高中化学 第2章 化学反应的方向、限度与速率 2.2.1 化学平衡常数课件6 鲁科版选修4.ppt

化学平衡常数 教学目标1 知道化学平衡常数的涵义2 学会利用化学平衡常数进行简单计算教学重点化学平衡常数的简单计算教学难点化学平衡常数的简单计算 化学平衡常数 在一定温度下 可逆反应无论从正反应开始 还是从逆反应开始 也无论反应物起始浓度的大小 最后达到平衡时 尽管每种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的系数次方的乘积所得的之比却是恒定值 请阅读教材表格 从中你能获得什么信息 k 化学平衡常数 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 同一反应 如 aa bbcc dd 在某温度下达到的化学平衡状态 平衡体系中各物质的浓度满足下面关系 一 表达式 化学平衡常数 注意 1 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 1 而不代入公式 c为各组分的平衡浓度 k c co2 2 平衡常数的表达式与方程式的书写有关 k1 1 k2 k32 某温度下 化学平衡常数 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 则平衡常数改变 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 注意 1 化学平衡关系式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度 反应中有固体和纯液体参加 它们的浓度是固定不变的 2 同一化学反应 可以用不同的化学反应式来表示 每个化学方程式都有自己的平衡常数关系式及相应的平衡常数 例 n2 g 3h2 g 2nh3 g k1 1 60 10 51 2n2 g 3 2h2 g nh3 g k2 3 87 10 2 k1 k2 k1 k22 3 多重平衡规则若干方程式相加 减 总反应的平衡常数等于分步平衡常数之积 商 化学平衡常数值的大小反映化学反应进行的程度 表示在一定温度下 可逆反应达到平衡时该反应进行的程度 反应的限度 3 k值与浓度改变无关 随温度变化而变化 必须指明温度 反应必须达到平衡状态 化学平衡常数是一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现 二 意义 化学平衡常数 1 k值越大 表示反应进行的程度越大 反应物转化率也越大 不表示反应的快慢 即速率大 k值不一定大 2 一般当k 105时 该反应进行得基本完全 三 使用平衡常数的应用 化学平衡常数 1 利用k值可判断某状态是否处于平衡状态 如某温度下 可逆反应ma g nb g pc g qd g 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 qc k v正 v逆 反应向正方向进行 qc k v正 v逆 反应处于平衡状态 qc k v正 v逆 反应向逆方向进行 2 利用 可判断反应的热效应 若升高温度 值增大 则正反应为反应 若升高温度 值减小 则正反应为反应 吸热 放热 例题 高炉炼铁中发生的反应有 feo s co g fe s co2 g h 化学平衡常数 1 该反应的化学平衡常数表达式为k 2 该反应为 反应 填 吸热 或 放热 3 某温度下 各物质的平衡浓度符合下式 3c co2 c h2 5c co c h2o 试判断此时的温度为 4 若830 时 向容器中充入1molco 5molh2o 反应达到平衡后 其化学平衡常数k 1 0 填 大于 小于 或 等于 5 830 时 容器中的反应已达到平衡 在其他条件不变的情况下 扩大容器的体积 平衡 移动 填 向正反应方向 向逆反应方向 或 不 6 若1200 时 在某时刻平衡体系中co2 h2 co h2o的浓度分别为2mol l 1 2mol l 1 4mol l 1 4mol l 1 则此时上述反应的平衡移动方向为 填 正反应方向 逆反应方向 或 不移动 5 不 6 逆反应方向 3 k值大小标志反应能达到的最大限度 k值越大 反应物的转化率越大 反应越完全 课堂小结 1 k不随起始浓度大小而变化 2 k与温度有关 谈到k必须指明温度 反应必须达平衡 表达式中的浓度必须是平衡状态下的值 4 k的表达式与方程式写法有关 化学平衡常数 四 有关化学平衡的计算 起始量 变化量 平衡量的计算关系 在反应aa g bb g cc g dd g 中 计算关系为 aa g bb g cc g dd g n1 n2 0 0 ax bx cx dx n1 ax n2 bx cx dx 单位统一 已知条件 计量系数之比 加 减计算 化学平衡常数 物质浓度的变化关系 反应物 平衡浓度 生成物 平衡浓度 各物质的变化浓度之比 反应物的转化率 起始浓度 变化浓度 起始浓度 变化浓度 化学计量系数之比 例 在密闭容器中 用等物质的量a和b发生下列反应 a g 2b g 2c g 反应达到平衡时 若混合气体中a和b的物质的量之和与c的物质的量相等 求b的转化率 解 n n 0 x 2x 2x n x n 2x 2x 由题意可知 n x n 2x 2x x 0 4n 解题的一般步骤 列出三栏数据 根据题意列方程 求解 气体反应计算时经常使用的推论 例 将6mola气体和5molb气体混合放入4l密闭容器中 发生下列反应 3a g b g 2c g xd g 经过5min达到化学平衡 此时生成c为2mol 测得d的反应速率为0 1mol l min 计算 x的值 平衡时b的转化率 a的平衡浓度 解 mol 2 0 1 5 4 1 3 3 4 2 2 由于2 x 2 0 1 5 4 x 2 例 已知co g h2o g co2 g h2 g 800 k 1 0 求恒温恒容体系中 用c co c h2o 1 1或1 4开始 达到平衡时co和h2o g 的转化率 c co c h2o 1 1时co h2oco2 h2起始c1100转化c x x x x平衡c1 x1 xxx解得x 0 5 co 50 h2o 50 c co c h2o 1 4时co h2oco2 h2起始c1400转化c x x x x平衡c1 x4 xxx解得x 0 8 co 80 h2o 20 增大一种反应物的浓度 能提高另一种反应物的转化率 而本身转化率减小 结论 在一个真空固定体积的密闭容器中 充入30molh2和10moln2 发生合成氨反应 3h2 n22nh3在一定温度下达平衡 h2的转化率为25 若再同一容器中充入nh3 欲达到平衡时的各成分的百分含量与上述平衡相同 则起始时充入的nh3物质的量为和达到平衡时nh3的转化率 20mol 75 例 加热n2o5时 发生下列两个分解反应 n2o5n2o3 o2 n2o3n2o o2 在1l密闭容器中加热4moln2o5达到化学平衡时o2的浓度为4 50mol l n2o3的浓度为1 62mol l 求其他各物质的平衡浓度 解析 这是一个连续平衡的计算 思路为 第一个反应的平衡量作为第二个反应的起始量 解 起 变 平 4mol 0 0 x x x 4mol x x x x 0 x y y y x y y x y x y 1 62 x y 4 50 解得 x