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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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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

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)進行簡單計算 教學(xué)重點 化學(xué)平衡常數(shù)的簡單計算 教學(xué)難點 化學(xué)平衡常數(shù)的簡單計算,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,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,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 cC+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,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、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)進行的程度。 表示在一定溫度下,可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時該反應(yīng)進行的程度(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)K105時,該反應(yīng)進行得基本完全。,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,若某時刻時,反應(yīng)物和生成物的濃度關(guān)系如下:,QcK ,V正V逆,反應(yīng)向正方向進行,QcK ,V正V逆,反應(yīng)處于平衡狀態(tài),QcK ,V正V逆,反應(yīng)向逆方向進行,(2)利用可判斷反應(yīng)的熱效應(yīng),若升高溫度,值增大,則正反應(yīng)為 反應(yīng),若升高溫度,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),試判斷此時的溫度為_。 (4)若830 時,向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O,反應(yīng)達(dá)到平衡后,其化學(xué)平衡常數(shù)K_1.0(填“大于”“小于”或“等于”)。,(5)830 時,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,在某時刻平衡體系中CO2、H2、CO、H2O的濃度分別為2 molL1、2 molL1、4 molL1、4 molL1,則此時上述反應(yīng)的平衡移動方向為_(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,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)平衡的計算:,起始量、變化量、平衡量的計算關(guān)系,在反應(yīng)aA(g)+bB (g) cC (g)+ dD (g)中,計算關(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,計量系數(shù)之比,加、減計算,化學(xué)平衡常數(shù),、物質(zhì)濃度的變化關(guān)系:,、反應(yīng)物:平衡濃度 ,、生成物:平衡濃度 ,、各物質(zhì)的變化濃度之比 ,、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,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)計算時經(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,此時生成C為2mol,測得D的反 應(yīng)速率為0.1mol/Lmin,計算:、x的值;、平衡 時B的轉(zhuǎn)化率;、A的平衡濃度。,解:,mol,2,0.154,1,3,3,4,2,2,、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,達(dá)到平衡時CO和H2O(g)的轉(zhuǎn)化率。,c(CO) : c(H2O) = 1:1 時 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 (CO)= 50% (H2O)= 50%,c(CO) : c(H2O) = 1:4 時 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 (CO)= 80% (H2O)= 20%,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)到平衡時的各成分的百分含量與上述平衡相同,則起始時充入的NH3物質(zhì)的量為 和達(dá)到平衡時NH3的轉(zhuǎn)化率 。,20mol,75,例、加熱N2O5時,發(fā)生下列兩個分解反應(yīng): N2O5 N2O3O2 , N2O3 N2OO2;在1L密閉容器中加熱4mol N2O5達(dá)到化學(xué)平衡時O2的濃度為4.50 mol/L, 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,

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