教案12（222：化學(xué)平衡狀態(tài)及化學(xué)平衡常數(shù)）課件.ppt

思考 化學(xué)反應(yīng)中 反應(yīng)物能全部轉(zhuǎn)化為生成物嗎 舉例說明 有些化學(xué)反應(yīng)能進(jìn)行完全 如鎂的燃燒 鈉與水的反應(yīng) 有些化學(xué)反不能進(jìn)行完全 如合成氨 二氧化硫的催化氧化等 化學(xué)平衡狀態(tài) 1 可逆反應(yīng) 定義 在相同條件下同時(shí)向正 反兩個(gè)方向進(jìn)行的反應(yīng)稱可逆反應(yīng) 交流 研討 下列說法是否正確 1 氫氣在氧氣中燃燒生成水 水在電解時(shí)生成氫氣和氧氣 h2 o2 h2o是可逆反應(yīng) 2 硫酸銅晶體加熱變成白色粉末 冷卻又變成藍(lán)色 所以無水硫酸銅結(jié)合結(jié)晶水的反應(yīng)是可逆反應(yīng) 3 氯化銨加熱變成氨氣和氯化氫氣體 兩種氣體又自發(fā)變成氯化銨 氯化銨的分解是可逆反應(yīng) 1 可逆反應(yīng) 可逆反應(yīng)的特點(diǎn) 1 不能進(jìn)行到底 有一定限度 2 正反兩個(gè)方向的反應(yīng)在同時(shí)進(jìn)行 3 一定條件下 正逆反應(yīng)達(dá)平衡 1 可逆反應(yīng) 人們利用可逆反應(yīng)進(jìn)行化工生產(chǎn)時(shí)要同時(shí)考慮兩個(gè)因素 反應(yīng)進(jìn)行的速和反應(yīng)進(jìn)行的限度 化學(xué)反應(yīng)限度決定原料利用率和產(chǎn)品的產(chǎn)率 因此 研究可逆反應(yīng) 提高化學(xué)反應(yīng)的限度具有重要意義 1 可逆反應(yīng) 2體積so21體積o2500 101kpa v2o5 so2 6 o2 3 so3 91 如前 如前 反應(yīng)停止了嗎 反應(yīng)開始v正 v逆 到一定時(shí)間v正 v逆 0 反應(yīng)過程中v正減小 v逆增大 1 可逆反應(yīng)在反應(yīng)過程中的速率變化 2 化學(xué)平衡 定義 在一定條件下可逆反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí) 正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等 反應(yīng)物和生成物的濃度不再發(fā)生變化 這種狀態(tài)稱為化學(xué)平衡狀態(tài) 簡(jiǎn)稱化學(xué)平衡 要點(diǎn) 對(duì)象 可逆反應(yīng)條件 一定條件下 v正 v逆特征 各成份的濃度不再變化 特點(diǎn) 動(dòng) 化學(xué)平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡v正 v逆 0 定 反應(yīng)混合物中各組成的濃度保持不變 變 當(dāng)外界條件 c p t 改變時(shí) v正 v逆 平衡發(fā)生改變 2 化學(xué)平衡 同一種物質(zhì) 該物質(zhì)的生成速率等于它的消耗速率 不同的物質(zhì) 速率之比等于方程式中各物質(zhì)的計(jì)量數(shù)之比 但必須是不同方向的速率 化學(xué)平衡狀態(tài)的標(biāo)志 1 等速標(biāo)志 正 逆 本質(zhì)特征 2 恒濃標(biāo)志 反應(yīng)混合物中各組成成分的濃度保持不變 外部表現(xiàn) 各組成成分的質(zhì)量 物質(zhì)的量 分子數(shù) 體積 氣體 物質(zhì)的量濃度均保持不變 各組成成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 物質(zhì)的量分?jǐn)?shù) 氣體的體積分?jǐn)?shù)均保持不變 若反應(yīng)前后的物質(zhì)都是氣體 且總體積不等 則氣體的總物質(zhì)的量 總壓強(qiáng) 恒溫 恒容 平均摩爾質(zhì)量 混合氣體的密度 恒溫 恒壓 均保持不變 反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率 產(chǎn)物的產(chǎn)率保持不變 2 恒濃標(biāo)志 反應(yīng)混合物中各組成成分的濃度保持不變 外部表現(xiàn) 重要題型 判斷可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài) 能夠說明n2 3h22nh3反應(yīng)在密閉容器中已達(dá)到平衡狀態(tài)的是 容器內(nèi)n2 h2 nh3三者共存 容器內(nèi)n2 h2 nh3三者濃度相等 容器內(nèi)n2 h2 nh3的濃度比恰為1 3 2 某時(shí)間內(nèi)斷裂3molh h鍵的同時(shí) 斷裂6moln h鍵 容器內(nèi)質(zhì)量不隨時(shí)間的變化而變化 tmin內(nèi)生成1molnh3同時(shí)消耗0 5moln2 tmin內(nèi) 生成1moln2同時(shí)消耗3molh2 容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時(shí)間的變化而變化 容器內(nèi)密度不再發(fā)生變化 容器內(nèi)的平均摩爾質(zhì)量不再發(fā)生變化 判斷化學(xué)平衡狀態(tài)的方法 是指在一定條件下 恒溫 恒容或恒溫 恒壓 對(duì)同一可逆反應(yīng) 只要起始時(shí)加入物質(zhì)的物質(zhì)的量不同 而達(dá)到化學(xué)平衡時(shí) 同種物質(zhì)的含量相同的平衡狀態(tài) 等效平衡 只改變起始時(shí)加入物質(zhì)的物質(zhì)的量 如果根據(jù)反應(yīng)方程式中的計(jì)量數(shù)換算成等號(hào)同一邊的物質(zhì)的物質(zhì)的量 只要對(duì)應(yīng)物質(zhì)的物質(zhì)的量相等就可達(dá)到同一平衡狀態(tài) 規(guī)律 在恒溫恒容 t v 下 若反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的總體積不相等 此時(shí) 混合物中各物質(zhì)的質(zhì)量 物質(zhì)的量 百分含量與已知的平衡狀態(tài)相同 物質(zhì)的量 濃度 甚至總壓強(qiáng) 總物質(zhì)的量也相同 只改變起始時(shí)加入物質(zhì)的物質(zhì)的量 如根據(jù)可逆反應(yīng)方程式的計(jì)量數(shù)換算成等號(hào)同一邊的物質(zhì)的物質(zhì)的量 對(duì)應(yīng)物質(zhì)的物質(zhì)的量之比相等 各組分的百分含量與已知的平衡狀態(tài)相同 但各組分的物質(zhì)的量及濃度不一定相同 在恒溫恒容 t v 下 若反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的總體積相等 只改變起始時(shí)加入物質(zhì)的物質(zhì)的量 如根據(jù)可逆反應(yīng)方程式的計(jì)量數(shù)換算成等號(hào)同一邊的物質(zhì)的物質(zhì)的量 對(duì)應(yīng)物質(zhì)的物質(zhì)的量之比相等 各組分的百分含量與已知的平衡狀態(tài)相同 但各組分的物質(zhì)的量不一定相同 在恒溫恒壓 t p 下 1 當(dāng)可逆反應(yīng)2so2 o22so3達(dá)平衡時(shí) 通入18o2 再次平衡時(shí) 18o存在于 a so3o2b so2so3c so2o2d so2o2so3 d 練習(xí) 2 在密閉容器中進(jìn)行如下反應(yīng)x2 g y2 g 2z g 已知x2 y2 z的起始濃度分別為0 1mol l 0 3mol l 0 2mol l 在一定的條件下 當(dāng)達(dá)到平衡時(shí) 各物質(zhì)的濃度有可能是 a z為0 3mol lb y2為0 35mol lc x2為0 2mol ld z為0 4mol l 答 ab 3 n2 3h22nh3反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí) 下列說法正確的是 a n2和h2不再化合了b n2 h2 nh3的濃度相等c 平衡建立前體系的總質(zhì)量在不斷變化而平衡建立后體系的總質(zhì)量就不再變了d n2 h2 nh3的濃度保持不變 d 4 在一定溫度下 可逆反應(yīng) a g 3b g 2c g 達(dá)到平衡的標(biāo)志是 a a生成的速率與c分解的速率相等b a b c的濃度不再變化c 單位時(shí)間生成nmola同時(shí)消耗3nmolbd a b c的分子數(shù)之比為1 3 2 bc 5 可逆反應(yīng)n2 3h22nh3的正 逆反應(yīng)速率可用各反應(yīng)物或生成物濃度的變化來表示 下列各關(guān)系中能說明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是 a 3v正 n2 v正 h2 b v正 n2 v逆 nh3 c 2v正 h2 3v逆 nh3 d v正 n2 3v逆 h2 c 6 體積相同的甲 乙兩個(gè)容器中 分別都充有等物質(zhì)的量的so2和o2 在相同溫度下發(fā)生反應(yīng) 2so2 g o2 g 2so3 g 并達(dá)到平衡 反應(yīng)過程中 甲容器保持體積不變 乙容器保持壓強(qiáng)不變 若甲容器中so2的轉(zhuǎn)化率為p 則乙容器中so2的轉(zhuǎn)化率為 a 等于p b 大于p c 小于p d 無法判斷 b vl p vl p vl 恒容 恒壓 加壓 甲 乙 起始狀態(tài) 平衡狀態(tài) 反應(yīng)過程分析 7 在一個(gè)固定體積的密閉容器中 加入2mola和1molb 發(fā)生反 2a g b g 3c g d g 達(dá)到平衡時(shí) c的濃度為wmol l 若維持容器體積和溫度不變 按下列幾種配比作為起始物質(zhì) 達(dá)到平衡后 c的物質(zhì)的量濃度 大于wmol l 等于wmol l 小于wmol l a b c f i d g e h a 4mola 1molbb 2mola 2molbc 4mola 2molbd 3molc 1molde 2mola 1molb 3molc 1moldf 3molc 1mold 1molbg 1mola 0 5molb 1 5molc 0 5moldh 3molc 2moldi 4molc 1mold 2l 2l 1l 4mola 2molb 平衡狀態(tài)1 平衡狀態(tài)2 加壓 8 在一個(gè)固定體積的密閉容器中 保持一定溫度 進(jìn)行以下反應(yīng) h2 g br2 g 2hbr g 已知加入1molh2和2molbr2時(shí) 達(dá)到平衡后生成amolhbr 見下表 已知 項(xiàng) 在同溫同壓下 且保持平衡時(shí)各組成成分的百分含量不變 對(duì)下列編號(hào) 和 的狀態(tài) 填寫表中的空白 0 0 5 2a 2l 2l 1l 1l 1l 已知 甲 乙 丙 1 起始狀態(tài) 平衡狀態(tài) 加壓 化學(xué)平衡常數(shù) k 化學(xué)平衡常數(shù) 實(shí)驗(yàn)測(cè)得 同一反應(yīng) 如 aa bbcc 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 其中c為各組分的平衡濃度 溫度一定 k為定值 一 表達(dá)式 結(jié)論 一定溫度下 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) k值的大小 表示在一定溫度下 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 1 k值越大 反應(yīng)程度增大 轉(zhuǎn)化率越高 反之則轉(zhuǎn)化率越低 2 k值與濃度無關(guān) 隨溫度變化而變化 二 意義 化學(xué)平衡常數(shù) 三 使用平衡常數(shù)應(yīng)注意的問題 化學(xué)平衡常數(shù) 1 必須指明溫度 反應(yīng)必須達(dá)到平衡狀態(tài) 2 平衡常數(shù)表示反應(yīng)進(jìn)行的程度 不表示反應(yīng)的快慢 即速率大 k值不一定大 3 在進(jìn)行k值的計(jì)算時(shí) 固體不作考慮 表達(dá)式中不需表達(dá) 一定溫度下 三 使用平衡常數(shù)應(yīng)注意的問題 4 在進(jìn)行k值的計(jì)算時(shí) 稀溶液中的h2o的濃度可不表達(dá) 一定溫度下 5 平衡常數(shù)的表達(dá)式與方程式的書寫有關(guān) n2 3h22nh3 2nh3n2 3h2 1 2n2 3 2h2nh3 k1 1 k2 k32 三 使用平衡常數(shù)應(yīng)注意的問題 某溫度下 6 利用k值可判斷某狀態(tài)是否處于平衡狀態(tài) 三 使用平衡常數(shù)應(yīng)注意的問題 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 k k v正 v逆 反應(yīng)向正方向進(jìn)行 k k v正 v逆 反應(yīng)處于平衡狀態(tài) k k v正 v逆 反應(yīng)向逆方向進(jìn)行 則 四 平衡轉(zhuǎn)化率 平衡轉(zhuǎn)化率 平衡時(shí)已轉(zhuǎn)化了的某反應(yīng)物的量轉(zhuǎn)化前該反應(yīng)物的量 100 例題 一氧化碳變換反應(yīng)co g h2o g co2 g h2 g 在773k時(shí) 平衡常數(shù)kc 9 如反應(yīng)開始時(shí)co和h2o的濃度都是0 020mol l 計(jì)算在這條件下 co的轉(zhuǎn)化率最大是多少 c 始 0 0200 02000c 平 0 020 x0 20 xxx 解得 x 0 015 mol l 1 解 設(shè)平衡時(shí)co2和h2的濃度為xmol l co g h2o g co2 g h2 g 答 該反應(yīng)在所給條件下的最大轉(zhuǎn)化率是75 例 高爐煉鐵中發(fā)生的基本反應(yīng)如下 feo s co g fe s co2 g q 其平衡常數(shù)可表達(dá)為 k c co2 c co 已知1100 k 0 263 1 若平衡向右進(jìn)行 高爐內(nèi)co2和co的體積比值 平衡常數(shù)k值 填 增大 減小 或 不變 2 1100 時(shí) 測(cè)得高爐中c co2 0 025mol l c co 0 1mol l 在這種情況下該反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài) 填 是 或 否 此時(shí)化學(xué)反應(yīng)速率是v正 v逆