人教版选修4第二章第3节 化学平衡

文档属性

名称 人教版选修4第二章第3节 化学平衡
格式 zip
文件大小 8.1MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 化学
更新时间 2020-06-15 17:18:31

文档简介

(共11张PPT)
第二章
化学反应速率与化学平衡
第3节
化学平衡
第5课时
化学平衡图像
如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强、温度)平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。这就是勒夏特列原理。
①影响平衡的因素只有浓度、压强、温度三种;
②原理的适用范围是只有一项条件变化的情况(温度或压强或一种物质的浓度),当多项条件同时发生变化时,情况比较复杂;
③平衡移动的结果只能减弱(不可能抵消
外界条件的变化。
回忆-勒沙特列原理
一、浓度
-
时间图
可用于:
1)写出化学反应方程式:
2)求反应物的转化率:
A+2B
3C
A的转化率=33.3%
B的转化率=66.7%
1)写出化学反应方程式:
2)求反应物的转化率:
练一练:
5A
3B+2C
A的转化率=62.5%
1
3
2
0
1.何为反应物、生成物
2.反应物、生成物计量数关系
3.是否为可逆反应
浓度——时间图像的关键:
二、速度-时间图:
1)
已知引起平衡移动的因素,判断反应是吸热或放热,反应前后气体体积的变化。
2)
(已知反应)判断引起平衡移动的因素。
?引起平衡移动的因素是
,平衡
将向
方向移动。
增大反应物浓度

?引起平衡移动的因素是
,平衡
将向
方向移动。
减小生成物浓度

已知对某一平衡改变温度时有如下图变化,则温度的变化是
(升高或降低),平衡向
反应方向移动,正反应是
热反应。
升高


?若对一正反应吸热的可逆反应平衡后降低温度,画出平衡移动过程中的
v
-
t
图。
?对于mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g),改变压强时有如下图变化,则压强变化是
(增大或减小),平衡向
反应方向移动,m+n
(>、<、=)p+q。
增大

<
?若对以上反应已知m+n>p+q,平衡后降低压强时,画出相关的
v

t
图。
由于v正、v逆均有不同程
度的增大,引起平衡移动
的因素可能是
a.升高温度
b.增大压强。根据反应方
程式,升高温度平衡向逆反应方向移动,与图示相符;增大压强平衡向正反应方向移动,与图示不相符。故此题中引起平衡移动的因素是升高温度。
?对于反应A(g)+3B(g)
2C(g)+D(g)(正反应放热)有如下图所示的变化,请分析引起平衡移动的因素可能是什么?并说明理由。
例1
?对于反应mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g)有如下图所示的变化,请分析t1时的改变因素可能是什么?并说明理由。
由于v正、v逆相同程
度的增大,t1时的改变因素可能是
a.加入(正)催化剂
b.当m
+
n
=
p
+
q时增大压强。平衡没有移动。
例2
总结v-t图像
平衡上移
a.增大浓度
b.增大压强
d.加入催化剂
c.升高温度
平衡下移
a.降低浓度
b.减小压强
c.降低温度
练习1
1、以mA(g)+nB(g)
qC
(g);为例,若增大压强,或升高温度,重新达到平衡v正、v逆变化如图,则△H___0,m+n___q

>(共8张PPT)
第二章
化学反应速率与化学平衡
第3节
化学平衡
第6课时
化学平衡图像
课前回忆-练习
以mA(g)+nB(g)
qC
(g);为例,若降低压强,或降低温度,重新达到平衡v正、v逆变化如图,则△H___0,m+n___q


正反应吸热
三、某物质的转化率(或百分含量)图(A%-t)
(2)达到平衡后,根据转化率或浓度确定平衡移动的
方向,再根据勒夏特烈原理综合判断
正反应放热
(1)根据平衡前反应速率异同确定T1与T2的大小关系
m+nm+n=p+q
(1)根据平衡前反应速率大小确定P1与P2的
大小关系
(2)达到平衡后,根据转化率或浓度确定平衡移动
的方向,根据勒夏特烈原理进行对应
例2
对于反应mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g)
正反应放热m+n>p+q
正反应放热m+n例3
对于反应mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g)
正反应吸热m+n>p+q
正反应吸热m+n=p+q
例4
对于2A(g)+B(g)
C(g)+3D(g)(正反应吸热)有如下图所示的变化,图中Y轴可能表示:
A、B物质的转化率
B、正反应的速率
C、平衡体系中的A%
D、平衡体系中的C%
A、D
我来挑战1
(2004年广东18).右图曲线a表示放热反应X(g)+Y(g)
Z(g)+M(g)+N(s)进行过程中X的转化率随时间变化的关系。若要改变起始条件,使反应过程按b曲线进行,可采取的措施是(

A.升高温度
B.加大X的投入量
C.加催化剂
D.减小体积
C
D
我来挑战2(共13张PPT)
第二章
化学反应速率与化学平衡
第3节
化学平衡
第3课时
温度和催化剂对化学平衡的影响
化学平衡移动方向的判断
N2+3H2
2NH3
(1)在温度和体积不变的情况下,增大氮气的浓度
(2)在T和V不变的情况下,往反应体系中充入氩气
(3)在T和P不变的的情况下,往反应体系中充入氩气
二、温度对化学平衡的影响(P28)
2NO2(g)
N2O4(g)
△H=-56.9kJ/mol
(红棕色)
(无色)
混和气体受热颜色变深;遇冷颜色变浅。
现象:
[讨论]A:混和气体受热颜色变深,说明




B:混和气体遇冷颜色变浅,说明①



NO2浓度增大
平衡向逆反应方向移动
NO2浓度减小
平衡向正反应方向移动
A、混和气体受热颜色变深:
混合物受热时,速率
,但?(吸)
?(放)

故平衡向
反应方向移动;
B、混和气体遇冷颜色变浅:
混合物遇冷时,速率
,但?(吸)
?(放)

故平衡向
反应方向移动。
均增大
>
吸热
均减少
<
放热
在其它条件不变的情况下:
温度升高,化学平衡向着吸热反应的方向移动;温度降低,化学平衡向着放热反应的方向移动。
注意:温度对平衡的影响,图像具有不连续性。
影响化学平衡的条件小结
改变影响平衡的一个条件
化学平衡移动方向
化学平衡移动结果
浓度
增大反应物浓度
向正反应方向移动
C反增速放缓
减小反应物浓度
向逆反应方向移动
C反减速放缓
增大生成物浓度
向逆反应方向移动
C生增速放缓
减小生成物浓度
向正反应方向移动
C生减速放缓
压强
增大体系压强
向气体体积减小的反应方向移动
压强增速放缓
减小体系压强
向气体体积增大的反应方向移动
压强减小放缓
温度
升高温度
向吸热反应方向移动
温度升高放缓
降低温度
向放热反应方向移动
温度降低放缓
如果改变影响平衡的一个条件(如浓度、压强、温度)平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。这就是勒夏特列原理。
①影响平衡的因素只有浓度、压强、温度三种;
②原理的适用范围是只有一项条件变化的情况(温度或压强或一种物质的浓度),当多项条件同时发生变化时,情况比较复杂;
③平衡移动的结果只能减弱(不可能抵消
外界条件的变化。
勒沙特列原理
某一温度下,在一带有活塞的体积可变的密闭容器中,可逆反应:N2+3H2
2NH3达到平衡,若向活塞施加一定的压力,使容器体积减小,则下列叙述正确的是(
)
;若保持该容器的体积不变,向该平衡体系中充入氩气,则下列叙述正确的是(
)
DE
BC
A.υ正增大、υ逆减少
B.υ正、υ逆均不变
D.平衡向右移动
E.υ正、υ逆均增大
C.平衡不发生移动
我来挑战
三、催化剂对化学平衡的影响
同等程度改变化学反应速率,V正=
V逆,只改变反应到达平衡所需要的时间(由于通常所说的催化剂是指正催化剂,可以缩短反应到达平衡的时间),而不影响化学平衡的移动。
速率-时间关系图:
t(s)
0
V正=
V逆
t1
V(mol·L-1·s-1)


练习
1.对于任何一个平衡体系,采取下列措施一定会引起平衡移动的是(

A.加入一种反应物
B.增加体系的压强
C.升高温度
D.使用催化剂
2.在高温下,反应2HBr(g)
H2(g)+Br2(g)(正反应为吸热反应),达平衡时,要使混合气体颜色加深,可采取的措施是(

A.减小压强
B.缩小体积
C.升高温度
D.增大H2浓度
C
BC
2、对某一可逆反应来说,使用催化剂的作用是(
)
A.?
提高反应物的平衡转化率
B.?
以同样程度改变正逆反应的速率
C.?
增大正反应速率,降低逆反应速率
D.?
改变平衡混合物的组成
B
3、如下图所示,II曲线表示一定条件下可逆反应
X(g)+Y(g)
Z(g)+W(g)
的反应过程。若使
I曲线变成II曲线,可采取的措施是(

A.加入催化剂
B.增大Y的浓度
C.降低温度
D.增大体系压强
0
X%
t(s)
t2
t1
II
I
AD(共12张PPT)
第二章
化学反应速率与化学平衡
第3节
化学平衡
第6课时
化学平衡常数
该反应在一定条件下是不可能进行完全的,即存在一定的限度,而反应的限度的大小对于生产和生活实际有着直接影响。怎样定量描述化学反应的限度呢?化学反应中反应物的转化率受到哪些因素的影响?
探究与思考
讨论:分析数据,你能得出什么结论?
?54.498
?54.618?
?54.329
?
8.298
8.306
?
8.272
温度
(K)


初始浓度(mol/L)
平衡浓度(mol/L)
平衡时
c
(H2)
c(I2)
c
(HI)
c
(H2)
c(I2)
c
(HI)
698.6

0.01067
0.01196
0
0.001831
0.003129
0.01767

0.01135
0.009044
0
0.003560
0.001250
0.01559

0
0
0.01069
0.001141
0.001141
0.008410
798.6

0.01135
0.00904
0
0.00456
0.00195
0.00859
?

0
0
0.01655
0.00339
0.00339
0.00977
?

0
0
0.01258
0.00258
0.00258
0.00742
?
通过分析实验数据得出:
(1)温度不变时,
为常数;温度改变
时,数值发生改变。
(2)常数K与反应的起始浓度大小无关;
(3)常数K与正向建立还是逆向建立无关,即与平衡建立的过程无关。
结论
一、化学平衡常数
1.含义:在一定温度下,当一个可逆反应达到平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数。这个常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数,用
K
表示)
2、表达式:
反应中的固体或纯溶剂不列入平衡常数的表达式中!
3.注意的几个问题:
1)化学平衡常数只与温度有关,与其他无关
2)化学平衡常数关系式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度,固体和纯液体其浓度看作“1”而不代入公式。
3)同一化学反应,将化学计量数扩大或缩小,K值相应改变。
4)若干方程式相加减,平衡常数相乘除
二、化学平衡常数的相关计算
例1:对于反应2SO2(g)+
O2(g)
2SO3(g)
,若在一定温度下,将0.1mol
O2(g)和0.2molSO2注入一体积为2L的密闭容器中,当达到平衡状态时,测得容器中有0.08mol的SO3(g)试求在该温度下(1)此反应的平衡常数。(2)求SO2(g)和O2(g)的平衡转化率。
评析:一般思路——先列出化学反应中各物质的“起始量、转化量、平衡量”(三段式),求出各物质的平衡浓度,再代入平衡常数公式求解。
例2:反应SO2(g)+
NO2(g)
SO3(g)+NO(g)
,若在一定温度下,将物质的量浓度均为2mol/L的SO2(g)和NO2(g)注入一密闭容器中,当达到平衡状态时,测得容器中SO2(g)的转化率为60%,试求:在该温度下。
(1)此反应的浓度平衡常数。
(2)若SO2(g)
和NO2的初始浓度增大到4mol/L,则SO2转化率变为多少?
(答案:
(1)K=2.25;
(2)
60%
我来挑战
不同温度时,反应:H2(g)+I2(g)
2HI(g),的平衡常数与温度的关系如下:
通过改变温度,平衡常数大小的变化趋势可以判断
上述可逆反应的正方向是
反应.
放热
三、根据K判断反应的能量变化
对于正反应方向,温度和平衡常数同向吸热,异向放热。
温度
623K
698K
763K
浓度平衡常数
66
.9
54.4
45.9
对于反应:
mA(g)
+
nB
(g)
pC
(g)
+
qD
(g)在一定的温度的任意时刻,反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系:Qc称为浓度商。
①QC<K
,反应向正方向进行
②QC=K
,反应处于平衡状态
③QC>K
,反应向逆方向进行
四、判断可逆反应的状态
在某温度下,在2L的容器中,反应
2A(g)+B(g)
2C(g)
达到平衡时,A、B和C的物质的量分别为4mol、2mol和
4mol,保持温度和体积不变,对平衡混合物中三者的物
质的量做如下调整,试用平衡常数分析平衡移动的方向:
A.均减半
B.均加倍
试一试
例3:
在2L的容器中充入
1mol
CO和
1mol
H2O(g),发生反应:CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)
800℃时反应达平衡,若k=1.求:
(1)CO的平衡浓度和转化率。
(2)若温度不变,上容器中充入
的是1mol
CO和
2mol
H2O(g),
CO的平衡浓度和转化率是多少。
(3)若温度不变,要使CO的转化率达到90%,在题干的条件下还要充入
H2O(g)
物质的量为多少。
作业(共11张PPT)
第二章
化学反应速率与化学平衡
第3节
化学平衡
第1课时
可逆反应与化学平衡
在一定温度下,在一定量的溶剂里,不能再溶解某种溶质的溶液,叫做这种溶质的饱和溶液。
达到溶解平衡后,溶解与结晶没有停止,只是速率相等。溶解平衡是一种动态平衡。
饱和溶液溶解平衡
一、可逆反应与不可逆反应
含义:在同一条件下,既能向正反应方向进行,
同时又能向逆反应方向进行的反应,叫做
可逆反应。
注意:可逆反应总是不能进行到底,得到的总是
反应物与生成物的混合物。
三、化学平衡状态
起始浓度mol/L
0.01
0.01
0
0
平衡浓度mol/L
0.01-x
0.01-x
x
x
t1
V正
V逆
化学平衡状态
反应仍在进行,但是四种物质的浓度均保持不变,达到动态平衡,这种状态就是化学平衡状态
A.定义:
含义:指在一定条件下的可逆反应里,正反应速率和逆反应速率相等,反应体系中所有反应物和生成物的质量保持不变的状态。
前提:
实质:
标志:
一定条件、可逆反应
V正
=
V逆

0
反应混合物中各组分浓度保持不变。
B.化学平衡的特征
(3)动:
(2)等:
(4)定:
(5)变:
(1)逆:
可逆反应
v正=v逆
动态平衡,
v正=v逆≠0
各组分的保持一定(不变)
条件改变,平衡改变
【例1】
在一定温度下,可逆反应:
A(g)+3B(g)
2C(g)达到平衡的标志是( 

A. C的生成速率与C分解的速率相等
B. 单位时间内生成nmolA,同时生成3nmolB
C. A、B、C的浓度不再变化
D. A、B、C的分子数比为1:3:2
AC
【例2】下列说法中可以充分说明反应:
P(g)+Q(g)
R(g)+S(g)
,
在恒温下已达平衡状态的是(   )
(A)
P、Q、R、S的浓度不再变化
(B)
P、Q、R、S的分子数比为1:1:1:1
(C)反应容器内P、Q、R、S共存
(D)反应容器内总物质的量不随时间而变化
A
C.化学平衡状态的判断
(1)N2+3H2
2NH3
(2)I2+H2
2HI
(1)在T和V不变的情况下,反应体系的压强不在改变
(2)在P和V不变的情况下,反应体系的温度不在改变
(3)在体积不变的情况下,反应体系的密度不在改变
(4)在体积不变的情况下,反应体系的颜色不在改变



不一定


不一定
对于密闭容器中的可逆反应:
不一定
mA(g)
+
nB(g)
pC(g)
+
qD(g)
是否达到平衡
混合物
体系中
各成分的含量
①各物质的物质的量或物质的量分数一定
②各物质的质量或质量分数一定
③各气体的体积或体积分数一定
④总体积、总压强、总物质的量一定
正逆反
应速率
的关系
①单位时间内消耗m
molA,同时生成mmol
A
②单位时间内消耗了n
molB,同时消耗p
molC
③V(A):V(B):V(C):
V(D)
=
m
:
n
:
p
:
q
④单位时间内生成n
molB,同时消耗q
molD

不一定





不一定
不一定

压强
①其他条件不变,
m
+
n

p
+
q时,总压力一定
②其他条件不变,
m
+
n
=
p
+
q时,总压力一定
平均分子量M

m
+
n

p
+
q时,M
一定

m
+
n

p
+
q时,M
一定
温度
其他条件一定时,体系温度一定
体系密度
其它条件一定时,密度一定
颜色
组成成分有颜色时,体系颜色不再变化
反应物转化率
转化率不变
浓度
反应体系中各物质的浓度不变
反应体系中各物质的浓度增大或减小(共13张PPT)
第二章
化学反应速率与化学平衡
第3节
化学平衡
第2课时
浓度和压强对化学平衡的影响
化学平衡状态
起始浓度mol/L
0.01
0.01
0
0
平衡浓度mol/L
0.01-x
0.01-x
x
x
t1
V正
V逆
化学平衡状态
t2
若在t2时刻突然增加CO的浓度,该反应还处于平衡状态吗?
化学平衡状态的判断
(1)N2+3H2
2NH3
(2)I2+H2
2HI
(1)在T和V不变的情况下,反应体系的压强不在改变
(2)在P和V不变的情况下,反应体系的温度不在改变
(3)在体积不变的情况下,反应体系的密度不在改变
(4)在体积不变的情况下,反应体系的颜色不在改变
定义:可逆反应中,旧化学平衡被破坏,新化学平衡建立的过程,叫做化学平衡的移动。
V正≠V逆
V正=V逆≠0
条件改变
平衡1
建立新平衡
破坏旧平衡
V正=V逆≠0


一定时间


有哪些条件能改变化学平衡呢?
不平衡
平衡2
一、化学平衡的移动(含义)
2.2.1浓度对化学平衡的影响(P26)
溶液橙色加深
溶液黄色加深
实验2-5
FeCl3+3KSCN
Fe(SCN)3+3KCl
(血红色)
(1)加少量FeCl3溶液:
加少量KSCN溶液:
(无色)
(黄色)
(无色)
(2)加少量NaOH溶液:
有红褐色沉淀生成,
溶液红色变浅
红色加深
红色也加深
实验2-6
实验结论:增大反应物或降低生成物浓度,反
应向正反应方向移动;
增大生成物或降低反应物浓度,反
应向逆反应方向移动;
原因及图像
增大反应物的浓度,
V正
>
V逆,平衡向正反应方向移动;
讨论并练习:

①增大反应物的浓度(已分析)
②减小生成物的浓度
③减小反应物的浓度
④增大生成物的浓度
时,化学平衡将怎样移动?
速率-时间关系图?
①改变固态或纯液态物质的量并不影响V正、V逆的大小,
所以化学平衡不移动。
②只要是增大浓度(反应物浓度或生成物浓度)新平衡
状态下的反应速率一定大于原
平衡状态;减小浓度,
新平衡状态下的速率一定小于原平衡状态。
③反应物有两种或两种以上,
增加一种物质的浓度,
该物
质的平衡转化率降低,
而其他物质的转化率提高。
④只改变反应物或生成物的浓度后,速率-时间图象是
连续的。
注意事项:
NH3%随着压强的增大而增大,即平衡向正反应的方向移动。
实验
数据:
解释:
说明:增大压强,正逆反应速率均增大,但增大倍数
不一样,平衡向着体积缩小的方向移动
加压
体积缩小
浓度增大
正反应速率增大
逆反应速率增大
v正>v逆
平衡向正反应方向移动。
归纳结论:
2.2.2
压强对化学平衡的影响
压强(MPa)
1
5
10
30
60
100
NH3
%
2.0
9.2
16.4
35.5
53.6
69.4
增大压强对下列两个化学平衡的影响图象分析
t1
t2
t3
t2
气体化学计量数之和:大的大增、小的小增;
t1
(3)对于反应前后的
可逆反应,改变压
强,v(正)、v(逆)会同等程度的改变,但不能
使化学平衡移动
(2)反应前后
的可逆反应
增大压强,使化学平衡向气体总物质的量缩小
方向移动
减小压强,使化学平衡向气体总物质的量增大
方向移动
总结3
(1)压强对化学平衡的影响其实质是浓度对化学
平衡的影响
这时容器内压强增大,但各反应气体的浓度并未变化,速率也没有变化,所以不能使化学平衡移动
(3)无气体参加或生成的可逆反应,压强改
变,不能使化学平衡移动
(4)在反应体积不变的情况下,充入惰性气
体,化学平衡是否移动?(共12张PPT)
第二章
化学反应速率与化学平衡
第3节
化学平衡
第6课时
等效平衡
化学平衡状态的特点:
①逆
②动
③等
④定
⑤变
⑥同
同:对于同一可逆反应,在同一条件下,无论反应从正反应开始还是从逆反应开始或从中间态开始,以一定的配比投入反应物,则可以达到相同的平衡状态。
根源:平衡常数不变
相同条件下的同一可逆反应,无论反应从正反应开始还是从逆反应开始,或是从中间态(既有反应物又有生成物的状态)开始,起始时加入的各物质的量不同,但达到化学平衡时,各种物质的物质的量分数(非浓度)相同,这样的平衡称之为等效平衡。
一、等效平衡
例1:对于合成氨反应:N2+3H2 
2NH3,在相同温度、相同容积的密闭容器中,按A─D四种情况分别加入下述物质:
   N2 
H2 
 
NH3
A
1mol
3mol
0mol
B
0mol
0mol
2mol
C
0.5mol
1.5mol
1mol
D
1mol
3mol
2mol
恒温、恒容下,一定时间后分别达到化学平衡状态。则A—D四种情况的平衡混合气中NH3体积分数相等的是

二、等效平衡的不同情况(恒温恒容)
NH3质量分数:ω
NH3质量分数:ω
NH3质量分数:ω
结论一:在反应前后系数变化的反应,在恒温恒容条件下,各物质起始的量相当才等效,不相当不等效。
可逆反应:2SO2(g)+O2
(g)
2SO3(g)
,在相
同温度、固定容积的相同密闭容器中,分别按下列
配比放入起始物质,恒温恒容条件下,能达到等效
平衡的是


A
2.0molSO3
B
2.0molSO2+
1.0molO2
C
1.0molSO2+
0.5molO2+1.0molSO3
D
3.0molSO2+1.0molO2+1.0molSO3
A、B、C
极限法
HI质量分数:ω
结论二:在反应前后系数无变化的反应,在恒温恒容条件下,各物质起始的量成比例就等效。
HI质量分数:ω
2molI2+
2molH2
HI质量分数:ω
例2:t℃时容积为VL的甲、乙两容器,甲中充入1molI2蒸气和1molH2,乙中充入2molI2蒸气和2molH2,恒温、恒容条件下达到平衡,测得甲、乙容器中HI的体积分数分别为a%、b%,则a%
b%(填“>”、“<”或“=”)。
三、恒温恒压
NH3质量分数:ω
NH3质量分数:ω
NH3质量分数:ω
结论三:在恒温恒压条件下,各物质起始的量成比例才等效,不成比例不等效。











恒温、恒压:相同反应物投料比相等,则平衡等效。
SO2质量分数:ω
SO2质量分数:ω
SO2质量分数:ω
SO2质量分数:ω
练习3:在四个密闭容器中,分别充入表中四种配比气体,发生下列反应:
2A(g)
+
B(g)
3C(g)
+
D(g),在同温、同压(且恒压)下达到平衡:
其中平衡状态完全相同的容器是

1、2、3、4
不同条件下的等效平衡对物质投料量的要求有两种:
1、恒温、恒容条件下:
①左右系数总数不等时,物质投料转化为同一方向的物质的量必须相等;
②左右系数总数相等时,物质投料转化为同一方向的物质的量之比必须相等。
2、恒温、恒压条件下,物质投料转化为同一方向的物质的量必须与已知投料量成相同比例。(共6张PPT)
第二章
化学反应速率与化学平衡
第3节
化学平衡
第6课时
化学平衡常数
一、平衡转化率
用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观,常用平衡转化率a
来表示反应限度。
反应物A的平衡转化率(该条件最大转化率)可表示:
达到平衡后各物质的浓度变化关系,在计算中注意:
(2)生成物:平衡浓度=初始浓度+转化浓度
如:生成物D:
c平(D)
=
c0(D)
+△c(D)
(3)各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中相应的化学计量数之比。如:△c(A):△c(D)=a:d
(1)反应物:平衡浓度=初始浓度-转化浓度
如:反应物A:
c平(A)=c0(A)
-
△c(A)
二、有关化学平衡常数的计算
对于反应:
aA(g)
+
bB(g)
cC
(g)
+
dD
(g)
(1)已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平衡转化率
例1:对于反应2SO2(g)+
O2(g)
2SO3(g)
,若在一定温度下,将0.1mol的SO2(g)和0.06mol
O2(g)注入一体积为2L的密闭容器中,当达到平衡状态时,测得容器中有0.088mol的SO3(g)试求在该温度下(1)此反应的平衡常数。(2)求SO2(g)和O2(g)的平衡转化率。
注:温度一定时,对于一个化学反应,平衡常数虽然一定,但不同的反应物的平衡转化率可能不同。不能脱离具体的反应物谈平衡转化率。
评析:一般思路——先列出化学反应中各物质的“起始量、转化量、平衡量”(三段式),求出各物质的平衡浓度,再代入平衡常数公式求解。
(1)6722.22,(2)88%,73.3%
(2)已知平衡转化率和初始浓度求平衡常数
例2:反应SO2(g)+
NO2(g)
SO3(g)+NO(g)
,若在一定温度下,将物质的量浓度均为2mol/L的SO2(g)和NO2(g)注入一密闭容器中,当达到平衡状态时,测得容器中SO2(g)的转化率为60%,试求:在该温度下。
(1)此反应的浓度平衡常数。
(2)若SO2(g)
的初始浓度增大到3mol/L,则SO2转化率变为多少?
(答案:
(1)K=2.25;
(2)
47.7%)
(3)已知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率。
例3:
在2L的容器中充入
1mol
CO和
1mol
H2O(g),发生反应:CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)
800℃时反应达平衡,若k=1.求:
(1)CO的平衡浓度和转化率。
(2)若温度不变,上容器中充入
的是1mol
CO和
2mol
H2O(g),
CO的平衡浓度和转化率是多少。
(3)若温度不变,要使CO的转化率达到90%,在题干的条件下还要充入
H2O(g)
物质的量为多少。
0.25mol/L
50%
0.17mol/L
66.7
%
8mol