【学案导学设计】2014-2015学年高中化学同步课件22化学反应的限度1(鲁科版选修4)

第2章化学反应的方向、限度与速率第2节化学反应的限度化学反应中，反应物能全部转化为生成物吗？举例说明。有些化学反应能进行完全，如镁的燃烧，钠与水的反应；有些化学反应不能进行完全，如合成氨，二氧化硫的催化氧化等。可逆反应定义：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。2SO2+O22SO33H2+N22NH3（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，正逆反应达平衡可逆反应的特点化学反应限度决定原料利用率和产品的产率，因此，研究可逆反应，提高化学反应的限度具有重要意义。人们利用可逆反应进行化工生产时要同时考虑两个因素：反应进行的速率反应进行的限度[HI]2/[H2][I2]初始浓度（mol/L）平衡浓度（mol/L）C0（H2）C0(I2)C0(HI)[H2][I2][HI]0.010670.0119600.0018310.0031290.017670.011350.00904400.0035600.0012500.015590.011340.00751000.0045650.00073780.01354000.0044890.00047980.00047980.003531000.010690.0011410.0011410.00841054.5054.6154.4354.1654.32实验测得反应H2（g）＋I2（g）2HI（g）在698.6K时各物质的初始浓度和平衡浓度。问题︰请分析计算所得数据，寻找其中的规律。交流·研讨•不管H2，I2和HI的初始浓度是多大，只要保持反应体系的温度不变，达到化学平衡状态后，就为常数。————[HI]2[H2][I2]我们通常把这个常数称为化学平衡常数思考·发现在一定温度下，某个可逆反应达到平衡时，产物浓度系数次方的乘积与反应物浓度系数次方的乘积之比是一个常数。这个常数称为化学平衡常数（K）一、化学平衡常数对于任一可逆反应：aA（g）+bB（g）cC（g）+dD（g），试写出其化学平衡常数的表达式。[C]c[D]d[A]a[B]bK＝注意：对于纯固体和纯液体参加的反应，不列入平衡常数表达式中，表达式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度。试一试1、写出反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的化学平衡常数表达式。2、写出反应：FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)的化学平衡常数表达式。巩固练习拓展练习1mol·L-1[NH3][N2]1/2[H2]3/2[NH3]2[N2][H2]3[N2][H2]3[NH3]2[NH4+][OH-][NH3·H2O][CO2][CO][Ag+][Cl-](mol·L-1)2反应K单位11/2N2(g)＋3/2H2(g)NH3(g)(mol/L)—12N2（g）＋3H2(g)2NH3(g)(mol/L)—232NH3(g)N2(g)＋3H2(g)(mol/L)24NH3·H2O(aq)NH4＋(aq)＋OH—(aq)5FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)6AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl—(aq)问题：通过上面的练习，你在书写平衡表达式时有了哪些发现？1、平衡常数的表达式与反应方程式的书写方式有关（1）与物质的系数有关（2）正、逆反应的平衡常数互为倒数K正＝1/K逆2、平衡常数K有单位，且K的单位与反应式的书写也有关系。3、有纯固体或纯液体参与的化学反应，它们的浓度视为常数，不列入平衡常数的表达式；只有溶液和气体的浓度列入表达式。二、平衡常数表达式书写的注意事项常数注意：K的值与反应物的起始浓度无关，只随温度变化而变化在2000K时,反应CO(g)+1/2O2(g）CO2（g）的平衡常数为K1,则相同温度下反应2CO2（g）2CO(g)+O2（g）的平衡常数K2为（）A、1/K1B、K12C、1/K12D、K1-1/2C巩固练习化学反应K的数值反应程度2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)（570K）约为10592HCl(g)H2(g)+Cl2(g)(300K)约为10－33PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)(470K)约为１正反应接近完全正逆反应相当正反应几乎不发生资料在线1、在相同的温度下，已知反应①N2(g)+O2(g)2NO(g)平衡常数K=3.84×10-31;②2SO2(g)+O2(g)2SO3平衡常数K=3.1×1026(mol/L)-1.则在该温度下，两个化学反应的反应程度之间的关系为（）A、①＞②B、①＜②C、①＝②D、不能确定B巩固练习1、判断反应进行的程度，估计反应的可能性。K值越大，反应越完全；K值越小，反应越不完全。2、判断反应进行的方向，判断反应是否达到平衡状态三、平衡常数的应用知识点击cc(C)cd(D)Q=ca(A)cb(B)对于任一可逆反应：aA（g）+bB（g）cC（g）+dD（g）浓度商表达式。化学反应任意时刻，产物浓度系数次方的乘积与反应物浓度系数次方的乘积之比称为浓度商，用符号Qc表示。如何利用Q和K的相对大小判断反应是否达到平衡或反应进行的方向[C]c[D]dK=[A]a[B]bcc(C)cd(D)Q=ca(A)cb(B)1、根据K的大小判断反应进行的程度。2、判断反应是否达到平衡或反应进行的方向。Q=K处于平衡状态V正=V逆QK反应向逆向进行V正V逆QK反应向正向进行V正V逆K的意义某温度下SO3的转化反应的Ｋ＝45.89，下面三个混合体系中各物质的浓度(mol/L)如下表，试判断各体系是否达到平衡状态．2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)体系SO2O2SO３是否平衡反应方向１0.040.040.20２0.0960.300.50否逆向否逆向巩固练习298K时，某密闭容器中反应N2(g)+O2(g)2NO(g)达到平衡。①写出该反应的平衡常数表达式_________________；②若298K时，K=1×10-30，测得平衡时N2与O2的浓度均为1mol/L，试求NO的平衡浓度；③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10mol/L、10mol/L、1×10—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，为什么？巩固练习[NO]=1×10-15mol/L[NO]2[N2][O2]逆QC＞K张同学是高二化学兴趣小组的成员,在学习化学平衡常数之后他仿照课本中的表格在实验室进行化学平衡常数的探究，测量了一组初始浓度和平衡浓度，数据如下:温度(K)初始浓度(mol/L)平衡浓度(mol/L)[HI]2/[H2][I2]C0(H2)C0(I2)C0(HI)[H2][I2][HI]698.60.010670.0119600.0018310.0031290.0176754.49783798.60.011350.0090400.004560.001950.008598.29826张同学发现对应平衡常数的数值不一样了,你能帮他找出其中的原因吗？H2（g）＋I2（g）2HI（g）思考温度数值700K约为48.2698.6K约为54.4500K约为80.3450K约为120思考：通过这些数据，你有什么发现呢？H2(g)＋I2(g)2HI(g)温度改变，平衡常数也发生改变资料在线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α来表示反应限度。表达式：反应物A的平衡转化率：%100)(][)(%100)(00AcAAcAAAA的初始浓度的平衡浓度的初始浓度%100%100)(始平始初始的物质的量的平衡物质的量初始的物质的量nnnAAAA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+H2OH2+CO2在773K时平衡常数K=9，如反应开始C(H2O)=C(CO)=0.020mol·L-1求CO的转化率。解：CO+H2OH2+CO2初始0.020.0200变化xxxx平衡0.02-x0.02-xxxK=[x/(0.02-x)]2=9x/(0.02-x)=3解得x=0.015mol·L-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。练习1.在密闭容器中，将NO2加热到某温度时，可进行如下反应：2NO22NO+O2，在平衡时各物质的浓度分别是：[NO2]=0.06mol/L,[NO]=0.24mol/L,[O2]=0.12mol/L.试求：（1）该温度下反应的平衡常数。（2）开始时NO2的浓度。（3）NO2的转化率。（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练习2:已知某温度下反应:2NO2(g)N2O4(g)若在体积为2L的密闭容器中充入2mol的NO2(g),达平衡时NO2的转化率为50%,求（1）该温度下反应的浓度平衡常数。（2）若温度不变，当NO2的初始浓度为2mol/L时，NO2的转化率为多少。（1）1（2）61.3%练习3:在2L的容器中充入1molCO和1molH2O(g),发生反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)800℃时反应达平衡,若k=1.求：（1）CO的平衡浓度和转化率。（2）若温度不变，上容器中充入的是1molCO和2molH2O(g)，CO和H2O(g)的平衡浓度和转化率各是多少。（3）若温度不变，上容器中充入的是1molCO和4molH2O(g)，CO和H2O(g)的平衡浓度和转化率是多少。（4）若温度不变，要使CO的转化率达到90%，在题干的条件下还要充入H2O(g)物质的量为多少。（1）0.025mol/L、50%CO:1/6mol/L、66.7%H2O:2/3、33.3%CO:0.1mol/L、80%H2O:1.6、20%（4）8.9mol（3）已知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率。练吧•1.在某温度下，可逆反应：•mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)的平衡常数为Ｋ，下列说法正确的是（）•Ａ.Ｋ越大，达到平衡时，反应进行的程度越大．•Ｂ.Ｋ越小，达到平衡时，反应物的转化率越大．•Ｃ.Ｋ随反应物浓度改变而改变．•Ｄ.Ｋ随温度改变而改变．ＡＤ•2.在一定体积密闭容器中，进行如下反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),•其平衡常数Ｋ和温度t的关系如下：•(1)k的表达式为：•(2)该反应为反应（“吸热”或“放热”）t/ºC70080083010001200k0.60.91.01.72.6吸热•(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据（）•Ａ.容器中压强不变•Ｂ.混合气体中ＣＯ浓度不变•Ｃ.v(H2)正=v(H2O)逆D.c(CO2)=c(CO)•(4)若c(CO2).c(H2)=c(CO).c(H2O),此时温度为.BC830ºC序号实验内容实验记录实验结论(平衡移动方向)温度变化混合气体颜色c(NO2)1将充有NO2的烧瓶放入冷水中2将充有NO2的烧瓶放入热水中活动•探究温度对化学平衡的影响2NO2(g)N2O4(g)△H=-57.2kJ·mol-1红棕色无色降温颜色变浅升温颜色变深减小增大正向逆向三、反应条件对化学平衡的影响N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H＜0原平衡状态浓度(mol·L-1)改变条件新平衡状态浓度(mol·L-1)移动方向[N2]=20[H2]=40[NH3]=10降温[N2]=19.5[H2]=38.5[NH3]=11正向2HI(g)H2(g)+I2(g)△H＞0原平衡状态浓度(mol·L-1)改变条件新平衡状态浓度(mol·L-1)移动方向[HI]=1.20[H2]=0.20[I2]=0.20升温[HI]=0.80[H2]=0.40[I2]=0.40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。2NO2(g)N2O4(g)△H=57.