第二节化学反应的限度.ppt

1、,第2节 化学反应的限度,什么叫化学平衡状态？化学平衡有哪些特点？,1、可逆反应,（1）定义：在相同条件下同时向正、反两个方向进行的反应称可逆反应。,复习回顾,（2）可逆反应的特点： （1）不能进行到底，有一定限度 （2）正反两个方向的反应在同时进行 （3）一定条件下，正逆反应达平衡,2、化学平衡,（1）定义：在一定条件下可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再发生变化，这种状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。,要点：对象可逆反应 本质一定条件下，V正=V逆 特征各成份的浓度不再变化,动化学平衡是一种动态平衡 等V正V逆0；,定反应混合物中各组成的浓度 保

2、持不变；,变当外界条件（C、P、T）改变 时，V正V逆 ，平衡发生改变,（2）化学平衡状态的特点,练习,1、N2+3H2 2NH3反应达到平衡时，下列说法正确的是（ ） A、N2和H2不再化合了 B、N2、H2、NH3的浓度相等 C、平衡建立前体系的总质量在不断变化而平衡建立后体系的总质量就不再变了 D、N2、H2、NH3的浓度保持不变,D,2、在一定温度下，可逆反应： A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡的标志 是( ) A.A生成的速率与C分解的速率相等 B.A、B、C的浓度不再变化 C.单位时间生成n molA同时消耗 3nmolB D.A、B、C的分子数之比为1：3：2,BC,3、

3、在一定温度下反应A2(g) + B2(g) 2AB(g) 达到平衡的标志是（ ） A、单位时间生成1moLA2的同时生成1moL的B2 B、容器内的总物质的量不随时间变化 C、单位时间生成2moLAB的同时生成1moL的B2 D、单位时间生成1moLA2的同时消耗2moL的2AB,C,练习,请分析计算所得数据，回答下列问题： （1）请分析计算所得的数据，回答在相同温度下数据大小有何特点？ （2）该常数大小与反应的初始浓度大小有无关系？ 这个常数与反应的起始浓度大小无关；,温度相同时，达到化学平衡状态 为一常数；,（3）由前3组所给的初始浓度数据判断刚开始时化学反应进行的方向？由后两组所给的初始

4、浓度数据判断刚开始时化学反应进行的方向？由此能这个常数与反应的起始浓度大小无关； （4）由这5组平衡浓度的数据判断建立的平衡状态相同吗？你能否得出该常数与建立的平衡状态有无关系？由此你能得到什么结论？,这个常数与正向建立还是逆向建立平衡无关即与平衡建立的过程无关。,同一温度下可以有多个平衡状态，但平衡时只有一个常数。,【交流.研讨一】测量获得反应H2(g)I2(g) 2HI (g) ，在698.6K或798.6K时各物质的初始浓度和平衡浓度，结果如下表,54.50,54.43,54.16,54.33,8.298,8.306,8.271,54.62,不管H2 I2和HI的初始浓度是多大，只要保持

5、反应体系的温度不变，达到化学平衡状态后， 总是一个常数。,一、化学平衡常数,K =,1、 化学平衡常数表达式,含义：在一定温度时，当一个可逆反应达到平衡状态时，生成物平衡浓度系数次方之积与反应物平衡浓度系数次方之积的比值是一个常数，这个常数称为化学平衡常数简称平衡常数。,2、单位：（molL-1）c+d-a-b,（1）固体和纯液体不写在平衡关系式中 （2）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。,3、书写平衡常数关系式的注意事项,巩固练习,1 请写出下列反应的平衡常数表达式,4、 平衡常数K的意义 平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度(即反应的限度），平衡常数的数值越大，说明

6、反应进行得越完全。,一般来说，如果一个反应的平衡常数大于105，通常认为反应可进行得比较完全，相反，如果一个反应的平衡常数小于在10-5，则认为这个反应很难进行。,【交流.研讨二】写出下表中各反应的平衡常数表达式。并讨论下面的问题,5.平衡常数的有关规律,1 同一个可逆反应，平衡常数的表达式不是唯一的，它与化学方程式的书写方式有关。书写方式不同，各反应物、生成物的系数不同，平衡常数表达式就不同。每个化学方程式都有自己的平衡常数表达式及相应的平衡常数。 2 对于同一个反应，正反应和逆反应的平衡常数互为倒数。 3 平衡常数的单位与化学方程式表示形式相对应。,巩固练习,在2000K时,反应CO(g)

7、+1/2O2(g） CO2（g） 的平衡常数为K,则相同温度下反应 2CO2（g） 2CO(g) + O2（g）的平衡常数为（ ） A 1/K B K2 C（1/K)2 D（K）-1/2,6. 化学平衡常数的应用,aA+bB cC+dD,K =,Q =,浓度商,当QK时，,反应会逆向进行达到平衡。,反应为平衡状态。,反应要正向进行达到平衡。,在某温度下，某时刻反应是否达平衡，可用该时刻浓度商Q与K比较大小来判断。,当Q = K时，,当Q K时，,对于可逆反应达到平衡后各物质的浓度变化关系，在计算中注意：,（2）生成物：平衡浓度=初始浓度+转化浓度 生成物D: D = c0(D) +c(D),（

8、3）各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中相应的化学计量数之比。c(A):c(D)=a:d,（1）反应物：平衡浓度=初始浓度-转化浓度； 反应物A: A=c0(A) - c(A),7、与平衡常数有关的计算,例:合成氨的反应N2+3H22NH3在某温度下各物质的平衡浓度是:N2=3molL-1, H2=9molL-1,NH3 =4molL-1求该反应的平衡常数和N2、H2的初始浓度。,解：求平衡常数K Kc=NH32/(N2H23)=16/(393)=7.3210-3 求N2、H2的初始浓度。 N2+3H2 2NH3 初始(molL-1) 变化(molL-1) 2 6 4 平衡(molL-1

9、) 3 9 4,(3+2) (9+6)0,0.675,综合练习,1. 298K时，向某密闭容器中充入N2、O2，发生反应N2(g)+O2(g) 2NO(g) 达到平衡。 写出该反应的平衡常数表达式 ； 若298K时，K=110-30，测得平衡时N2与O2的浓度均为1mol/L，试求NO的平衡浓度； 保持温度不变，测得反应进行的某一时刻，N2、O2、NO浓度分别为10 mol/L、10 mol/L、110-5mol/L，此时该反应是否达到平衡状态？若要达到平衡，反应应向 方向进行,10-15 逆反应,2.在某温度下，可逆反应： mA(g)+nB(g) pC(g) + qD(g)的平衡常数为，下列

10、说法正确的是（） .越大，达到平衡时，反应进行的程度越大 .越小，达到平衡时，反应物的转化率越大 .随反应物浓度改变而改变 .随温度改变而改变,用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观，常用平衡转化率来表示反应限度。,表达式：反应物A的平衡转化率：,二、平衡转化率,定义：平衡时已转化了的某反应物的量与转化前该反应物的量之比。,例：反应CO+H2OH2+CO2在773K时平衡常数K=9，如反应开始时C(H2O)=C(CO)=0.020molL-1求CO的转化率。 解： CO +H2OH2+CO2 初始0.02 0.02 0 0 变化 x x x x 平衡 0.02-x 0.02-x x x K=x

11、/(0.02-x)2=9 x/(0.02-x)=3 解得 x=0.015molL-1 转化率=(0.015/0.020)100=75,(1)已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平衡转化率,注：温度一定时，对于一个化学反应，平衡常数虽然一定，但不同的反应物的平衡转化率可能不同。不能脱离具体的反应物谈平衡转化率。,（1） 1.92,（2） 0.3mol/L,（3） 80%,(2)已知平衡转化率和初始浓度求平衡常数,（1） 2.25,（2） 60%,（1） 1,（2） 61.3%,（3）已知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率。,（ A） 0.004、0.006 60%,1200反应H2(g)+CO2

12、(g) H2O(g)+CO(g)的不同反应物浓度及相应的平衡转化率,交流 研讨,1、提高一种反应物在反应物中的比例，可使另一种反应物的转化率升高，而本身的转化率降低。 2、当两种反应物的物质的量之比等于系数之比时，二者的转化率相同。,交流研讨 结论,三、反应条件 对化学平衡的影响,2NO2(g) N2O4(g) H=57.2kJmol-1 红棕色 无色,减小,正向,增大,逆向,温度对化学平衡的影响,正 向,正 向,升高温度，平衡向吸热方向移动； 降低温度，平衡向放热方向移动。,交流 研讨,温度对化学平衡的影响是通过改变平衡常数实现的。,交流 研讨,在一定体积的 密闭容器中，反应CO2(g) +

13、 H2(g) CO(g) + H2O(g) 的化学平衡常数和温度的关系如下表：,回答下列问题： (1)该反应的化学平衡常数表达式K= 。 (2)该反应的正反应为 反应(填”吸热”或”放热”)。 (3)某温度下,平衡浓度符合下式： c(CO2)c(H2) =c(CO) c(H2O)，可判断此时的温度为 。,吸热,830,迁移 应用,正 向,逆 向,请根据反应 Fe3+(aq) + 3SCN-(aq) Fe(SCN)3(aq)的平衡常数K 与 浓度商Q = 的关系,讨论改变反应物或生成物浓度对化学 平衡的影响。,Q K,Q K,交流 研讨,请根据提供的试剂和仪器，按照设计的实验 方案证明上述预测。

14、 试剂：0.01 molL-1 FeCl3溶液、0.03 molL-1KSCN溶液、 1molL-1 FeCl3溶液、1molL-1KSCN溶液 仪器：胶头滴管、点滴板等,溶液呈血红色后加深,溶液呈血红色后加深,正向移动,正向移动,改变浓度，若QK，平衡逆向移动。,2、浓度对化学平衡的影响,结论：(其它条件不变的情况下）,向正反应方向移动,向逆反应方向移动,向逆反应方向移动,向正反应方向移动,浓度对化学平衡影响的原因,改变了浓度商(Q)，使QK,进而影响化学平衡,浓度对平衡影响的适用范围：,只适用于气体或溶液,说明： 改变纯固体、纯液体的量对化学平衡无影响。,2SO2(g) + O2(g) 2

15、SO3(g) H = _ 197.8kJmol-1 是硫酸制造工业的基本反 应。在生产中通常采用通入过量的空气的方法。为什么？,提高O2在原料气中的比例，使SO2的平衡转化率提高，从而降低生产成本。,三支针筒中均抽入10mlNO2气体，将针筒前端闭合。 原理：N2O4 2NO2 （1）将第二支针筒活塞迅速推至5ml处（现象如下图中 a b c 所示） （2）将第三支针筒活塞迅速拉至20ml处。（现象如下图中 A1 b1 c1 所示） 请观察针筒中气体颜色变化，并尝试用化学平衡移动的观点进行解释。,a1,b1,c1,观察.思考,b,c,a,再如：,向气体体积缩小的方向移动,向气体体积增大的方向移

16、动,N2(气) + 3H2 (气) 2NH3(气),4500C时N2与H2反应合成NH3的数据,分析：,B：减小压强，会使化学平衡向着气体体积增大的方向移动。,3、压强对化学平衡的影响,结论: (在其它条件不变的情况下),(对于反应前后气体体积改变的反应),A：增大压强，会使化学平衡向着气体体积缩小的方向移动。,(对于反应前后气体体积不变的反应),C: 改变压强，化学平衡不移动。,早在1888年，法国科学家勒夏特列就发现了这其中的规律，并总结出著名的勒夏特列原理，也叫化学平衡移动原理：改变影响化学平衡的一个因素，平衡将向能够减弱这种改变的方向移动。,精题点拨,在一定条件下,反应CO + NO2

17、 CO2 + NO达到平衡后，降低温度，混合气体的颜色变浅。下列判断正确的是( ) A. 正反应为吸热反应 B. 正反应为放热反应 C. CO的平衡转化率降低 D. 各物质的浓度不变,B,2已知化学反应2A(?)+B(g) 2C(?)达到平衡，当增大压强时，平衡向逆反应方向移动，则 ( ) AA是气体，C是固体 BA、C均为气体 CA、C均为固体 DA是固体，C是气体,1某一化学反应，反应物和生成物都是气体，改变下列条件一定能使化学平衡向正反应方向移动的是 ( ) A增大反应物浓度 B减小反应容器的体积 C增大生成物浓度 D升高反应温度,A,D,练习,练习,4.在一定条件下，反应H2(g)+Br2(g) 2HBr(g) 的H0，达到化学平衡状态且其它条件不变时： (1)如果升高温度,平衡混合物的颜色 ； (2)如果在体积固定的容器中加入一定量的氢气，化学平衡 移动，Br2(g)的平衡转化率 (变大、变小或不变)。,5.铬酸钾(K2CrO4)与重铬酸钾(K2Cr2O7)有如下转化: 2CrO42-+ 2H+ Cr2O72- + H2O 黄色 橙红色 已知重铬酸钾的稀溶液呈橙红色。 (1)向重铬酸钾的稀溶液中加入NaOH，溶液呈 色； (2)向 (1)的溶液中再加入过量的H2SO4，溶液呈 色； (3)向重铬酸钾的稀溶液中加入Ba(NO3)2溶液(BaCrO4