2018年高中化學(xué) 第2章 化學(xué)反應(yīng)的方向、限度與速率 2.2.1 化學(xué)平衡常數(shù)課件6 魯科版選修4.ppt

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1、化學(xué)平衡常數(shù),教學(xué)目標(biāo) 1、知道化學(xué)平衡常數(shù)的涵義 2、學(xué)會利用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行簡單計(jì)算 教學(xué)重點(diǎn) 化學(xué)平衡常數(shù)的簡單計(jì)算 教學(xué)難點(diǎn) 化學(xué)平衡常數(shù)的簡單計(jì)算,化學(xué)平衡常數(shù),在一定溫度下,可逆反應(yīng)無論從正反應(yīng)開始,還是從逆反應(yīng)開始,也無論反應(yīng)物起始濃度的大小,最后達(dá)到平衡時(shí),盡管每種物質(zhì)的濃度在各個體系中并不一致，但各種生成物濃度的系數(shù)次方的乘積除以各反應(yīng)物濃度的系數(shù)次方的乘積所得的之比卻是恒定值。,請閱讀教材表格，從中你能獲得什么信息？,—— K,化學(xué)平衡常數(shù),一定溫度下，可逆反應(yīng)處于平衡狀態(tài)時(shí)，生成物濃度的系數(shù)次方的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次方的乘積之比為一常數(shù),同一反應(yīng)（如：aA+bB c

2、C+dD）在某溫度下達(dá)到的化學(xué)平衡狀態(tài)，平衡體系中各物質(zhì)的濃度滿足下面關(guān)系：,一、表達(dá)式,化學(xué)平衡常數(shù),注意：（1）反應(yīng)物或生成物中有固體和純液體存在時(shí)，由于其濃度可看做常數(shù)“1”而不代入公式。,c為各組分的平衡濃度,K=c(CO2),（2）平衡常數(shù)的表達(dá)式與方程式的書寫有關(guān),K1 = 1/K2 = K32,某溫度下,化學(xué)平衡常數(shù),化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù)。若反應(yīng)方向改變，則平衡常數(shù)改變。若方程式中各物質(zhì)的系數(shù)等倍擴(kuò)大或縮小，盡管是同一個反應(yīng)，平衡常數(shù)也會改變。,注意：,1、化學(xué)平衡關(guān)系式中只包括氣態(tài)物質(zhì)和溶液中各溶質(zhì)的濃度。反應(yīng)中有固體和純液體參加，它們的濃度是固定不變的，,2

3、、同一化學(xué)反應(yīng)，可以用不同的化學(xué)反應(yīng)式來表示，每個化學(xué)方程式都有自己的平衡常數(shù)關(guān)系式及相應(yīng)的平衡常數(shù)。,例: N2(g)+3 H2 (g) 2NH3 (g) K1 =1.60 ? 10 ?5 1/2N2 (g) +3/2 H2 (g) NH3 (g) K2 = 3.87 ? 10 ?2,K1 ? K2 ， K1 = K22,3、多重平衡規(guī)則 若干方程式相加(減)，總反應(yīng)的平衡常數(shù)等于分步平衡常數(shù)之積(商),化學(xué)平衡常數(shù)值的大小反映化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的程度。 表示在一定溫度下，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)該反應(yīng)進(jìn)行的程度（反應(yīng)的限度）。,（3）K值與濃度改變無關(guān)，隨溫度變化而變化。必須指明溫度，反應(yīng)必須達(dá)到

4、平衡狀態(tài)；化學(xué)平衡常數(shù)是一定溫度下一個反應(yīng)本身固有的內(nèi)在性質(zhì)的定量體現(xiàn)。,二、意義,化學(xué)平衡常數(shù),（1）K值越大，表示反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率也越大。不表示反應(yīng)的快慢，即速率大，K值不一定大。,（2）一般當(dāng)K＞105時(shí)，該反應(yīng)進(jìn)行得基本完全。,三、使用平衡常數(shù)的應(yīng)用,化學(xué)平衡常數(shù),（1）利用K值可判斷某狀態(tài)是否處于平衡狀態(tài),如某溫度下，可逆反應(yīng)mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) 平衡常數(shù)為K，若某時(shí)刻時(shí)，反應(yīng)物和生成物的濃度關(guān)系如下：,Qc＜K ，V正＞V逆，反應(yīng)向正方向進(jìn)行,Qc＝K ，V正＝V逆，反應(yīng)處于平衡狀態(tài),Qc＞K ，V正＜V逆，反應(yīng)向逆方向進(jìn)行,(

5、2)利用Ｋ可判斷反應(yīng)的熱效應(yīng),①若升高溫度，Ｋ值增大，則正反應(yīng)為 反應(yīng),②若升高溫度，Ｋ值減小，則正反應(yīng)為 反應(yīng),吸熱,放熱,例題:高爐煉鐵中發(fā)生的反應(yīng)有: FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g); △H ,<,=).,化學(xué)平衡常數(shù),(1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝________。 (2)該反應(yīng)為________反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”)。 (3)某溫度下，各物質(zhì)的平衡濃度符合下式：3c(CO2)c(H2)＝5c(CO)c(H2O)，試判斷此時(shí)的溫度為________。 (4)若830 ℃時(shí)，向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O，反應(yīng)達(dá)到平衡后，其

6、化學(xué)平衡常數(shù)K________1.0(填“大于”“小于”或“等于”)。,(5)830 ℃時(shí)，容器中的反應(yīng)已達(dá)到平衡。在其他條件不變的情況下，擴(kuò)大容器的體積。平衡________移動(填“向正反應(yīng)方向”、“向逆反應(yīng)方向”或“不”)。 (6)若 1 200 ℃時(shí)，在某時(shí)刻平衡體系中CO2、H2、CO、H2O的濃度分別為2 molL－1、2 molL－1、4 molL－1、4 molL－1，則此時(shí)上述反應(yīng)的平衡移動方向?yàn)開_______(填“正反應(yīng)方向”、“逆反應(yīng)方向”或“不移動”)。,(5)不 (6)逆反應(yīng)方向,(3) K值大小標(biāo)志反應(yīng)能達(dá)到的最大限度, K值越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大，反應(yīng)越完全

7、,課堂小結(jié)：,(1) K不隨起始濃度大小而變化。,(2) K與溫度有關(guān)。談到K必須指明溫度，反應(yīng)必須達(dá)平衡，表達(dá)式中的濃度必須是平衡狀態(tài)下的值。,(4) K的表達(dá)式與方程式寫法有關(guān)。,化學(xué)平衡常數(shù),四、有關(guān)化學(xué)平衡的計(jì)算：,起始量、變化量、平衡量的計(jì)算關(guān)系,在反應(yīng)aA(g)+bB (g) cC (g)+ dD (g)中，計(jì)算關(guān)系為：,aA(g)+ bB (g) cC (g)+ dD (g),n1,n2,0,0,ax,bx,cx,dx,n1-ax,n2-bx,cx,dx,,單位 統(tǒng)一,已知條件,計(jì)量系數(shù)之比,加、減計(jì)算,化學(xué)平衡常數(shù),⑴、物質(zhì)濃度的變化關(guān)系：,①、反應(yīng)物：平衡濃度＝ —

8、———————————————,②、生成物：平衡濃度＝ ————————————————,③、各物質(zhì)的變化濃度之比＝ ————————————————,⑵、反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率：,起始濃度－變化濃度,起始濃度＋變化濃度,化學(xué)計(jì)量系數(shù)之比,,例、在密閉容器中，用等物質(zhì)的量A和B發(fā)生下列反應(yīng)： A(g)+2B(g) 2C(g) 反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，若混合氣體中A和B的物質(zhì)的量之和與C的物質(zhì)的量相等，求B的轉(zhuǎn)化率,解：,n,n,0,x,2x,2x,n-x,n-2x,2x,由題意可知：,n - x + n - 2x = 2 x,x = 0.4n,解題的一般步驟：,列出三欄數(shù)據(jù),,根據(jù)題意列方程,,求解,氣體反應(yīng)

9、計(jì)算時(shí)經(jīng)常使用的推論：,,例、將6mol A氣體和5mol B氣體混合放入4L密閉容器中， 發(fā)生下列反應(yīng)：3A(g)+ B(g) 2C(g) + xD(g) 經(jīng)過5min達(dá)到化學(xué)平衡，此時(shí)生成C為2mol，測得D的反 應(yīng)速率為0.1mol/Lmin，計(jì)算：①、x的值；②、平衡 時(shí)B的轉(zhuǎn)化率；③、A的平衡濃度。,解：,,mol,2,0.154,1,3,3,4,2,2,①、由于 2 ：x ＝ 2 ：(0.154),x ＝ 2,,例: 已知CO(g) + H2O(g) CO2 (g) +H2 (g) 800℃ K = 1.0 ；求恒溫恒容體系中，用c(CO):c(H2O)=1:1或1:4開始

10、，達(dá)到平衡時(shí)CO和H2O(g)的轉(zhuǎn)化率。,c(CO) : c(H2O) = 1:1 時(shí) CO + H2O CO2 + H2 起始c 1 1 0 0 轉(zhuǎn)化c -x -x +x +x 平衡c 1-x 1-x x x 解得 x = 0.5 α(CO)= 50% α(H2O)= 50%,c(CO) : c(H2O) = 1:4 時(shí) CO + H2O CO2 + H2 起始c 1 4 0 0 轉(zhuǎn)化c -x -x +x +x 平衡c 1-x 4-x x x 解得 x = 0.8 α(CO)= 80% α(H2O)= 20%

11、,增大一種反應(yīng)物的濃度，能提高另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，而本身轉(zhuǎn)化率減小,結(jié)論：,在一個真空固定體積的密閉容器中，充入30molH2和10molN2，發(fā)生合成氨反應(yīng)：3H2+N2 2NH3在一定溫度下達(dá)平衡，H2的轉(zhuǎn)化率為25％，若再同一容器中充入NH3，欲達(dá)到平衡時(shí)的各成分的百分含量與上述平衡相同，則起始時(shí)充入的NH3物質(zhì)的量為 和達(dá)到平衡時(shí)NH3的轉(zhuǎn)化率 。,20mol,75％,,例、加熱N2O5時(shí)，發(fā)生下列兩個分解反應(yīng)： N2O5 N2O3＋O2 ， N2O3 N2O＋O2；在1L密閉容器中加熱4mol N2O5達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)O2的濃度為4.50 mol/L，

12、N2O3的濃度為1.62 mol/L，求其他各物質(zhì)的平衡濃度。,解析：這是一個連續(xù)平衡的計(jì)算，思路為：第一個反應(yīng)的平衡量作為第二個反應(yīng)的起始量,解：,起,變,平,,4 mol,0,0,x,x,x,4 mol - x,x,x,x,0,x,y,y,y,x - y,y,x +y,x – y = 1.62,x +y = 4.50,解得：,x = 3.06 mol,y = 1.44 mol,故：c （N2O5） = (4 – 3.06) mol / 1L=0.94 mol/L,c （N2O ） = 1.44 mol / 1L=1.44 mol/L,平衡轉(zhuǎn)化率：,反應(yīng)物A的平衡轉(zhuǎn)化率（該條件最大轉(zhuǎn)化率）可表示：,化學(xué)平衡常數(shù),,（1） < （2）0.022 molL-1 0.09mol 80% 80% （3）c （4）2.5,