《化学平衡常数》课件(苏教版选修4)

第二单元化学反应的方向和限度我们知道，在一定条件下的可逆反应存在化学平衡状态。那么，当达到化学平衡状态时，究竟有多少反应物转化成了生成物，平衡体系中各物质的浓度之间是否有一定的关系？请大家完成P48页的交流与讨论。计算一定条件下，不同起始浓度的二氧化氮或四氧化二氮进行反应，达到平衡后各物质平衡浓度之间的关系。通过计算同学们是否发现什么规律？其中浓度的指数与化学方程式有何关系？如果反应物或生成物不止一种，情况又如何呢？如在一定条件下，可逆反应H2+I2(g)2HI，起始以及平衡时各物质的浓度如下表所示。他们的浓度间存在何种关系？我们知道，在一定条件下的可逆反应存在化学平衡状态。那么，当达到化学平衡状态时，究竟有多少反应物转化成了生成物，平衡体系中各物质的浓度之间是否有一定的关系？请大家完成P48页的交流与讨论。讨论、小结：c2(HI)c(H2)·c(I2)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：请大家阅读教科书P48页关于平衡常数的定义，并找出其中的关键词。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。1.K的表达式)()()()(BcAcDcCcKbadc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：Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+Fe3O4(s)+4H2(g)高温3Fe(s)+4H2O(g))H(c)N(c)NH(cK232321)NH(c)H(c)N(cK322322)H(c)N(c)NH(cK//22322133N2+3H22NH32NH3N2+3H2N2+H2NH31232根据平衡常数的定义，请大家写出下列可逆反应的平衡常数表达式。)H(c)OH(cK2424)()()(2722242OCrcHcCrOcK化学平衡常数2.使用平衡常数应注意的问题化学平衡常数（1）必须指明温度，反应必须达到平衡状态（2）平衡常数表示反应进行的程度，不表示反应的快慢，即速率大，K值不一定大（3）在进行K值的计算时，固体不作考虑，表达式中不需表达如：)H(c)OH(cK2424一定温度下Fe3O4(s)+4H2(g)高温3Fe(s)+4H2O(g)2.使用平衡常数应注意的问题（4）在进行K值的计算时，稀溶液中的H2O的浓度可不表达)()()(2722242OCrcHcCrOcK一定温度下Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+如：化学平衡常数（5）平衡常数的表达式与方程式的书写方式有关)H(c)N(c)NH(cK232321)NH(c)H(c)N(cK322322)H(c)N(c)NH(cK//22322133K1=1/K2=K322.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K1与K2=K3的关系？多重平衡规则例1:2NO(g)+O2(g)2NO2K12NO2(g)N2O4K22NO(g)+O2(g)N2O4(g)KK=K1K2若干方程式相加(减)，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积(商)K与K1、K2的关系？例2:C(s)+CO2(g)2CO(g)KC(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)K1CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K2K=K1/K2K与K1、K2的关系？（6）利用K值可判断某状态是否处于平衡状态2.使用平衡常数应注意的问题)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：化学平衡常数（1）必须指明温度，反应必须达到平衡状态（2）平衡常数表示反应进行的程度，不表示反应的快慢，即速率大，K值不一定大（3）在进行K值的计算时，固体不作考虑，表达式中不需表达（4）在进行K值的计算时，稀溶液中的H2O的浓度可不表达（5）平衡常数的表达式与方程式的书写方式有关（6）利用K值可判断某状态是否处于平衡状态小结2.使用平衡常数应注意的问题通过讨论我们知道了化学平衡常数的定义和表达式的书写。大家是否产生疑问，提出化学平衡常数的概念有什么意义？对我们研究化学反应进行的程度有什么帮助呢？分析教科书P48页表2-7，你能找出规律吗？化学平衡常数分析表2-8中的数据，你能得出什么结论？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。数值极小的反应，说明正反应在该条件下不可能进行（2）K值与浓度无关，随温度变化而变化。放热反应，T越高，K越小。3.平衡常数的意义化学平衡常数)()()()(BcAcDcCcKbadcaA+bBcC+dD平衡转化率×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逆反应在一定条件下达到平衡时，某一反应物的平衡转化率为：•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起始浓度下反应进行的限度。【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。平衡常数和转化率的计算解：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。平衡常数和转化率的计算【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%。（CO）=×100%=83.0%0.1660.200平衡常数和转化率的计算例:合成氨的反应N2+3H22NH3在某温度下各物质的浓度平衡是:[N2]=3mol·L-1,[H2]=9mol·L-1,[NH3]=4mol·L-1求该反应的平衡常数和N2、H2的初始浓度。解：①求平衡常数KcKc=[NH3]2/([N2][H2]3)=16/(3×93)=7.32×10-3②求N2、H2的初始浓度。N2+3H22NH3反应1摩尔N2同时需3molH2生成2molNH3N2+3H22NH3平衡3mol·L-19mol·L-14mol·L-1初始(3+2)(9+6)0即：5150答:Kc=7.32×10-3,初始[N2]、[H2]为5、15mol·L-1。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