化學(xué)平衡常數(shù)新課

1、化學(xué)平衡常數(shù)新課課件第1頁，共31頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期一（3）化學(xué)反應(yīng)的限度及平衡轉(zhuǎn)化率的計(jì)算復(fù)習(xí)回顧 化學(xué)反應(yīng)的幾個(gè)主要問題(1) 化學(xué)反應(yīng)的速率計(jì)算及影響因素(2) 可逆反應(yīng)的平衡狀態(tài)及影響化學(xué)平衡的因素第2頁，共31頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期一例:在某溫度下,將H2和I2各0.10mol的氣態(tài)混合物充入 10L的密閉容器中,充分反應(yīng),達(dá)到平衡后,測(cè)得C(H2)=0.0080mol/L.(1)求達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率 (2)在上述溫度下,該容器中若通入H20.20mol.求達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率 第3頁，共31頁，2022年，5

2、月20日，23點(diǎn)21分，星期一I2(g) + H2(g) 2HI(g)在457.6時(shí)的可逆反應(yīng)請(qǐng)閱讀教材P29表格，從中能獲得什么信息？第4頁，共31頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期一溫度（K）序號(hào)初始濃度（mol/L）平衡濃度（mol/L）平衡時(shí)c (H2)c(I2)c (HI)c (H2)c(I2)c (HI)698.60.010670.0119600.0018310.0031290.017670.011350.00904400.0035600.0012500.01559000.010690.0011410.0011410.008410798.60.011350.009040

3、0.004560.001950.00859000.016550.003390.003390.00977000.012580.002580.002580.00742討論：分析數(shù)據(jù)，你能得出什么結(jié)論？54.49854.61854.329 8.298 8.306 8.272第5頁，共31頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期一通過分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出：2c (HI)c(H2) c(I2) (1)在 457.6時(shí)， 為常數(shù)(2)該常數(shù)與反應(yīng)的起始濃度大小無關(guān)；(3)該常數(shù)與正向還是逆向建立平衡無關(guān),即與平衡建立的途徑無關(guān)。若用K表示,K平均 =48.74(4)該常數(shù)與溫度有關(guān)；第6頁，共31頁，2

4、022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期一三、化學(xué)平衡常數(shù)（1）定義：在 ，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個(gè)常數(shù)，這個(gè)常數(shù)就是該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)（簡稱平衡常數(shù)），符號(hào)用“ ”表示。K一定溫度下1、化學(xué)平衡常數(shù).定義.數(shù)學(xué)表達(dá)式.單位化學(xué)平衡常數(shù)的特點(diǎn)： 化學(xué)平衡常數(shù)只與反應(yīng)本身及溫度有關(guān)，與壓強(qiáng)、起始濃度、起始反應(yīng)方向均無關(guān)。第7頁，共31頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期一K的單位為(molL-1)n；n=(p+q)-(m+n)濃度的單位為molL-1當(dāng)濃度的單位為 molL-1，稱標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)不寫單位 K=（2）數(shù)學(xué)表

5、達(dá)式（3）K的單位：第8頁，共31頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期一(1) 純固體純液體濃度固定，不能寫在平衡關(guān)系式中。 CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) 例如：K=Fe3O4(s) + 4H2(g) 高溫3Fe(s) + 4H2O(g) c(CO2)H(c)OH(c2424K=CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(l)2、書寫平衡常數(shù)關(guān)系式的規(guī)則Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H+K=)Cr2O72-(c)CrO42-(c2)H+(c2K=CO/(CO2H2)第9頁，共31頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期一(2) 平衡常數(shù)與方程式書寫方

6、法有關(guān)。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頁，共31頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期一（3）多重平衡規(guī)則 若干方程式相加(減)，則總反應(yīng)的平衡 常數(shù)等于分步平衡常數(shù)之乘積(商)例1: 2NO (g) + O2 (g) 2NO2 K1 2NO2 (g) N2O4 K2 2NO (g) +O2(g) N2O4 (g) K3=K1 K2 第11頁

7、，共31頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期一例2: C (s) + H2O (g) CO (g) + H2 (g) K1CO (g) +H2O (g) CO2 (g) + H2 (g) K2 C (s) + CO2(g) 2CO(g) K K = K1/K2第12頁，共31頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期一 1. 密閉容器中N2與H2合成NH3的反應(yīng)可以表示為： N2+3H2 2NH3N2+ H2 NH3下列說法正確的是（）兩個(gè)化學(xué)方程式表示的意義相同兩個(gè)化學(xué)方程式的化學(xué)平衡常數(shù)相同和的化學(xué)平衡常數(shù)單位相同和的化學(xué)平衡常數(shù)互為倒數(shù)課堂反饋第13頁，共31頁，2022年

8、，5月20日，23點(diǎn)21分，星期一(1)、判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度；計(jì)算轉(zhuǎn)化率 K值越大，說明平衡體系中生成物所占的比例越大，表示反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率也越大。一般來說，反應(yīng)的平衡常數(shù)K105，認(rèn)為該反應(yīng)進(jìn)行得就基本完全了；3.化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用K 10-5則認(rèn)為這個(gè)反應(yīng)的正反應(yīng)很難進(jìn)行(逆反應(yīng)較完全）。第14頁，共31頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期一說明:平衡常數(shù)數(shù)值大，并不代表此溫度下反應(yīng)速率快。及并不能預(yù)示反應(yīng)達(dá)到平衡所需要的時(shí)間。平衡常數(shù)數(shù)值極小的反應(yīng)，說明正反應(yīng)在該溫度下不可能進(jìn)行，如:N2+O2 2NO K=10-30(298K) 所以常溫下用此反應(yīng)固定氮?dú)馐遣?/p>

9、可能的。因此沒有必要在該溫度下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以免浪費(fèi)人力物力也不代表常溫下很容易發(fā)生。第15頁，共31頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期一練習(xí)1、已知一氧化碳與水蒸氣的反應(yīng)為CO + H2O(g) CO2 + H2催化劑高溫在427時(shí)的平衡常數(shù)是9.4。如果反應(yīng)開始時(shí)，一氧化碳和水蒸氣的濃度都是0.01mol/L，計(jì)算一氧化碳在此反應(yīng)條件下的轉(zhuǎn)化率。解:設(shè)CO的消耗濃度為xCO + H2O(g) CO2 + H2催化劑高溫起始濃度: 0.01 0.01 0 0 平衡時(shí)濃度:0.01-x 0.01-x x xK=C(CO2) C(H2)C(CO) C(H2O)=x2(0.01-x)2=9

10、.4X=0.00754CO的轉(zhuǎn)化率為0.00754/0.01100%=75.4%答:略第16頁，共31頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期一例2:在密閉容器中,將2.0molCO與10molH2O混合加熱 到800,達(dá)到下列平衡: CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) K=1.0 求CO轉(zhuǎn)化為CO2的轉(zhuǎn)化率.解:設(shè)達(dá)到平衡時(shí)CO轉(zhuǎn)化為CO2的物質(zhì)的量為x,V為容器容積 CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)起始濃度:2.0V10V0V0V2.0V平衡濃度:2.0V10-xVxVxV2.0-xVK=c(CO2)c(H2)C(CO)C(H2O)=1.0X=1.6

11、6CO轉(zhuǎn)化為CO2的轉(zhuǎn)化率為83%.答:略第17頁，共31頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期一(2)、判斷反應(yīng)的吸放熱情況若升溫K增加，(K只與溫度有關(guān))若升溫K減小，例題：不同溫度時(shí)，反應(yīng):H2(g)+I2(g) 2HI(g),的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如下：溫度623K698K763K濃度平衡常數(shù)66 .954.445.9 通過改變溫度，平衡常數(shù)大小的變化趨勢(shì)可以判斷上面可逆反應(yīng)的正方向:H _ 0放熱第18頁，共31頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期一 QcK， Qc = K， Qc K，(3)、判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向；Qc = c(C)pc(D)q c(A) mc(B)

12、 n 濃度商：mA + nB pC + qD c(C)pc(D)q c(A) mc(B) n K=反應(yīng)向正方向進(jìn)行反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)反應(yīng)向逆方向進(jìn)行第19頁，共31頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期一2.下列有關(guān)平衡常數(shù)的說法中不正確的是（ ）A.溫度一定時(shí)，一個(gè)給定的化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)是一個(gè)常數(shù)B.改變反應(yīng)物濃度或生成物濃度會(huì)改變平衡常數(shù)C.溫度一定時(shí)，對(duì)于給定的化學(xué)反應(yīng)，正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)。D.濃度商 QcK時(shí)，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行。課堂反饋第20頁，共31頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期一3.高爐煉鐵中發(fā)生的基本反應(yīng)如下: FeO(s)+CO(g) Fe

13、(s)+CO2(g)H0。其平衡常數(shù)可表達(dá)為: K=c(CO2)/c(CO)，已知1100，K=0.263 (1)若反應(yīng)向右進(jìn)行，高爐內(nèi)CO2和CO的體積比值_，平衡常數(shù)K值_(填“增大”“減小”或“不變”) (2)1100時(shí)，測(cè)得高爐中c(CO2)=0.025mol/L，c(CO)=0.1mol/L，在這種情況下該反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)_(填“是”或“否”)，此時(shí)化學(xué)反應(yīng)速率是V正_V逆(填“大于”、“小于”或“等于”)，其原因是 。增大不變否大于c(CO2)/c(CO)0.250.263，說明不是平衡狀態(tài)，且向正反應(yīng)方向進(jìn)行第21頁，共31頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期一四、

14、有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算：起始量、變化量、平衡量的計(jì)算關(guān)系在反應(yīng)aA(g)+bB (g) cC (g)+ dD (g)中，計(jì)算關(guān)系為：aA(g)+ bB (g) cC (g)+ dD (g)起變平n1n200 ax bxcxdxn1-ax n2-bxcxdx單位統(tǒng)一計(jì)量系數(shù)之比、反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率：反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為生成物的百分率第22頁，共31頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期一例1、將6mol A氣體和5mol B氣體混合放入4L密閉容器中，發(fā)生下列反應(yīng)：3A (g) + B (g) 2C (g) + xD (g) ，經(jīng)過5min達(dá)到化學(xué)平衡，此時(shí)生成C為2mol，測(cè)得D的反應(yīng)速率為0.1mo

15、l/Lmin，計(jì)算：、x的值；、平衡時(shí)B的轉(zhuǎn)化率；、A的平衡濃度。3A (g) + B (g) 2C (g) + xD (g)解：起變平mol650020.154133422、 2 : x 2 : (0.154) x 2 第23頁，共31頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期一例2、加熱N2O5時(shí)，發(fā)生下列兩個(gè)分解反應(yīng)： N2O5 N2O3O2 ， N2O3 N2OO2；在1L密閉容器中加熱4mol N2O5達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)O2的濃度為4.50 mol/L， N2O3的濃度為1.62 mol/L，求其他各物質(zhì)的平衡濃度。解析：這是一個(gè)連續(xù)平衡的計(jì)算，計(jì)算思路為：第一個(gè)反應(yīng)的平衡量作為第二

16、個(gè)反應(yīng)的起始量解： N2O5 N2O3O2N2O3 N2OO2起變平4 mol00 x x x4 mol - x x x x 0 xyyy x - yy x +y x y = 1.62 x +y = 4.50解得： x = 3.06 mol y = 1.44 mol 故：c （N2O5） = (4 3.06) mol / 1L=0.94 mol/L c （N2O ） = 1.44 mol / 1L=1.44 mol/L 第24頁，共31頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期一解題的一般步驟：列出三段式根據(jù)題意列方程求解第25頁，共31頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期一例1

17、:在某溫度下,將H2和I2各0.10mol的氣態(tài)混合物充入 10L的密閉容器中,充分反應(yīng),達(dá)到平衡后,測(cè)得C(H2)=0.0080mol/L.(1)求該反應(yīng)的平衡常數(shù)(2)在上述溫度下,該容器中若通入H2和I2蒸汽各 0.20mol.試求達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)各物質(zhì)的濃度.H2 + I2 2HI解(1)根據(jù)題意得:平衡濃度mol/L: 0.0080 0.0080 0.0040 起始濃度mol/L: 0.01 0.01 0K=C(HI)2C(H2)C(I2)=0.25第26頁，共31頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期一H2 + I2 2HI平衡濃度mol/L: 0.02-x 0.02-x

18、 2x起始濃度mol/L: 0.02 0.02 0解(2)設(shè)H2的消耗濃度為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:略第27頁，共31頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期一 計(jì)算(1)、 (2)問條件下H2、I2的轉(zhuǎn)化率，通過比較你有什么想法？(1)：H2的轉(zhuǎn)化率為20%，I2的轉(zhuǎn)化率為20%(2)：H2的轉(zhuǎn)化率為20%，I2的轉(zhuǎn)化率為20% 按化學(xué)計(jì)量數(shù)的比例投料，則物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率相等第28頁，共31頁，2022年，5月20日，23點(diǎn)21分，星期一解： H2 I2 2HI起mol變mol平mol0.10.20 x x 2x0.1 - x0.2- x 2x因?yàn)镵不隨濃度發(fā)生變化：K=(H2)c(HI)c2(I2)c= （2x）2(0.1 x)(0.2 - x)=0.25xH2的轉(zhuǎn)化率為25%，I2的轉(zhuǎn)化率為12.5%(3)在上述溫度下，該容器中若通入0.1molH2、0.2mol I2，試計(jì)算H2、I2的轉(zhuǎn)化率，通過分別與(1)、 (2)的轉(zhuǎn)化率比較，你能得出什么結(jié)論？增加反應(yīng)物之一的濃度，可以提高其他反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，而自身的轉(zhuǎn)化率降低。第29頁，共31頁，2022年，5月20日，23