为()A50%B60%C40%D70%2.将气体将气体A放入密闭容器中，在一定温度时反放入密闭容器中，在一定温度
14、时反应：应：2A(g)B(g)+nC(g)到达平衡时，压到达平衡时，压强增大强增大m%，测得，测得A转化率也为转化率也为m%，则，则n值为值为（）A.1 B.2 C.3 D.4 C CC C【巩固练习巩固练习】第12页3.在一个固定体积密闭容器中，放入在一个固定体积密闭容器中，放入3LX和和2LY,在一在一定条件下反应：定条件下反应：4X(气气)+3Y(气气)2Q(气气)+nR(气气)到达平衡后，容器到达平衡后，容器内温度不变，容器内压强比原来增加内温度不变，容器内压强比原来增加5%,X浓度减小浓度减小1/3，则反应方程中，则反应方程中n值为值为()A.5 B.3 C.6 D.24.在一定体积
15、密闭容器中加入在一定体积密闭容器中加入1molA气体和气体和nmolB气气体，按下式反应生成气体体，按下式反应生成气体C：A(g)+nB(g)mC(g)，反应到达平衡时测得，反应到达平衡时测得A转化转化率为率为50%，在同温同压下平衡时气体密度是反应前，在同温同压下平衡时气体密度是反应前4/3，则，则n和和m数值可能是数值可能是()A.n=3,m=3;B.n=2,m=3;C.n=3,m=2;D.n=1,m=1CDC第13页5.在一定温度下，向容积不变密闭容器在一定温度下，向容积不变密闭容器中通入中通入8 mol SO2和和4 molO2后，容器中后，容器中压强为压强为3.03105 Pa，经一
16、段时间后，反，经一段时间后，反应到达平衡，测得容器中压强为应到达平衡，测得容器中压强为2.22105Pa，试计算平衡时，试计算平衡时SO2物质量和转物质量和转化率。化率。注意解题过程规范性，包含严密、简注意解题过程规范性，包含严密、简明、有条理和准确性明、有条理和准确性 。1.6mol，80%第14页6.6.在在标标准准情情况况下下，l l molAmolA气气体体发发生生以以下下反反应应：2A2A（g g）B B（g g）xCxC（g g）；到到达达平平衡衡时时，在在混混合合气气中中A A体体积积分分数数为为58.658.6，混混合合气气总总质质量量为为46 46 g g，密密度度为为1.772 g1.772 gL L1 1，试计算：，试计算：（1 1）达平衡后，混合气平均相对分子质量）达平衡后，混合气平均相对分子质量 （2 2）达平衡后，）达平衡后，A A转化率转化率（3 3）C C气体化学计量数气体化学计量数x x数值数值（4 4）相相同同条条件件下下，反反应应前前A A压压强强是是平平衡衡混混合合气气体压强几倍。体压强几倍。39.732%x20.86第15页第16页