高三化学化学平衡常数复习

第二讲化学反应的方向和限度考点：1、可逆反应与化学平衡状态的判断2、化学平衡常数和转化率的计算3、化学平衡移动4、化学平衡移动图像5、等效平衡6、化学反应进行的方向化学反应的限度一、可逆反应：1.定义：2.特点：（1）可逆反应不能进行到底，任一反应物转化率均小于100%,得到的总是反应物与生成物的混合物.（2）正、逆反应同时进行。（3）既可以从正向开始，也可以从逆向开始，也可从两边开始。在同一条件下，能同时向正、反两个相反方向进行的反应。“”在一密闭容器中进行如下反应：2SO2(气)+O2(气)2SO3(气)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L，当反应达平衡时，可能存在的数据是A．SO2为0.4mol/L、O2为0.2mol/LB．SO2为0.25mol/LC．SO2、SO3均为0.15mol/LD．SO3为0.4mol/L化学反应的限度化学反应的限度指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应物和生成物的浓度保持不变的状态。二、化学平衡状态1.概念：逆——化学平衡研究的对象时可逆反应2.特征：动——化学平衡是一种动态平衡等——V正=V逆≠0定——反应物和生成物的质量或浓度保持不变变——外界条件改变，平衡也随之改变浓度时间生成物反应物思考：请从上面两个图像中分析，可逆反应达到平衡状态的标志是什么？①速率：v正=v逆②含量：各组分的含量保持不变直接二.化学平衡状态的判断：（即任何一种物质的生成速率等于其消耗速率）（各组分的浓度、物质的量、质量、物质的量分数、质量分数、体积分数保持不变）•1．下列各关系中能说明反应N2＋3H22NH3已达到平衡状态的是()•A．3v正(N2)＝v正(H2)•B．2v(H2)＝3v(NH3)•C.单位时间内每反应3molH2,同时反应1molN2•D、单位时间内破坏1molN≡N，就合成3molH-H键•F、单位时间内每破坏1molN≡N，就拆开6molN-H•G、N2、H2、NH3的浓度不再变化•H、N2、H2、NH3的分子数比为1:3:2•ADG•间接标志：（相关物理量恒定不变）••①压强②密度③体系颜色•④混合气体的平均分子量2、在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再发生变化时,表明A(s)+3B(g)2C(g)+D(g)已达平衡状态的是()A.混合气体的压强不变B.混合气体的密度不变C.B的物质的量浓度不变D.气体的总物质的量不变BC•无论用哪一条依据，它们都有一个共同的特点：••①一直不变的量不能作为反应达到平衡的依据•②变→不变的量才能作为判断依据1、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幂之积的比值为一常数。三、化学平衡常数——K化学平衡常数——K其中c为各组分的平衡浓度，温度一定，K为定值。2.K的表达式大量实验事实表明，对下列可逆反应：aA+bBcC+dD在一定温度下，无论反应物的起始浓度如何，反应达到平衡状态后，将各物质的物质的量浓度满足下面关系：3.使用平衡常数应注意的问题化学平衡常数（1）平衡常数的表达式中各物质的浓度均__。（2）化学平衡常数与____________有关，与反应时_____________无关。（3）对于有_________________参加的反应，它们的浓度可看做“1”一般不列入平衡常数的表达式中。平衡时的浓度固体或纯液体温度3.使用平衡常数应注意的问题化学平衡常数如：一定温度下Fe3O4(s)+4H2(g)高温3Fe(s)+4H2O(g)Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+如：)()()(2722242OCrcHcCrOcK一定温度下（4）平衡常数的表达式与方程式的书写方式有关K1=1/K2=K323.使用平衡常数应注意的问题例如，在某温度下：N2+3H22NH32NH3N2+3H2N2+H2NH31232化学平衡常数【例1】某温度下，向10L真空容器中注入1.00molH2(g)和1.00molI2(g)，反应平衡后I2(g)的浓度为0.0200mol·L-1。试求该温度下H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数。平衡常数的计算解：据题意可知，起始时c(H2)=c(I2)=0.100mol·L-1，平衡时c(H2)=c(I2)=0.0200mol·L-1，生成的c(HI)=0.160mol·L-1H2(g)+I2(g)2HI(g)起始时各物质的浓度/mol·L-10.1000.1000变化的各物质的浓度/mol·L-1平衡时各物质的浓度/mol·L-10.08000.08000.1600.02000.02000.160K=(0.160)2(0.0200)2=64.0c2(HI)c(H2)·c(I2)=答：平衡常数为64.0。平衡常数的计算【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0.200mol·L-1和1.00mol·L-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计算c(平)/mol·L-10.200－x1.00－xxx解得:x=0.166解：设平衡时CO2和H2的浓度为xmol·L-1K=x2(0.200－x)(1.00－x)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)c(始)/mol·L-10.2001.0000c(变)/mol·L-1xxxx=1.00c(CO2)·c(H2)c(CO)·c(H2O)=平衡常数和转化率的计算答:平衡时CO转化为CO2转化率是83.0%。=×100%=83.0%0.1660.200平衡常数和转化率的计算【例3】850K时，在一密闭容器中充入一定量的SO2和O2，当反应达到平衡后测得：SO2、O2和SO3的浓度分别为6.0×10-3mol·L-1、8.0×10-3mol·L-1和4.4×10-2mol·L-1。计算：（1）该温度下反应的平衡常数。（2）达平衡状态时，SO2的转化率。2SO2+O22SO3平衡常数和转化率的计算K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）。（1）K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4.平衡常数的意义及应用化学平衡常数)()()()(BcAcDcCcKbadcaA+bBcC+dD（4）利用K值可判断某状态是否处于平衡状态)B(c)A(c)D(c)C(c'KnmqpK′＜K，v正＞v逆，反应向正方向进行K′＝K，v正＝v逆，反应处于平衡状态K′＞K，v正＜v逆，反应向逆方向进行则：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：（3）根据同一反应在不同温度下K值的大小比较可得出反应的焓变情况•如果给出一定温度时的某个可逆反应的平衡常数，能否通过其他一些数据的测定，判断该反应的某状态是否处于平衡状态呢？•讨论、小结：我们可以通过测出某一时刻体系中各物质的浓度，然后假设反应已经达到平衡，计算出平衡常数，与给定的平衡常数比较。如果相等，则假设成立，也就是说反应已达到平衡；如果不相等，则没有达到平衡。化学平衡常数平衡常数和转化率的计算例：高炉炼铁中发生的基本反应如下:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)―Q。其平衡常数可表达为:K=c(CO2)/c(CO)，已知1100℃，K=0.263(1)若要使反应向右进行，高炉内CO2和CO的体积比值______，平衡常数K值______(填“增大”“减小”或“不变”)(2)1100℃时，测得高炉中c(CO2)=0.025mol·L-1，c(CO)=0.1mol·L-1，在这种情况下该反应是否处于平衡状态_______(填“是”或“否”)，此时化学反应速率是V正____V逆(填“大于”、“小于”或“等于”)，其原因是。减小不变否大于c(CO2)/c(CO)＝0.25＜0.263，说明不是平衡状态，且向正反应方向进行