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【化学】2.2.1《化学反应的限度》第一课时课件(鲁科版选修4)



第二节 化学反应的限度 第一课时

知识回顾
已知合成氨反应: N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) 在298K时:ΔH=-92.2kJ· mol-1 ΔS= -198.2J· K -1 · mol-1 请根据反应的焓变和熵变分析298K时合成氨 反应能否自发进行。 根据判据计算: ΔH - TΔS = -92.2kJ· mol-1 -298K

×(-198.2×10-3 kJ· K -1 · mol-1 ) =-33.1 kJ· mol-1 <0

想一想
可逆反应进行到一定程度就会达到平衡 状态,你知道这时平衡体系中反应物和生 成物各占多少吗?反应到底进行到什么程 度?

I2(g) + H2(g)
起始时浓度mol/L 698.6K
c0 (H2) 1 0.01067 c0(I2) 0.01196 c0 (HI) 0

2HI(g)
平衡时浓度mol/L ? 698.6K
[H2] 0.001831 [I2] 0.003129 [HI] 0.01767

平衡时

序 号

[ HI ]2 [H 2 ] ? [I 2 ]
54.5

2

0.01135

0.009044

0

0.003560

0.001250

0.01559

54.6
3 0.01134 0.007510 0 0.004565 0.0007378 0.01354

54.4
4 0 0 0.01069 0.001141 0.001141 0.008410

54.3

[ HI ]2 根据表中的数据计算出平衡时 的值,并分析其中规律。 [H 2 ] ? [I 2 ]

730.6K

[ HI ]2 [H 2 ] ? [I 2 ]

规律小结
通过分析实验数据得出: [ HI ]2 (1)温度相同时,达到化学平衡状态 [H 2 ] ? [I 2 ] 为一常数; (2)这一常数与反应的起始浓度大小无关;只和 温度有关,温度一定,这一常数为定值。 (3)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。

一、化学平衡常数

—— K

1、定义: 在一定温度下,当一个可逆反应达到平衡 时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之 积的比值是一个常数。这个常数就是该反 应的化学平衡常数(简称平衡常数)

符号:K

2.表达式

mA + nB
?C ?
p m

pC + qD
? ?D ? ? ?B ? q n

K=

?A?

书写平衡常数关系式规则一
如果反应中有固体和纯液体参加, 它们的浓度不应写在平衡关系式中, 因为它们的浓度是固定不变的,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。 如:CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)

K= [CO2]

书写平衡常数关系式的规则二
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、生成物的化学计量 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关系式及相应的 平衡常数。 ? 对于同一个反应,正反应和逆反应的平衡常 数互为倒数。 ? 平衡常数的单位与化学方程式表示形式相对 应。
?

学海无涯
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,平衡常数的数值越大,说明反应进 行得越完全。 一般说来,如果一个反应的平衡常数大于 105,通常认为反应可以进行得较完全;相反, 如果一个反应的平衡常数小于10-5,则认为 这个反应很难进行。

[特别关注] (1)化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡状态 下的浓度,不能用任一时刻的浓度值. (2)化学平衡常数不表示反应的快慢,即化学反应速率快, K值不一定大. (3)使用催化剂能改变化学反应速率,但不会改变平衡常数.

化学平衡常数的重要应用
?

?C ? ? ?D? a b ?A? ? ?B?
c

aA+bB
d

cC+dD

= K

浓度商

c c ?C ? ? c d ?D ? Q = a c ? A? ? c b ?B ?

当Q=K时, 反应为平衡状态,平衡不移动。 当Q>K时, 反应会逆向进行达到平衡。 当Q<K时, 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。

走近高考
例1、(2006上海,25) (1)化学平衡常数K表示可逆反应的进行程度,K值 化学反应进行的程度越大 , K值大小与 越大,表示______ 可能增大也可能减小 温度的关系是温度升高,K值______ _ _。(填“一定增大”“一定减小”或“可能 增大也可能减小”)。 (后略)

例2、(2007上海,25) 一定条件下,在体积为3L的密闭容器中,一氧化碳与氢 气反应生成甲醇(催化剂为Cu2O/ZnO): CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)
甲 醇 的 物 质 的 量 (mol)

nA

300℃ 500℃

nB
o
tB

?CH 3OH ? 2 ?CO?? ?H 2 ? , (1)反应达到平衡时,平衡常数表达式K=_____
tA
时间(min)

减小 (填“增大”“减小”或“不 升高温度,K值 ___ 变”)。 (后略)

二、平衡转化率:

aA+bB
a(A)=

cC+dD
×100%

A的初始浓度-A的平衡浓度 A的初始浓度

C0(A)-[A] ×100% = C0(A)

化学平衡计算格式——三段法 解:设H2转化的浓度为x. H2 + 起始浓度:0.01 转化浓度: x 平衡浓度:0.01-x
[H2O] [CO]
2 2

CO2 = H2O + CO 0.01 x 0.01-x 0 x x 0 x x

由 K= 解得x数值 [H ] [CO ]

H2+CO2 转化率:

H2O(g)+CO不同反应物及相应
初始浓度(mol· L-1) [H2] [CO2] 平衡转化率(%) a(H2) a(CO2) 60.0 54.3 66.5 60.0 65.2 53.2

A B C

0.0100 0.0120 0.0080

0.0100 0.0100 0.0100

提高一种反应物的浓度可以增加另一种反应 物的转化率,而本身转化率降低。

例3、(2007山东,28) 二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料,但也是大气的主要污染 物。综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容这一。 (1)硫酸生产中,SO2催化氧化生成SO3: 2SO2(g)+O2 2SO3(g) 某温度下,SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。

α
0.85 0.80

A

0.10

根据图示回答下列问题: ①将2.0molSO2和1.0molO2置于 B 10L密闭容器中,反应达平衡后 体系总压强为0.10MPa.该反 应的平衡常数等于____ ②平衡状态由A变到B时,平衡常 数K(A)__K(B)(填“>”“<”或 0.50 p/MPa “=”)



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