化学反应的方向和限化学平衡常数三张苏教选修

1、会计学1化学反应的方向和限化学平衡常数三张化学反应的方向和限化学平衡常数三张苏教选修苏教选修第1页/共31页第1页/共31页第2页/共31页度间存在何种关系？度间存在何种关系？第2页/共31页第3页/共31页 第3页/共31页第4页/共31页 c 2(HI)c(H2) c(I2)是一个定值。是一个定值。即：一定温度下，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。问题：问题：请大家阅读教科书请大家阅读教科书P45页关于平衡常数的页关于平衡常数的定义，并找出其中的关键词。定义，并找出其中的关键词。第4页/共31页第5页/共31页其中c为各组分的平衡浓度，温度一定，K为定值。)

2、()()()(BcAcDcCcKbadc 大量实验事实表明，对下列可逆大量实验事实表明，对下列可逆反应：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下，无论反应物的起始浓度如何，反应度如何，反应达达到到平衡状态平衡状态后，将后，将各各物质物质的的物质的量浓度物质的量浓度满足下面关系：满足下面关系：第5页/共31页第6页/共31页Cr2O72- + H2O 2CrO42- + 2H+Fe3O4(s) + 4H2(g) 高高温温3Fe(s) + 4H2O(g) )H(c)N( c)NH(cK232321)NH(c)H(c)N( cK322322)H(c)N(c)

3、NH( cK/22322133N2+3H2 2NH32NH3 N2+ 3H2 N2 + H2 NH31232)H(c)OH(cK2424)()()(2722242OCrcHcCrOcK第6页/共31页第7页/共31页第7页/共31页第8页/共31页（1）必须指明温度，反应必须达到）必须指明温度，反应必须达到平衡状态平衡状态（2）平衡常数表示反应进行的程度，）平衡常数表示反应进行的程度，不表示反应的不表示反应的 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，固体不作考值的计算时，固体不作考虑，表达式虑，表达式 中不需表达中不需表达如：如：)H(c)OH(

4、cK2424一定温度下一定温度下Fe3O4(s) + 4H2(g) 高高温温3Fe(s) + 4H2O(g) 第8页/共31页第9页/共31页（4）在进行）在进行K值的计算时，稀溶液值的计算时，稀溶液中的中的H2O的浓的浓 度可不表达度可不表达)()()(2722242OCrcHcCrOcK一定温度下一定温度下Cr2O72- + H2O 2CrO42- + 2H+如：如：第9页/共31页第10页/共31页（5）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方式有关方式有关)H(c)N( c)NH(cK232321)NH(c)H(c)N( cK322322)H(c)N(c)NH(

5、 cK/22322133K1 = 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10页/共31页第11页/共31页（6）利用）利用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)B(c)A(c)D(c)C(c Knmqp K K ， v正正 v逆逆，反应向正方反应向正方向进行向进行K K ， v正正 v逆逆，反应处于平衡反应处于平衡状态状态KK ， v正正 v逆逆，反应向逆方向反应向逆方向进行进行则：则：如某温度下，可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)平衡常数为K

6、，若某时刻时，反应物和生成物的浓度关系如下：第11页/共31页第12页/共31页6K 平衡状态平衡状态小小 结结第12页/共31页第13页/共31页第13页/共31页第14页/共31页 K值的大小，表示在一定温度下，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（反反应达到平衡时该反应进行的程度（反应的限度）。应的限度）。（1）K值越大，表明反应进行的程度越值越大，表明反应进行的程度越大；反之则越小。大；反之则越小。（2）K值与浓度无关，随温度变化值与浓度无关，随温度变化而变化而变化)()()()(BcAcDcCcKbadcaA + bB cC + dD第14页/共31页第15页/

7、共31页衡衡。第15页/共31页第16页/共31页100% =该反应物的起始浓度该反应物的平衡浓度该反应物的起始浓度 可可逆反应在一定条件下达逆反应在一定条件下达到平衡时，某一反应物的平衡到平衡时，某一反应物的平衡转化率为：转化率为：除了化学平衡常数外，还有没有其他方法能用来表示化学反应进行的限度呢？平衡转化率的意义：能表示在一定温度和一定平衡转化率的意义：能表示在一定温度和一定起始浓度下反应进行的限度。起始浓度下反应进行的限度。第16页/共31页第17页/共31页平衡常数和转化率的平衡常数和转化率的计算计算第17页/共31页第18页/共31页H2(g) + I2(g) 2HI(g)起始时各物

8、质的浓度起始时各物质的浓度/molL-10.100 0.100 0变化的各物质的浓度变化的各物质的浓度/molL-1平衡时各物质的浓度平衡时各物质的浓度/molL-10.0800 0.0800 0.160 0.0200 0.0200 0.160 K =(0.160)2(0.0200)2= 64.0 c2(HI) c(H2) c(I2)=答：平衡常数为答：平衡常数为64.0。 平衡常数和转化率的平衡常数和转化率的计算计算第18页/共31页第19页/共31页【例2】在一密闭容器中，CO与H2O混合加热到800达到下列平衡：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) K=1.00若反应开始时

9、CO和H2O的浓度分别为0.200 molL-1 和1.00molL-1，求达到平衡时CO转化为CO2转化率是多少？平衡常数和转化率的平衡常数和转化率的计算计算第19页/共31页第20页/共31页 c(平平)/molL-1 0.200 x 1.00 x x x 解得: x = 0.166解：设平衡时CO2和H2的浓度为x molL-1K =x2(0.200 x)(1.00 x)CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)c(始) /molL-1 0.200 1.00 0 0c(变)/molL-1 x x x x= 1.00c(CO2) c(H2) c(CO) c(H2O)=平衡常

10、数和转化率的平衡常数和转化率的计算计算第20页/共31页第21页/共31页答:平衡时平衡时CO转化为转化为CO2转化率转化率是83.0% 。 = 100%= 83.0% 0.1660.200平衡常数和转化率的平衡常数和转化率的计算计算第21页/共31页第22页/共31页 【例例3】 850K时，在一密闭容器中时，在一密闭容器中充入一定量的充入一定量的SO2和和O2，当反应达到平，当反应达到平衡后测得：衡后测得：SO2、O2和和SO3的浓度分别的浓度分别为为6.010-3 molL-1 、8.010-3 molL-1 和和 4.410-2 molL-1。计算：。计算：（1）该温度下反应）该温度下

11、反应 的平衡常数。的平衡常数。（2）达平衡状态时，）达平衡状态时， SO2的转化率。的转化率。2SO2+O2 2SO3平衡常数和转化率的平衡常数和转化率的计算计算第22页/共31页第23页/共31页平衡常数和转化率的平衡常数和转化率的计算计算例：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)Q。其。其平衡常数可表达为平衡常数可表达为: K=c(CO2)/c(CO)，已，已知知1100，K=0.263 (1)若要使反应向右进行，高炉内若要使反应向右进行，高炉内CO2和和CO的体积比值的体积比值_，平衡常数，平衡常数K值值_(填填

12、“增大增大”“”“减小减小”或或“不变不变”) (2)1100时，测得高炉中时，测得高炉中c(CO2)=0.025molL-1，c(CO)=0.1molL-1，在这种情况下该反应是否处于平衡状态在这种情况下该反应是否处于平衡状态_(填填“是是”或或“否否”)，此时化学反，此时化学反应速率是应速率是V正正_V逆逆(填填“大于大于”、“小于小于”或或“等于等于”)，其原因是，其原因是 。减小减小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 第23页/共31页第24页/共31页第24页/共31页第25页/共31页其中c为各组分的平衡浓度，温度一

13、定，K为定值。)()()()(BcAcDcCcKbadc 大量实验事实表明，对下列可逆大量实验事实表明，对下列可逆反应：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下，无论反应物的起始浓度如何，反应度如何，反应达达到到平衡状态平衡状态后，将后，将各各物质物质的的物质的量浓度物质的量浓度满足下面关系：满足下面关系：第25页/共31页第26页/共31页（4）在进行）在进行K值的计算时，稀溶液值的计算时，稀溶液中的中的H2O的浓的浓 度可不表达度可不表达)()()(2722242OCrcHcCrOcK一定温度下一定温度下Cr2O72- + H2O 2CrO42- + 2H+如：如：第26页/共31页第27页/共31页第27页/共31页第28页/共31页【例2】在一密闭容器中，CO与H2O混合加热到800达到下列平衡：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) K=1.00若反应开始时CO和H2O的浓度分别为0.200 molL-1 和1.00molL-1，求达到平衡时CO转化为CO2转化率是多少？平衡常数和转化率的平衡常数和转化率的计算计算第28页/共31页第29页/共31页【例2】在一密闭容器中，CO与H2O混合加热到800达到下列平衡：CO(g)+H2O(g) CO