【化学】2.2《化学反应的限度》课件2(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N2+3H22NH3+Q该反应在一定条件下是不可能进行完全的，即存在一定的限度，而反应的限度的大小对于生产和生活实际有着直接影响。因此仅研究化学反应的方向是不够的，还需要关注化学反应的限度问题。怎样定量描述化学反应的限度呢？化学反应中反应物的转化率受到哪些因素的影响？什么叫化学平衡状态？化学平衡有哪些特点？在研究了大量实验的基础上，人们发现可以用化学平衡常数来定量描述化学反应的限度。1、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交流·研讨下列说法是否正确：1、氢气在氧气中燃烧生成水，水在电解时生成氢气和氧气，H2+O2=H2O是可逆反应。2、硫酸铜晶体加热变成白色粉末，冷却又变成蓝色，所以无水硫酸铜结合结晶水的反应是可逆反应。3、氯化铵加热变成氨气和氯化氢气体，两种气体又自发变成氯化铵，氯化铵的分解是可逆反应。1、可逆反应可逆反应的特点：（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1、可逆反应人们利用可逆反应进行化工生产时要同时考虑两个因素：反应进行的速率和反应进行的限度。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。2、化学平衡定义：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——可逆反应条件——一定条件下，V正=V逆特征——各成份的浓度不再变化特点动—化学平衡是一种动态平衡V正＝V逆≠0；定—反应混合物中各组成的浓度保持不变；变—当外界条件（C、P、T）改变时，V正≠V逆，平衡发生改变2、化学平衡练习1、N2+3H22NH3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D2、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nmolA同时消耗3nmolBD.A、B、C的分子数之比为1：3：2BC3、在一定温度下反应A2(g)+B2(g)2AB(g)达到平衡的标志是（）CA、单位时间生成1moLA2的同时生成1moL的B2B、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B2D、单位时间生成1moLA2的同时消耗2moL的2AB温度（K）序号初始浓度（mol/L）平衡浓度（mol/L）C0(H2)C0(I2)C0(HI)[H2][I2][HI]698.6①0.010670.0119600.0018310.0031290.01767②0.011350.00904400.0035600.0012500.01559③0.011340.00751000.0045650.0073780.01354④000.0044890.00047980.00047980.003531⑤000.0106900.0011410.0011410.008410798.6⑥0.0113500.00904000.0045600.0019500.008590⑦000.016550.0033900.0033900.009770⑧000.012580.0025800.0025800.007420][][][222IHHI【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54.5054.4354.1654.338.2988.3068.2711请根据表中的实验数据计算平衡时的值，将计算结果填入表中。54.62][][][222IHHI温度（K）序号初始浓度（mol/L）平衡浓度（mol/L）C0(H2)C0(I2)C0(HI)[H2][I2][HI]698.6①0.010670.0119600.0018310.0031290.01767②0.011350.00904400.0035600.0012500.01559③0.011340.00751000.0045650.0073780.01354④000.0044890.00047980.00047980.003531⑤000.0106900.0011410.0011410.008410798.6⑥0.0113500.00904000.0045600.0019500.008590⑦000.016550.0033900.0033900.009770⑧000.012580.0025800.0025800.007420][][][222IHHI【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54.5054.4354.1654.338.2988.3068.2712请分析计算所得数据，寻找其中的规律。（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？54.62温度（K）序号初始浓度（mol/L）平衡浓度（mol/L）C0(H2)C0(I2)C0(HI)[H2][I2][HI]698.6①0.010670.0119600.0018310.0031290.01767②0.011350.00904400.0035600.0012500.01559③0.011340.00751000.0045650.0073780.01354④000.0044890.00047980.00047980.003531⑤000.0106900.0011410.0011410.008410][][][222IHHI【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，结果如下表所示2请分析计算所得数据，寻找其中的规律。（3）由1、2、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4、5两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？由此你能否得出该常数与化学反应方向的关系？54.5054.6254.4354.1654.33温度（K）序号初始浓度（mol/L）平衡浓度（mol/L）C0(H2)C0(I2)C0(HI)[H2][I2][HI]698.6①0.010670.0119600.0018310.0031290.01767②0.011350.00904400.0035600.0012500.01559③0.011340.00751000.0045650.0073780.01354④000.0044890.00047980.00047980.003531⑤000.0106900.0011410.0011410.008410][][][222IHHI【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，结果如下表所示2请分析计算所得数据，寻找其中的规律。（4）由前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？54.5054.6254.4354.1654.33温度（K）序号初始浓度（mol/L）平衡浓度（mol/L）C0(H2)C0(I2)C0(HI)[H2][I2][HI]698.6①0.010670.0119600.0018310.0031290.01767②0.011350.00904400.0035600.0012500.01559③0.011340.00751000.0045650.0073780.01354④000.0044890.00047980.00047980.003531⑤000.0106900.0011410.0011410.008410798.6⑥0.0113500.00904000.0045600.0019500.008590⑦000.016550.0033900.0033900.009770⑧000.012580.0025800.0025800.007420][][][222IHHI【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54.5054.4354.1654.338.2988.3068.2712请分析计算所得数据，寻找其中的规律。（5）纵观以上8组实验数据，你还能得到什么结论？54.62规律小结通过分析实验数据得出：(1)温度相同时，达到化学平衡状态为一常数；(2)这个常数与反应的起始浓度大小无关；(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。(4)同一温度下可以有多个平衡状态，但平衡时只有一个常数。(5)温度不同，平衡时常数大小不同。][][][222IHHI•不管H2I2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，总是一个常数。][][][222IHHI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。单位：（mol•L-1）c+d-a-b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]CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l)K=[CO]/([CO2][H2])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2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，说明反应进行得越完全。化学反应K反应程度2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)(570K)约为1059moL·L-1正反应可接近完全PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)(470K)约为1moL·L-1正、逆反应相当2HCl(g)H2(g)+Cl2(g)(300k)10－33正反应几乎不发生一般来说，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。反应K单位11/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g)(mol·L－1)－12N2(g)+3H2(g)2NH3(g)(mol·L－1)-232NH3(g)N2(g)+3H2(g)(mol·L－1)24NH3·H2O(aq)NH4+(aq)+OH-(aq)5FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)6AgCl(s)Ag+(aq)+Cl－(aq)2321223HNNH32223HNNH23223NHHNOHNHOHNH234COCO2ClAg【交流.研讨二】写出下表中各反应的平衡常数表达式。并讨论下面的问题反应K单位11/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g)(mol·L－1)－12N2(g)+3H2(g)2NH3(g)(mol·L－1)-232NH3(g)N2(g)+3H2(g)(mol·L－1)22321223HNNH32223HNNH（1）对于一个反应，其平衡常数的表达式是唯一的吗？平衡常数的表达式与哪些因素有关？（2）对于一个反应，其正反应和逆反应的平衡常数之间有什么关系？反应K单位4NH3·H2O(aq)NH4+(aq)+OH-(aq)5FeO(