人教版高中化学选修4化学反应原理第二章第三节化学平衡(第3课时)学习资料.ppt

第二章第二章 化学反应化学反应(huxu fnyng)(huxu fnyng)速率和化学平衡速率和化学平衡第三节第三节 化学平衡化学平衡(huxupnghng)(huxupnghng)第第3 3课时课时(ksh)(ksh)新课标人教版高中化学课件系列新课标人教版高中化学课件系列选修选修4 4 化学反应原理化学反应原理2022/12/61第一页，共25页。教学目标教学目标(mbio)知道化学平衡常数的涵义知道化学平衡常数的涵义学会利用化学平衡常数进行简单计算学会利用化学平衡常数进行简单计算教学重点教学重点化学平衡常数的简单计算化学平衡常数的简单计算教学难点教学难点化学平衡常数的简单计算化学平衡常数的简单计算化学化学(huxu)平衡常数平衡常数2022/12/62第二页，共25页。在一定温度下在一定温度下,可逆反应无论从正反应开可逆反应无论从正反应开始始,还是从逆反应开始还是从逆反应开始,也无论反应物起始浓度也无论反应物起始浓度的大小的大小,最后达到平衡最后达到平衡(pnghng)时时,尽管每种尽管每种物质的浓度在各个体系中并不一致，但各种生物质的浓度在各个体系中并不一致，但各种生成物浓度的系数次方的乘积除以各反应物浓度成物浓度的系数次方的乘积除以各反应物浓度的系数次方的乘积所得的之比却是恒定值。的系数次方的乘积所得的之比却是恒定值。请仔细阅读教材请仔细阅读教材P29表格，从中你能获得表格，从中你能获得(hud)什么信息？什么信息？化学化学(huxu)平衡常数平衡常数2022/12/63第三页，共25页。K化学化学(huxu)(huxu)平平衡常数衡常数实验测得，同一反应（如：实验测得，同一反应（如：aA+bB cC+dD）在）在某温度下达到的化学平衡状态，平衡体系中各物质某温度下达到的化学平衡状态，平衡体系中各物质(wzh)的浓度满足下面关系：的浓度满足下面关系：其中其中c为各组分为各组分(zfn)的平衡浓度，温度一定，的平衡浓度，温度一定，K为定值。为定值。即化学平衡常数只与温度有关，而与反应物或生成物的浓度即化学平衡常数只与温度有关，而与反应物或生成物的浓度无关。无关。一、表达式一、表达式一定温度下，可逆反应处于平衡状态时，生成物浓度的系一定温度下，可逆反应处于平衡状态时，生成物浓度的系数次方的乘积与反应物浓度系数次方的乘积之比为一常数数次方的乘积与反应物浓度系数次方的乘积之比为一常数化学平衡常数化学平衡常数2022/12/64第四页，共25页。化学平衡常数值的大小是可逆反应进行程度的标志。化学平衡常数值的大小是可逆反应进行程度的标志。表示表示在一定温度下，可逆反应达到在一定温度下，可逆反应达到(d do)平衡时该反应进行平衡时该反应进行的程度（反应的限度）。的程度（反应的限度）。（1）K值越大，说明平衡时生成物的浓度越大，反应值越大，说明平衡时生成物的浓度越大，反应(fnyng)物的浓度越小，反应物的浓度越小，反应(fnyng)程度越大，反应程度越大，反应(fnyng)物转化率也越大；反之则转化率越低。物转化率也越大；反之则转化率越低。（2）K值与浓度无关，随温度变化而变化。值与浓度无关，随温度变化而变化。化学平衡常数是化学平衡常数是一定温度下一个反应本身一定温度下一个反应本身(bnshn)固有的内在性质的定量体固有的内在性质的定量体现。现。二、意义二、意义化学平衡常数化学平衡常数平衡常数的单位平衡常数的单位浓度的单位为浓度的单位为molL-1K的单位为的单位为(molL-1)n；化学平衡常数化学平衡常数2022/12/65第五页，共25页。三、使用平衡常数应注意三、使用平衡常数应注意(zh y)(zh y)的问题的问题（1）必须指明温度，反应）必须指明温度，反应(fnyng)必须达到平衡状必须达到平衡状态态（2）平衡常数表示反应进行的程度，不表示反应的快慢，）平衡常数表示反应进行的程度，不表示反应的快慢，即速率即速率(sl)大，大，K值不一定大值不一定大（3）在进行）在进行K值的计算时，值的计算时，反应物或生成物中有固体和纯反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，由于其浓度可看做常数液体存在时，由于其浓度可看做常数“1”而不代入公式而不代入公式，表达式中不需表达表达式中不需表达一定温度下一定温度下如：如：一定温度下一定温度下Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H+Fe3O4(s)+4H2(g)高温高温3Fe(s)+4H2O(g)但：但：化学平衡常数化学平衡常数2022/12/66第六页，共25页。（4）平衡常数的表达式与方程式的书写）平衡常数的表达式与方程式的书写(shxi)有有关关K1=1/K2=K32某温度某温度(wnd)下下化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变(gibin)，则平衡常数改变，则平衡常数改变(gibin)。若方程式中各物质的。若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，尽管是同一个反应，平衡常数也会改变系数等倍扩大或缩小，尽管是同一个反应，平衡常数也会改变(gibin)。N2+3H2 2NH32NH3 N2+3H21/2N2+3/2H2 NH3化学平衡常数化学平衡常数2022/12/67第七页，共25页。（5）多重平衡规则：若干方程式相加）多重平衡规则：若干方程式相加(减减)，则总反应，则总反应的平衡常数等于的平衡常数等于(dngy)分步平衡常数之乘积分步平衡常数之乘积(商商)例如例如:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)K1 2NO2(g)N2O4(g)K2 2NO(g)+O2(g)N2O4(g)K 3 K 3 =K1 K2化学化学(huxu)平衡常数平衡常数2022/12/68第八页，共25页。（6）利用）利用(lyng)K值可判断某状态是否处于平值可判断某状态是否处于平衡状态衡状态如某温度下，可逆反应如某温度下，可逆反应(kn-fnyng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)平衡常数为平衡常数为K，若某时刻时，反应物和生成物的浓度关系如下：，若某时刻时，反应物和生成物的浓度关系如下：QcK，V正正V逆，反应向正方向逆，反应向正方向(fngxing)进行进行QcK，V正正V逆逆，反应处于平衡状态，反应处于平衡状态QcK，V正正V逆逆，反应向逆方向进行，反应向逆方向进行则：则：化学平衡常数化学平衡常数2022/12/69第九页，共25页。现有一定温度下的密闭容器现有一定温度下的密闭容器(rngq)中存在如下反中存在如下反应：应：2SO2+O2 2SO3知知c(SO2)始始=0.4mol/L，c(O2)始始=1mol/L经测定经测定(cdng)该反应在该温度下的平衡常数该反应在该温度下的平衡常数K19，试判，试判断，断，（1）当）当SO2转化率为转化率为50时，该反应是否达到平衡时，该反应是否达到平衡状态，若未达到，哪个方向进行？状态，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？化学化学(huxu)平衡常数平衡常数2022/12/610第十页，共25页。(7)利用可判断利用可判断(pndun)反应的热效应反应的热效应若升高温度若升高温度(wnd)，值增大，则正反应为吸热反，值增大，则正反应为吸热反应应若升高若升高(shn o)温度，值减小，则正反应为放热温度，值减小，则正反应为放热反应反应 根据某反应的平衡常数根据某反应的平衡常数K随温度变化的情况，可判随温度变化的情况，可判断该反应是放热反应还是吸热反应。断该反应是放热反应还是吸热反应。化学平衡常数化学平衡常数2022/12/611第十一页，共25页。四、有关四、有关(yugun)(yugun)化学平衡的计算：化学平衡的计算：起始量、变化量、平衡起始量、变化量、平衡(pnghng)量的计算关系量的计算关系在反应在反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)中，计算中，计算(j sun)关系为：关系为：aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)起起变变平平n n1 1n n2 20 00 0 ax ax bx xcx cxdx dxn n1 1-ax-ax n n2 2-bx xcx cxdx dx单位单位统一统一已知条件已知条件计量系数之比计量系数之比加、减计算加、减计算化学平衡常数化学平衡常数2022/12/612第十二页，共25页。、物质、物质(wzh)浓度的变浓度的变化关系：化关系：、反应物：平衡、反应物：平衡(pnghng)浓度浓度 起始浓度起始浓度(nngd)变化浓度变化浓度(nngd)、生成物：平衡浓度、生成物：平衡浓度 起始浓度变化浓度起始浓度变化浓度、各物质的变化浓度之比、各物质的变化浓度之比 化学计量系数之比化学计量系数之比、反应物的转化率：反应物转化为生成物的百分率、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率反应物转化率=反应物变化量反应物变化量反应物起始量反应物起始量100%化学平衡常数化学平衡常数2022/12/613第十三页，共25页。平衡平衡(pnghng)转化率：转化率：对于可逆反应对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)反应物反应物A的平衡转化率（该条件的平衡转化率（该条件(tiojin)最大转化率）最大转化率）可表示：可表示：化学化学(huxu)平衡常数平衡常数2022/12/614第十四页，共25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密闭密闭容器中，发生下列反应：容器中，发生下列反应：3A(g)+B(g)2C(g)+xD(g)，经过，经过5min达到化学平衡，此时达到化学平衡，此时(c sh)生成生成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。化学化学(huxu)平衡常数平衡常数2022/12/615第十五页，共25页。3A(g)+B(g)2C(g)+x xD(g)解：解：起起变变平平molmol6 65 50 00 020.1540.1541 13 33 34 42 22 2、2:x 2:x 2:(2:(0.154)0.154)x x 2 化学化学(huxu)平衡常数平衡常数2022/12/616第十六页，共25页。例例2、加热、加热N2O5时，发生下列时，发生下列(xili)两个分两个分解反应：解反应：N2O5 N2O3O2，N2O3 N2OO2；在；在1L密闭容器中加热密闭容器中加热4mol N2O5达到化学达到化学平衡时平衡时O2的浓度为的浓度为4.50 mol/L，N2O3的浓度为的浓度为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。化学化学(huxu)平衡常数平衡常数2022/12/617第十七页，共25页。解析：这是一个连续平衡解析：这是一个连续平衡(pnghng)的计算，计算思路为：第一个反应的计算，计算思路为：第一个反应的平衡的平衡(pnghng)量作为第二个反应的起始量量作为第二个反应的起始量解：解：N2O5 N2O3O2N2O3 N2OO2起起变变平平4 mol00 x x x x x x4 mol-x x x x x x x x 0 0 x xy yy yy y x-y x-yy y x+y x+y x y=x y=1.62 x+y=x+y=4.50解得：解得：x x =3.06 mol y 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 化学化学(huxu)平衡常数平衡常数2022/12/618第十八页，共25页。例例3、在密闭容器中，用等物质的量的、在密闭容器中，用等物质的量的A和和B发生下发生下列反应列反应(fnyng)：A(g)+2B(g)2C(g)反应反应(fnyng)达到平衡时，若混合气体中达到平衡时，若混合气体中A 和和B的物质的物质的量之和与的量之和与C的物质的量相等，求的物质的量相等，求B的转化率的转化率化学化学(huxu)平衡常数平衡常数2022/12/619第十九页，共25页。解：解：A(g)+2B(g)2C(g)起起变变平平 n n n n0 0 x x 2x 2x 2x 2x n-x n-x n-2x n-2x 2x 2x由题意由题意(t y)可知：可知：n-x +n-2x=2 x n-x +n-2x=2 x x=0.4n x=0.4n解题解题(ji t)的一般步骤：的一般步骤：列出三栏数据列出三栏数据(shj)根据题意列方程根据题意列方程求解求解气体反应计算时经常使用的推论：气体反应计算时经常使用的推论：化学平衡常数化学平衡常数2022/12/620第二十页，共25页。例例4 教材教材P29例例1(3)计算计算(1)、(2)问条件下问条件下H2、I2的转化率，通过比较你有什么的转化率，通过比较你有什么想法？想法？不同的起始条件能达到相同的平衡状态。不同的起始条件能达到相同的平衡状态。(4)在上述温度下，该容器中若通入在上述温度下，该容器中若通入0.1molH2、0.2molI2，试计，试计算算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，你能得出什么结论？的转化率比较，你能得出什么结论？增加反应物之一的浓度，可以提高增加反应物之一的浓度，可以提高(t go)其他反应物的转化率，其他反应物的转化率，而自身的转化率降低。而自身的转化率降低。化学化学(huxu)平衡常数平衡常数2022/12/621第二十一页，共25页。例例例例5:5:已知已知已知已知CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)800800 K=1.0 K=1.0；求恒温恒容体系中，用；求恒温恒容体系中，用；求恒温恒容体系中，用；求恒温恒容体系中，用c(CO):c(H2O)=1:1c(CO):c(H2O)=1:1或或或或1:41:4开始开始开始开始(kish)(kish)，达到平衡时，达到平衡时，达到平衡时，达到平衡时COCO和和和和H2O(g)H2O(g)的转化率。的转化率。的转化率。的转化率。化学化学(huxu)平衡常数平衡常数2022/12/622第二十二页，共25页。c(CO):c(H2O)=1:1 c(CO):c(H2O)=1:1 时时时时 CO+H2O CO2 +H2 CO+H2O CO2 +H2 起始起始起始起始c 1 1 0 0c 1 1 0 0转化转化转化转化(zhunhu)c -x -x +x (zhunhu)c -x -x +x +x+x平衡平衡平衡平衡c 1-x 1-x x xc 1-x 1-x x x 解得解得解得解得 x=0.5 (CO)=50%x=0.5 (CO)=50%(H2O)=50%(H2O)=50%c(CO):c(H2O)=1:4 c(CO):c(H2O)=1:4 时时时时 CO+H2O CO2 +H2 CO+H2O CO2 +H2 起始起始起始起始c 1 4 0 0c 1 4 0 0转化转化转化转化(zhunhu)c -x -x +x +x(zhunhu)c -x -x +x +x平衡平衡平衡平衡c 1-x 4-x x xc 1-x 4-x x x解得解得解得解得 x=0.8 (CO)=80%x=0.8 (CO)=80%(H2O)=20%(H2O)=20%(1-x)(1-x)x2K=1(1-x)(4-x)x2K=1 增大增大(zn d)一种反应物的浓度，能提高另一种反应物一种反应物的浓度，能提高另一种反应物的转化率，而本身的转化率减小的转化率，而本身的转化率减小结论：结论：化学平衡常数化学平衡常数2022/12/623第二十三页，共25页。(5)K值大小标志值大小标志(biozh)反应能达到的最反应能达到的最大限度大限度,K值越大，反应物的转化率越大，反应值越大，反应物的转化率越大，反应 越完全。越完全。课堂课堂(ktng)小结：小结：(1)平衡是有条件平衡是有条件(tiojin)的、动态的。的、动态的。(2)K不随起始浓度大小而变化。不随起始浓度大小而变化。(3)K与温度有关。与温度有关。(4)K与方程式写法有关。与方程式写法有关。化学平衡常数化学平衡常数2022/12/624第二十四页，共25页。Thanks 谢谢您的观看(gunkn)！2022/12/625第二十五页，共25页。