反應原理課件之化學反應的限度

化學反應的限度

第二章第二節(jié)第一課時

在19世紀的英國，煉鐵工業(yè)快速發(fā)展，但是化學家們發(fā)現(xiàn)煉鐵高爐排出的廢氣含有大量的一氧化碳氣體，剛開始他們認為是因為鐵的氧化物和一氧化碳反應時間不夠長，導致反應不完全，于是他們把高爐建的非常高，以增加反應時間，后來發(fā)現(xiàn)高爐排出的一氧化碳氣體并沒有減少，為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象？FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)可逆反應在同一條件下,既向正反應方向進行,同時又向逆反應方向進行的反應。1.定義：2.特點：（1）相同反應條件（2）正逆反應同時進行，反應物和生成物同時存在（3）可逆反應不能完全轉化，反應具有一定限度?；瘜W平衡狀態(tài)可逆反應1.適用類型：可逆反應2.判斷標志：（1）V正=V逆（2）平衡時，各組分濃度、含量保持不變（恒定）3.特點：（1）動態(tài)平衡（2）條件改變，平衡移動化學平衡狀態(tài)化學平衡狀態(tài)定量描述可逆反應的限度溫度(K）

序號

初始濃度（mol/L）

平衡濃度（mol/L）

c0(H2)c0(I2)

c0(HI)

[H2][I2][HI]698

①

0.010670.0119600.0018310.0031290.01767②0.011350.00904400.0035600.0012500.01559③

000.010690.0011410.0011410.008410798④0.011350.0090400.004560.001950.00859⑤

000.016550.003390.003390.00977⑥

000.012580.002580.002580.00742H2(g)＋I2(g)2HI(g)，△Ｈ<0。

[HI]2[H2][I2]54.492854.606754.30608.28838.30138.2627化學平衡常數(shù)（書本42頁濃度表示方法）化學平衡狀態(tài)定量描述可逆反應的限度化學平衡常數(shù)平衡轉化率

在一定溫度時，當一個可逆反應達到化學平衡時，生成物濃度以化學計量數(shù)為指數(shù)的冪的乘積與反應物濃度以化學計量數(shù)為指數(shù)的冪的乘積的比值是一個常數(shù)，這個常數(shù)就是該反應的化學平衡常數(shù)。1.定義：2.平衡常數(shù)表達式：

對于反應:mA+nBpC+qD

[C]p[D]q

[A]m[B]n

K=3.單位：(mol·L-1)（p+q-m-n）（書本43頁）一、化學平衡常數(shù)一、化學平衡常數(shù)4.說明：（1）K

只與溫度有關，與反應物或生成物濃度無關。（2）在平衡常數(shù)表達式中，有固體和純液體參加，它們的濃度不應寫在平衡關系式中，因為它們的濃度是固定不變的，化學平衡關系式中只包括氣態(tài)物質和溶液中各溶質的濃度。書本43頁完成表格一、化學平衡常數(shù)4.說明：（3）化學平衡常數(shù)的表達式與化學方程式的書寫有關。1/2N2+3/2H2NH3N2+3H22NH32NH3N2+3H2K1=1/K2=K32一、化學平衡常數(shù)4.說明：（4）化學平衡常數(shù)與化學方程式疊加的關系。

若干方程式相加(減)，則總反應的平衡常數(shù)等于分步平衡常數(shù)之乘積(商)。C(s)+CO2(g)2CO(g)K

C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)K1CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K2

請說明

K與K1、K2的關系

K=K1/K2一、化學平衡常數(shù)5.應用：（1）體現(xiàn)反應可能進行的程度（書本42頁）

K值越大——反應進行越完全——反應物轉化率越高；K值越小——反應進行越不完全——反應物轉化率越低；一般情況下，

K≥105，此反應方向進行得較完全。

K<10-5，此反應方向很難進行。一、化學平衡常數(shù)化學反應K的數(shù)值反應程度2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)（570K）

約為10592HCl(g)H2(g)+Cl2(g)(300K)約為10－17PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)(470K)約為１5.應用：（1）體現(xiàn)反應可能進行的程度（書本42頁）

正反應接近完全正逆反應相當正反應幾乎不發(fā)生一、化學平衡常數(shù)5.應用：（2）根據(jù)K值隨溫度變化規(guī)律，可判斷可逆反應的反應熱。

mA+nBpC+qD升高溫度—K值增大—————————正反應是吸熱利于反應向吸熱方向進行升高溫度—K值減小—————————正反應是放熱一、化學平衡常數(shù)5.應用：（2）根據(jù)K值隨溫度變化規(guī)律，可判斷可逆反應的反應熱。

放熱反應一、化學平衡常數(shù)5.應用：（3）判斷反應是否達到平衡狀態(tài)及反應進行的方向。

mA+nBpC+qD濃度商（任意時刻）比較Q和K一、化學平衡常數(shù)5.應用：（3）判斷反應是否達到平衡狀態(tài)及反應進行的方向。

mA+nBpC+qDQC>K，未達平衡，逆向進行。

QC=K,達平衡，平衡不移動。QC<K,

未達平衡，正向移動。（書本53頁第4題）化學平衡狀態(tài)定量描述可逆反應的限度化學平衡常數(shù)平衡轉化率1.定義：對于化學反應：aA+bBcC+dDα(A)=A的初始濃度—A的平衡濃度A的初始濃度×100%=c0(A)–[A]c0(A)×100%

反應物轉化的物質的量（或濃度）

反應物初始的物質的量（或濃度）×100%可逆反應達到平衡時：二、平衡轉化率

二、平衡轉化率

2.意義：一般情況下，轉化率越大，反應越完全3.影響因素：α

與溫度、濃度、壓強有關。4.計算步驟：“三段式”（格式要求）化學反應CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)在749K達平衡，K=2.60,求：當CO、H2O(g)的起始濃度都為2.0mol/L達平衡后，CO的轉化率。解:設CO的轉化率為α，則

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始濃度/mol/L2.02.000轉化濃度/mol/L2.0α2.0α2.0α2.0α平衡濃度/mol/L2.0(1-α)2.0(1-α)2.0α2.0αK=C(CO2)C(H2)/C(CO)C(H2O)

=[(2.0α)(2.0α)]/[2.0(1-α)×2.0(1-α)]

=α2/(1-α)2=2.6∴α=62%1.適用類型：可逆反應2.判斷標志：（1）V正=V逆（2）平衡時，各組分濃度、含量保持不變（恒定）3.特點：（1）動態(tài)平衡（2）條件改變，平衡移動化學平衡狀態(tài)1.濃度對化學平衡的影響

請根據(jù)反應Fe3+(aq)

+3SCN-(aq)Fe(SCN)3(aq)的平衡常數(shù)K與濃度商Q=的關系,討論改變反應物或生成物濃度對化學平衡的影響。c(Fe3+)c3(SCN-)c[Fe(SCN)3]改變濃度Q、K關系平衡移動方向增大反應物或減小生成物增大c(FeCl3)或c(KSCN）或減小c[Fe(SCN)3]增大生成物或減小反應物增大c[Fe(SCN)3]

或減小c(FeCl3)或c(KSCN）正向逆向Q<KQ>K

說明：濃度變化只適用于氣體或溶液，對改變純固體、純液體的量對化學平衡無影響。三、反應條件對化學平衡的影響三、反應條件對化學平衡的影響

N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)溫度一定時壓強(MpaNH3(%)2.09.216.435.553.669.4增大壓強容積不變，濃度增大氣體分子越多受影響越大Q<K化學平衡向氣態(tài)物質系數(shù)減小的方向移動減小壓強化學平衡向氣態(tài)物質系數(shù)增大的方向移動書本52頁第2題三、反應條件對化學平衡的影響3.溫度對化學平衡的影響

溫度對化學平衡的影響是通過改變平衡常數(shù)實現(xiàn)的?；瘜W平衡常數(shù)K（僅與溫度有關）

吸熱反應，溫度升高，K增大

——平衡向吸熱方向移動

放熱反應，溫度降低，K增大——平衡向放熱方向移動書本52頁第2題三、反應條件對化學平衡的影響3.溫度對化學平衡的影響2NO2(g)N2O4(g)△H=-57.2kJ·mol-1

紅棕色無色

升溫顏色變深c(NO2)增大平衡逆向移動降溫顏色變淺c(NO2)減小平衡正向移動向吸熱反應方向移動向放熱反應方向移動

如果改變影響平衡的一個條件（如濃度、溫度、或壓強等），平衡就向能夠減弱這種