化学平衡状态 平衡常数优秀PPT.ppt
化学平衡状态 平衡常数第1页，本讲稿共16页可逆反应：可逆反应：在相同条件下在相同条件下，能同时向正、逆，能同时向正、逆方向进行的化学反应方向进行的化学反应特点：特点：相同条件下，正、逆反应同时进行相同条件下，正、逆反应同时进行 反应物和生成物同时存在反应物和生成物同时存在 任一组分转化率均小于任一组分转化率均小于100%100%第2页，本讲稿共16页一、化学平衡状态一、化学平衡状态1.1.概念：概念：在一定条件下的可逆反应，正反应速率和在一定条件下的可逆反应，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物浓度不再发逆反应速率相等，反应物和生成物浓度不再发生变化的状态生变化的状态前提前提对象对象本质本质现象现象第3页，本讲稿共16页2、平衡特点、平衡特点:逆逆:可逆反应可逆反应 等等:V(正正)=V(逆逆)0（同一物质的消耗速率与其生成速率相等）（同一物质的消耗速率与其生成速率相等）动动:动态平衡（反应并未停止）动态平衡（反应并未停止）定定:平衡状态时，反应物和生成物的浓度保持不变平衡状态时，反应物和生成物的浓度保持不变（不一定相等）（不一定相等）变变:当外界条件（如当外界条件（如T、C、P等）改变时，则原平衡等）改变时，则原平衡被破坏，在新的条件下会重新建立平衡。被破坏，在新的条件下会重新建立平衡。注意：化学平衡的建立与途径无关注意：化学平衡的建立与途径无关第4页，本讲稿共16页可逆反应达化学平衡的标志：可逆反应达化学平衡的标志：（4）单位时间内消耗了）单位时间内消耗了m mol A同时生成了同时生成了p mol C（1）A、B、C、D的物质的量或浓度不再改变的物质的量或浓度不再改变（2）A或或B的转化率达最大值且保持不变的转化率达最大值且保持不变（3）A、B、C、D的百分含量（物质的量分数、体积分数、的百分含量（物质的量分数、体积分数、质量分数）不再改变质量分数）不再改变（5）单位时间内生成）单位时间内生成p mol C,同时生成同时生成 m molA对于可逆反应：对于可逆反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)特征：特征：(正正)(逆逆)反应混合物中各组分的浓度（百分含量）保持不变反应混合物中各组分的浓度（百分含量）保持不变平衡平衡平衡平衡平衡平衡平衡平衡 （6）v(A)v(B)v(C)v(D)=m n p q不一定平衡不一定平衡不一定平衡不一定平衡第5页，本讲稿共16页对于可逆的反应对于可逆的反应aA+bB cC+dD在一定温度下达到化学平衡时，其平衡常在一定温度下达到化学平衡时，其平衡常数表达式：数表达式：K=Cc DdAa Bb注意：平衡常数表达式中不包括固体和纯液注意：平衡常数表达式中不包括固体和纯液体物质的浓度项体物质的浓度项(因为它们的浓度为常数，可看为因为它们的浓度为常数，可看为1 1）3.3.化学平衡常数化学平衡常数 K K是温度函数，与反应物、生成物的浓度无关，是温度函数，与反应物、生成物的浓度无关，只受温度影响只受温度影响c c(C)c d(D)QC=ca(A)c b(B)（浓度商）（浓度商）第6页，本讲稿共16页 平衡常数表达式与化学方程式的书平衡常数表达式与化学方程式的书写有关。对于同一个化学反应，由于书写有关。对于同一个化学反应，由于书写方式不同，各反应物、生成物的计量写方式不同，各反应物、生成物的计量数不同，平衡常数的表达式也不同数不同，平衡常数的表达式也不同 对于给定的化学反应，正、逆反对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数应的平衡常数互为倒数第7页，本讲稿共16页根据根据K K的大小判断反应进行的程度的大小判断反应进行的程度 K K值越大，反应越完全；值越大，反应越完全；K K值越小，反应越不完全。值越小，反应越不完全。（平衡常数大于（平衡常数大于10105 5,认为反应进行的较完全认为反应进行的较完全;小于小于1010-5 5,则认为反应很难进行）则认为反应很难进行）判断反应是否达到平衡或反应进行的方向判断反应是否达到平衡或反应进行的方向 Q=Q=K K 处于平衡状态处于平衡状态 V V正正=V=V逆逆 Q K Q K 反应向逆向进行反应向逆向进行 V V正正 V V逆逆 Q KQ V V逆逆 平衡常数平衡常数K的应用：的应用：判断可逆反应的热效应判断可逆反应的热效应如：升高温度如：升高温度K增大，正反应增大，正反应吸热吸热相关计算，如转化率等相关计算，如转化率等 第8页，本讲稿共16页 化学平衡的建立与途径无关，当条件相同，参加反化学平衡的建立与途径无关，当条件相同，参加反应的物质的物质的量符合一定的关系时，无论是从正应的物质的物质的量符合一定的关系时，无论是从正反应、逆反应开始，还是从中间开始，无论是一次还反应、逆反应开始，还是从中间开始，无论是一次还是多次加入物质，最终建立起的平衡状态相同。是多次加入物质，最终建立起的平衡状态相同。1 1、等效平衡概念、等效平衡概念 在一定条件下，对于同一可逆反应，从不同的在一定条件下，对于同一可逆反应，从不同的状态开始反应，状态开始反应，只要达到平衡时各组分百分含量相只要达到平衡时各组分百分含量相同同，形成的就是等效平衡，形成的就是等效平衡四、等效平衡四、等效平衡第9页，本讲稿共16页对于反应前后气体对于反应前后气体分子数改变分子数改变的可逆反应，只要反应的可逆反应，只要反应物（或生成物）的物质的量与原平衡物（或生成物）的物质的量与原平衡完全相同完全相同（按化学（按化学计量数换算成同一边的物质），则两平衡等效。（又叫全计量数换算成同一边的物质），则两平衡等效。（又叫全等等效平衡）等等效平衡）2、等效平衡规律：、等效平衡规律：（2）在恒温恒压条件下（）在恒温恒压条件下（T、P一定）：一定）：对于反应前后气体对于反应前后气体分子数不变分子数不变的可逆反应，只要反应物的可逆反应，只要反应物（或生成物）的物质的量与原平衡（或生成物）的物质的量与原平衡比值相同比值相同（按化学计（按化学计量数换算成同一边的物质），量数换算成同一边的物质），则两平衡等效。（又叫等则两平衡等效。（又叫等比等效平衡）比等效平衡）改变起始加入情况，只要反应物改变起始加入情况，只要反应物(或生成物或生成物)的物质的量的物质的量与原平衡物质的量比值相同（按化学计量数换算成同一与原平衡物质的量比值相同（按化学计量数换算成同一边的物质），边的物质），则两平衡等效则两平衡等效（1）在恒温恒容条件下（）在恒温恒容条件下（T、V一定）：一定）：第10页，本讲稿共16页例例1 1、下列叙述中能否证明已达平衡状态、下列叙述中能否证明已达平衡状态 2HI(g)H 2HI(g)H2 2(g)+I(g)+I2 2(g)(g)单位时间内生成单位时间内生成n molHn molH2 2的同时生成的同时生成n mol HIn mol HI （不能证明）（不能证明）一个一个H HH H键断裂的同时有两个键断裂的同时有两个H HI I键断裂键断裂（V V正正=V=V逆逆 ，能证明），能证明）某一时刻百分组成某一时刻百分组成HI%=IHI%=I2 2%（不能证明）（不能证明）【课堂练习课堂练习】第11页，本讲稿共16页反应速率反应速率V(HV(H2 2)=V(I)=V(I2 2)=1/2V(HI)=1/2V(HI)时时（不能证明）（不能证明）某一时刻某一时刻c c（HIHI）cc（H H2 2）cc（I I2 2）=211=211（不能证明）（不能证明）温度和体积一定时，某一生成物的浓度不再变化温度和体积一定时，某一生成物的浓度不再变化（能证明）（能证明）温度和体积一定时，容器内压强不再变化。温度和体积一定时，容器内压强不再变化。（压强始终不变，不能证明）（压强始终不变，不能证明）第12页，本讲稿共16页条件一定时，混合气体的平均相对分子质量不再变化。条件一定时，混合气体的平均相对分子质量不再变化。（此反应前后气体体积相等，质量守恒，平均相对分（此反应前后气体体积相等，质量守恒，平均相对分子质量始终不变，不能证明）子质量始终不变，不能证明）温度和体积一定时，混合气体颜色不再变化。温度和体积一定时，混合气体颜色不再变化。（能证明）（能证明）温度和压强一定时，混合气体密度不再变化。温度和压强一定时，混合气体密度不再变化。（反应前后气体体积相等，密度始终不变，不能证明）（反应前后气体体积相等，密度始终不变，不能证明）第13页，本讲稿共16页例例2、在在一一个个盛盛有有催催化化剂剂的的体体积积可可变变的的密密闭闭容容器器内内，保保持持一一定定的的温温度度和和压压强强不不变变，发发生生以以下下反反应应：N N2 2 +3H3H2 2 2NH2NH3 3 。已已知知加加入入1mol 1mol N N2 2 和和4mol 4mol H H2 2 时时，达达到到平平衡衡状状态态生生成成a a mol mol NHNH3 3 。在在相相同同温温度度和和压压强强下，且保持平衡时的各物质的百分含量相同，则填写下列空白：下，且保持平衡时的各物质的百分含量相同，则填写下列空白：编号编号起始状态（起始状态（molmol）平衡时平衡时NHNH3 3物质的物质的量量(mol)(mol)N N2 2 H H2 2 NHNH3 3 已知已知1 14 40 0a a1.51.56 60 01 10.5a0.5am mn n（n4mn4m）1.5a00.52(n-4m)(n-3m)a第14页，本讲稿共16页1在在一一恒恒容容密密闭闭容容器器中中充充入入1mol NO2，建建立立如如下下平平衡衡：2NO2 N2O4，此此时时NO2的的转转化化率率为为x%，在在其其他他不不变变的的情情况况下下，再再充充入入1mol NO2，待待新新平平衡衡建建立立时时测测得得NO2的的转转化率化率为为y%，则则下列大小关系正确的是：下列大小关系正确的是：（）Axy BxyCxyD不能确定不能确定C C第15页，本讲稿共16页2、在一个在一个固定容积固定容积的密闭容器中的密闭容器中,加入加入2molA和和1molB,发生反应发生反应2A(g)+B(g)3C(g)+D(g),达平衡时达平衡时,C的浓度的浓度为为w mol/L,若维持容器体积和温度不变若维持容器体积和温度不变,按下列五种方法按下列五种方法改变起始物质改变起始物质,达平衡时达平衡时,C的浓度仍为的浓度仍为w mol/L的是的是()A.4molA+2molB B.2molA+1molB+3molC+1molD C.3molC+1molD+1molB D.3molC+1molD E.1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molD DE第16页，本讲稿共16页
