化学平衡状态备课加平衡常数优秀PPT.ppt

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1、化学平衡状态备课加平衡常数第1页，本讲稿共29页1.H 0 该反应一定能自发进行；该反应一定能自发进行；如：如：Mg(s)+2HCl(aq)=MgCl2(aq)+H2(g)2.H 0，S0 该反应一定不能自发进行；该反应一定不能自发进行；如：如：CO2(g)+H2O(l)+CaCl2(l)=CaCO3(s)+2HCl(l)3.H 0，S0，S0 该反应在较高温度下能自发进行该反应在较高温度下能自发进行如：如：CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)判断依据：判断依据：G=HT S 0 反应能自发进行反应能自发进行一、化学反应进行的方向的判断一、化学反应进行的方向的判断第2页，本讲稿共29页二

2、、什么是可逆反应？二、什么是可逆反应？在同一条件下在同一条件下,既能向正反应方向既能向正反应方向进行进行,同时又能向逆反应方向进行的反同时又能向逆反应方向进行的反应应,叫做叫做可逆反应可逆反应。注意：可逆反应总是不能进行到底，得到注意：可逆反应总是不能进行到底，得到的总是反应物与生成物的混合物的总是反应物与生成物的混合物2SO2SO2 2+O+O2 2 2SO 2SO3 3 第3页，本讲稿共29页三、化学平衡状态三、化学平衡状态1、定义、定义 化学平衡状态，就是指在一定条件下的化学平衡状态，就是指在一定条件下的可逆反可逆反应应里，里，正反应速率和逆反应速率相等正反应速率和逆反应速率相等，反应混

3、合，反应混合物中各组分的物中各组分的浓度保持不变浓度保持不变的状态。的状态。注意三点前提（适用范围）前提（适用范围）：可逆反应内在本质内在本质：v(正正)=v(逆逆)0外在标志：反应混合物中各组分外在标志：反应混合物中各组分 的浓度保持不变的浓度保持不变第4页，本讲稿共29页2.2.特征：特征：(1)逆：逆：正逆过程都在同时进行正逆过程都在同时进行“逆逆”(2)动：动：v v（正）（正）0 0，v v（逆）（逆）0 0“动动”(3)等：等：v v（正）（正）=v v（逆）（逆）“等等”(4)定定:外外界界条条件件不不发发生生变变化化，体体系系中中各各组组分分的的物物质质的的量量或或浓浓度恒定不

4、变度恒定不变“定定”(5)变变:外界条件变化，平衡将改变外界条件变化，平衡将改变“变变”。第5页，本讲稿共29页3、可逆反、可逆反应应达到化学平衡状达到化学平衡状态态的的标标志志(1)直接直接标标志：志：v正正=v逆逆 即任何一种物质的消耗速率等于其生成速率即任何一种物质的消耗速率等于其生成速率各各组组分的含量不随分的含量不随时间时间的改的改变变而而改改变变(2)间间接接标标志：志：各各组组分的分的浓浓度度不随不随时间时间改改变变而改而改变变 各物各物质质的的物物质质的量、的量、质质量、物量、物质质的量分数、的量分数、质质量分量分数数不随不随时间时间改改变变而改而改变变 各气体的各气体的压压强

5、强不随不随时间时间改改变变而改而改变变 气体的气体的颜颜色色不随不随时间时间改改变变而改而改变变 气体的气体的密度密度或或平均相平均相对对分子分子质质量或量或总压总压强强不随不随时间时间改改变变而改而改变变有时不一有时不一定可用定可用!第6页，本讲稿共29页专题：化学平衡状态的判断方法专题：化学平衡状态的判断方法（一）、从（一）、从 V V正正=V=V逆逆进行判断进行判断（1 1）用用同同一一种种物物质质来来表表示示反反应应速速率率时时，该该物物质质的的生生成成速速率率与与消耗速率相等。消耗速率相等。（2 2）用用不不同同种种物物质质来来表表示示反反应应速速率率时时速速率率不不一一定定相相等等

6、但但必须符合两方面必须符合两方面表示两个不同的方向。表示两个不同的方向。速率之比速率之比=化学计量数之比。化学计量数之比。第7页，本讲稿共29页AD【例】【例】在一定温度下在一定温度下,可逆反应可逆反应A(气气)+3B(气气)2C(气气)达到平衡的标志是达到平衡的标志是（）（）A.C的生成速率与的生成速率与C分解的速率相等分解的速率相等 B.单位时间生成单位时间生成nmolA,同时生成同时生成3nmolBC.单位时间生成单位时间生成B的速率的速率,与生成与生成C的速率的速率 相等相等（数值）（数值）D.单位时间生成单位时间生成nmolA,同时生成同时生成2nmolCE.A、B、C的化学反应速率

7、之比为的化学反应速率之比为1：3：2第8页，本讲稿共29页AC【例【例2】下列说法可以证明反应】下列说法可以证明反应 N2+3H2 2NH3 已达平衡状态的是已达平衡状态的是()A.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有3个个HH键形成键形成 B.1个个NN键断裂的同时键断裂的同时,有有3个个HH键断裂键断裂 C2 正正(H2)3 逆逆(NH3)D正正(N2)3 逆逆(H2)第9页，本讲稿共29页（二）、百分含量不变标志（二）、百分含量不变标志 正因为正因为v正正v逆逆0，所以同一瞬间同一物质，所以同一瞬间同一物质的生成量等于消耗量的生成量等于消耗量.总的结果是混合体系中各组总的结果是混合体

8、系中各组成成分的成成分的物质的量物质的量、质量质量、物质的量浓度物质的量浓度、各各成分的百分含量成分的百分含量、转化率转化率等不随时间变化而改等不随时间变化而改变变.第10页，本讲稿共29页A 【例【例3】下列说法中可以充分说明反应】下列说法中可以充分说明反应:P(气气)+Q(气气)R(气气)+S(气气),在恒温下已在恒温下已达平衡状态的是（）达平衡状态的是（）(A)P、Q、R、S的浓度不再变化的浓度不再变化 (B)P、Q、R、S的分子数比为的分子数比为1:1:1:1 (C)反应容器内反应容器内P、Q、R、S共存共存 (D)反应容器内总物质的量不随时间而变化反应容器内总物质的量不随时间而变化

9、P(气气)+Q(气气)R(气气)+2S(气气)?第11页，本讲稿共29页（三）对于有气体参与的可逆反应（三）对于有气体参与的可逆反应,可根据可根据混合气体的混合气体的平均相对分子质量、密度、压平均相对分子质量、密度、压强、温度强、温度是否不再改变来判断反应是否达到是否不再改变来判断反应是否达到平衡。平衡。第12页，本讲稿共29页（一）从混合气体平均相对分子质量（一）从混合气体平均相对分子质量M M考虑考虑总总总总nmM=1.若各物质均为气体若各物质均为气体（1 1）对于非等物质的量反应对于非等物质的量反应，如，如2SO2SO2(g)2(g)+O+O2(g)2(g)2SO 2SO3(g)3(g)

10、M M若不变，一定可做为平衡标志！若不变，一定可做为平衡标志！（2 2）对于等物质的量反应对于等物质的量反应，如，如HH2(g)2(g)+I+I2(g)2(g)2HI2HI (g)(g)M M若不变，不能做为平衡标志，因始终不变。若不变，不能做为平衡标志，因始终不变。2.2.若有非气体参与若有非气体参与如：如：COCO2 2(g)+C(s)2CO(g)(g)+C(s)2CO(g)，M M若不变，一定可做为平衡标志！若不变，一定可做为平衡标志！第13页，本讲稿共29页（二）从气体密度（二）从气体密度r考虑考虑vm=r1.若各物质均为气体若各物质均为气体恒容恒容：总为恒值，不能做平衡标志。总为恒值

11、，不能做平衡标志。恒压恒压（1 1）对于等）对于等n n反应，如反应，如H H2(g)2(g)+I+I2(g)2(g)2HI2HI (g)(g)(2)(2)对于非等对于非等n n反应，如反应，如2SO2SO2(g)2(g)+O+O2(g)2(g)2SO 2SO3(g)3(g)总为恒值，不能做平衡标志。总为恒值，不能做平衡标志。若不变，一定可作为平衡标志。若不变，一定可作为平衡标志。2.2.若有非气体参与若有非气体参与恒容，恒容，若不变，一定可作为平衡标志！若不变，一定可作为平衡标志！恒压，恒压，n(g)=0，可作为平衡标志，可作为平衡标志A(g)+3B(g)2C(g)+D(g)第14页，本讲稿

12、共29页（三）从体系的内部压强考虑（三）从体系的内部压强考虑.当当n(g)=0n(g)=0，即等摩反应则，即等摩反应则p p为恒值，不能作平衡标志。为恒值，不能作平衡标志。当当n(g)0n(g)0，则当，则当p p一定时，可做平衡标志。一定时，可做平衡标志。恒容恒温条件下，关键看前后气体分子数的变化！恒容恒温条件下，关键看前后气体分子数的变化！当化学平衡尚未建立成平衡发生移动时，反应总要放出或吸当化学平衡尚未建立成平衡发生移动时，反应总要放出或吸收热量，收热量，若为绝热体系，当体系内温度一定时，则标志若为绝热体系，当体系内温度一定时，则标志达到平衡。达到平衡。（四）从体系的温度变化考虑（四）从

13、体系的温度变化考虑第15页，本讲稿共29页例例4 4：可逆反应。：可逆反应。2HI(g)H2HI(g)H2 2(g)+I(g)+I2 2(g)(g)在密闭容器中进行，在密闭容器中进行，当下列当下列4 4项中某项不取随时间变化时，才能说明反应已达平衡（项中某项不取随时间变化时，才能说明反应已达平衡（）A.A.容器内压强容器内压强 B.B.平均相对分子质量平均相对分子质量C.C.各组分浓度各组分浓度 D.D.混合气体颜色混合气体颜色CDCDA NOA NO、O O2 2、NONO2 2分子数目比是分子数目比是2:1:22:1:2B.B.反应混合物中各组成物质的浓度相等反应混合物中各组成物质的浓度相

14、等C.C.混合气体的颜色不再发生变化混合气体的颜色不再发生变化D.D.混合气体的平均相对分子质量不变混合气体的平均相对分子质量不变例例5 5：在一定条件下，反应：在一定条件下，反应2NO+O2NO+O2 2 2NO 2NO2 2达到达到平衡的标志（平衡的标志（）CDCD第16页，本讲稿共29页例例 6：在一定温度下在一定温度下,下列叙述下列叙述不是不是可逆反应可逆反应A(气气)+3B(气气)2C(气气)+2D(固固)达到平衡的标志的是：达到平衡的标志的是：C的生成的生成 速率与速率与C的分解速率相等的分解速率相等 单位时间内生成单位时间内生成amolA,同时生成同时生成3amolB A、B、C

15、的浓度不再变化的浓度不再变化A、B、C的分压强不再变化的分压强不再变化混合气体的总压强不再变化混合气体的总压强不再变化混合气体的物质的量不再变化混合气体的物质的量不再变化单位时间内消耗单位时间内消耗amolA,同时生成同时生成 3amolBA、B、C、D的分子数之比为的分子数之比为1:3:2:2第17页，本讲稿共29页1、容器内、容器内N2、H2、NH3三者共存三者共存 2、容器内、容器内N2、H2、NH3三者浓度相等三者浓度相等3、容器内容器内N2、H2、NH3的浓度比恰为的浓度比恰为 1:3:24、容器内质量不随时间的变化而变化、容器内质量不随时间的变化而变化5、容器内压强不随时间的变化而

16、变化、容器内压强不随时间的变化而变化6、容器内密度不再发生变化、容器内密度不再发生变化7、容器内的平均摩尔质量不再发生变化、容器内的平均摩尔质量不再发生变化例例7：能够说明能够说明 N2+3H2 2NH3反应在反应在密闭容器中已达到平衡状态的是密闭容器中已达到平衡状态的是：5、7第18页，本讲稿共29页第19页，本讲稿共29页1、定义：一定温度下，当一个可逆反应达到、定义：一定温度下，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浓度化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值为一常数。幂之积的比值为一常数。化学平衡常数化学平衡常数K第20页，本讲稿共29页其中其中c为各组分的

17、为各组分的平衡浓度平衡浓度，温度一定，温度一定，K为定值为定值。2.2.K的表达式的表达式 大量实验事实表明，对下列可逆反应：大量实验事实表明，对下列可逆反应：aA+bB cC+dD在在一定温度一定温度下，无论反应物的起始浓度如何，反应下，无论反应物的起始浓度如何，反应达到平衡状态达到平衡状态后，将后，将各物质各物质的的物质的量浓物质的量浓度度满足下满足下面关系：面关系：第21页，本讲稿共29页3.3.使用平衡常数应注意的问题使用平衡常数应注意的问题（1）必须指明温度，反应必须达到平衡状态）必须指明温度，反应必须达到平衡状态注：注：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

18、若某可逆反应正反应若某可逆反应正反应H0，温度升高，温度升高，K值增大值增大第22页，本讲稿共29页（2）平衡常数表示反应进行的程度，不表示反应的）平衡常数表示反应进行的程度，不表示反应的 快慢，即速率大，快慢，即速率大，K值不一定大值不一定大（3）在进行）在进行K值的计算时，固体不作考虑，表达式值的计算时，固体不作考虑，表达式 中不需表达中不需表达如：如：一定温度下一定温度下Fe3O4(s)+4H2(g)高温高温3Fe(s)+4H2O(g)第23页，本讲稿共29页（4）在进行）在进行K值的计算时，稀溶液中的值的计算时，稀溶液中的H2O的浓度可不表的浓度可不表达达一定温度下一定温度下Cr2O7

19、2-+H2O 2CrO42-+2H+如：如：第24页，本讲稿共29页（5）平衡常数的表达式与方程式的书写方式有关）平衡常数的表达式与方程式的书写方式有关K1 =1/K2 =K32例如，在某温度下：例如，在某温度下：N2+3H2 2NH32NH3 N2+3H2 N2+H2 NH31232第25页，本讲稿共29页（6）利用）利用K 值可判断某状态是否处于平衡状态值可判断某状态是否处于平衡状态 K K，v正正 v逆逆，反应向正方向进行反应向正方向进行K K，v正正 v逆逆，反应处于平衡状态反应处于平衡状态KK，v正正 v逆逆，反应向逆方向进行反应向逆方向进行则：则：如某温度下，可逆反应如某温度下，可

20、逆反应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，若某时刻时，反应物和生成物的浓度关系如下：下：第26页，本讲稿共29页 K值的大小，表示在一定温度下，反应达到平衡时值的大小，表示在一定温度下，反应达到平衡时该反应进行的程度（反应的限度）。该反应进行的程度（反应的限度）。（1）K值越大，表明反应进行的程度越大；反之则越小。值越大，表明反应进行的程度越大；反之则越小。（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4.4.平衡常数的意义平衡常数的意义aA+bB cC+dD第27页，本讲稿共29页练习练习1：已知：

21、已知373k时，可逆反应时，可逆反应 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)平衡常数为平衡常数为K=3.35109，若某时刻时，测得，若某时刻时，测得 CN2=1mol/L,CH2=3mol/L,CNH3=2mol/L.问此刻可问此刻可逆反应是否处于平衡状态？逆反应是否处于平衡状态？第28页，本讲稿共29页例：高炉炼铁中发生的基本反应如下例：高炉炼铁中发生的基本反应如下:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)；H0。已知已知1100，K=0.263(1)若若平平衡衡向向右右进进行行,高高炉炉内内CO2和和CO的的体体积积比比值值_,平平衡衡常常数数K值值_(填填“增增大大”“减减小小”或或“不变不变”)(2)1100时时，测测 得得 高高 炉炉 中中 c(CO2)=0.025mol/L，c(CO)=0.1mol/L，在在这这种种情情况况下下该该反反应应是是否否处处于于平平衡衡状状_(填填“是是”或或“否否”)，此此时时化化学学反反应应速速率率是是V正正_V逆逆(填填“大大于于”、“小小于于”或或“等等于于”)，其其原原因是因是_ 增大增大不变不变否否大于大于c(CO2)/c(CO)0.250.263，说明不是平衡状态，且向正反应方向进行，说明不是平衡状态，且向正反应方向进行第29页，本讲稿共29页