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第二节
化学平衡
导入新课
温度一定时,当一个可逆反应达到化学平衡状态时,反应物和生成物的浓度之间有怎样的定量关系?
阅读课本P31-32的表格,你能得出什么结论?
起始时各物质的浓度/(mol·L-1) 平衡时各物质的浓度/(mol·L-1) 平衡时
c(H2) c(l2) c(HI) c(H2) c(l2) c(HI) c2(Hl)
c(H2)·c(l2)
1.197×10-2 6.944×10-3 0 5.617×10-3 5.936×10-4 1.270×10-2 48.37
1.228×10-2 9.964×10-3 0 3.841×10-3 1.524×10-3 1.687×10 -2 48.62
1.201×10-2 8.403×10-3 0 4.580×10-3 9.733×10-4 1.486×10-2 49.54
0 0 1.520×10-2 1.696×10-3 1.696×10-3 1.181×10-2 48.49
0 0 1.287×10-2 1.433×10-3 1.433×10-3 1.000×10-2 48.70
0 0 3.777×10-2 4.213×10-3 4.213×10-3 2.934×10 -2 48.50
48.70
c2(HI)
c(H2)·c(I2)
平均值
阅读讨论
[ 查阅资料 ]
温度 177℃ 227℃ 425.6℃ 427℃
120 80.3 54 48.2
通过分析实验数据得出:
结论①
c2(HI)
c(H2) · c(I2)
457.6℃ 时 为 。
结论②
常数与反应物的 大小无关;
与 建立还是 建立平衡无关。
结论③
改变,该常数也发生改变。
结合该反应的化学方程式,该式 有何特点?
c2(HI)
c(H2)·c(I2)
常数
起始浓度
正向
逆向
温度
二、浓度商和化学平衡常数
cp(C) · cq(D)
cm(A) · cn (B)
(2)在一定温度下达到化学平衡时
cp(C) · cq(D)
cm(A) · cn (B)
称为化学平衡常数,符号 。
1.对于一般的可逆反应:mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),
(1)在任意时刻的
浓度商与平衡常数有什么区别?
称为浓度商,符号 ;
Q
K
体系压强改变会影响平衡常数吗?
压强改变可能会影响体系中物质的浓度,而浓度的改变不影响平衡常数。因此压强不影响平衡常数的大小。
思考
Q与K表达式相同,Q代入的是任一时刻物质的浓度,K代入的必须是物质的平衡时刻的浓度。
平衡常数是表示化学反应限度的特征值,对确定的反应方程式,平衡常数只受温度的影响,与投料比、浓度、压强无关。
当反应中浓度商Q=K时,表明可逆反应达到限度,即达到化学平衡状态。
小结
写出下列反应的化学平衡常数
Cr2O72- +H2O 2CrO42-+2H+
C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)
高温
2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g)
催化剂
△
K= 。
K= 。
K= 。
固体、纯液体物质或稀溶液中的溶剂的浓度视为1,一般不列入浓度商和平衡常数表达式中。
注意
① N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
② N2(g) + H2(g) NH3(g)
③ 2NH3(g) N2(g) + 3H2(g)
下列反应的化学平衡常数之间的关系
(1)化学平衡表达式与化学方程式的书写方式有关。
(2)对于同一可逆反应,正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数。
注意
①2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) ②2NO2(g) N2O4 (g) ③2NO(g) +O2(g) N2O4 (g)
K1=
K2=
K3=
反应③的K3与K1、K2的关系是K3 = 。
反应①的K1与K2、K3的关系是K1 = 。
K1 K2
思考
结合平衡常数的表达式思考,K 的大小表示什么含义?
K =
cp(C) cq(D)
cm(A) cn(B)
m A(g) + n B(g) p C(g) + q D(g),
对于同类型的反应,K 越大,反应进行的程度越大。
2.化学平衡常数的意义
(1)通常,K越大,说明平衡体系中________所占的比例越大,______反应进行的程度越大,即该反应进行得越 ,平衡时反应物的转化率越 ;反之,K越小,该反应进行得越不完全,平衡时反应物的转化率越小。
(2)一般来说,当K>______时,该反应就进行得基本完全了。
生成物
正
105
完全
大
3.化学平衡常数的应用
(1)判断可逆反应的限度
正反应进行的程度越大
平衡时反应物的转化率越大
正反应进行的程度越小
平衡时反应物的转化率越小
K值越大
K值越小
m A(g) + n B(g) p C(g) + q D(g),
对于可逆反应
K=
cp(C) cq(D)
cm(A) cn(B)
,则
(2)判断正在进行的可逆反应进行的方向
Q = K:反应处于 状态;
Q < K:反应向 进行;
Q > K:反应向 进行。
m A(g) + n B(g) p C(g) + q D(g),
对于可逆反应
Q =
cp(C) cq(D)
cm(A) cn(B)
,则
化学平衡
正反应方向
逆反应方向
(3)判断反应的热效应
(4)利用平衡常数计算平衡时各物质浓度、物质的量分数和平衡转化率等
转化率是指物质在反应中已转化的量与该物质的总量的比值,平衡转化率用α表示
练一练 ——课本32页
【例1】在某温度下,将含有H2和I2名0.10 mol的气态混合物充入容积为10L的密闭 充分反应并达到平衡后,测得c(H2)=0.0080mol L
(1)计算该反应的平衡常数。
(2)在上述温度下,若起始时向该容器中通入H2和I2(g)各0.20mol,试求达到化学平时各物质的浓度。
【例2】在容积不变的密闭容器中,将2.0molCO 与10mol H2O混合加热到830 ℃ ,达到下列平衡:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
此时该反应的K为1.0。求达到平衡时CO转化为CO2的转化率。
练一练——课本33页