6化学平衡常数和平衡转化率

1、什么是可逆反应？2、对可逆反应来说，反应物能否全部转化为产物？为什么？tv0时间反应速率V（逆）V（正）化学平衡状态aA+bBcC+dDV（正）=V（逆）一定条件下可逆反应进行的最大限度。化学平衡状态，就是在一定条件下可逆反应里，当正反应速率与逆反应速率相等时，反应混合物中各组成成分的百分含量保持不变的状态。1、定义：强调四点条件：一定条件（温度、浓度与压强）本质：正反应速率=逆反应速率现象：各组分百分含量(或质量)、浓度（或体积分数）等保持不变对象：可逆反应一、化学平衡状态的概念与特征2、化学平衡状态的特征(2)动：动态平衡（正逆反应仍在进行）(3)等：正反应速率=逆反应速率≠0(4)定：反应混合物中各组分的浓度保持不变，各组分的百分含量一定。(5)变：条件变化，化学平衡状态将被破坏,直到在新的条件下建立新的平衡。(1)逆：研究对象可逆反应。化学平衡状态的判断：举例反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)混合物体系中各成分的含量①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定②各物质的质量或各物质的质量分数一定③各气体的体积或体积分数一定④总压强、总体积、总物质的量一定正、逆反应速率的关系①在单位时间内消耗了mmolA同时生成mmolA，即v正=v逆②在单位时间内消耗了nmolB同时生成pmolC，均指v正③vA:vB:vC:vD=m:n:p:q，v正不一定等于v逆④在单位时间内生成了nmolB，同时消耗qmolD，因均指v逆平衡平衡平衡不一定平衡不一定不一定不一定举例反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)压强（恒容）①m+n≠p+q时，总压强一定（其他条件一定）②m+n=p+q时，总压强一定（其他条件一定）混合气体的平均分子量①一定时，只有当m+n≠p+q时，②一定，但m+n=p+q时温度任何化学反应都伴随着能量变化，在其他条件不变的条件下，体系温度一定时体系的密度ρ密度一定平衡不一定Mr平衡不一定平衡不一定【例3】能够说明N2+3H22NH3反应在密闭容器中已达到平衡状态的是：①容器内N2、H2、NH3三者共存②容器内N2、H2、NH3三者浓度相等③容器内N2、H2、NH3的浓度比恰为1:3:2④tmin内生成1molNH3同时消耗0.5molN2⑤tmin内，生成1molN2同时消耗3molH2⑥某时间内断裂3molH-H键的同时，断裂6molN-H键⑦容器内质量不随时间的变化而变化⑧容器内压强不随时间的变化而变化⑨容器内密度不再发生变化⑩容器内的平均相对分子质量不再发生变化⑤⑥⑧⑩1.在一定温度下，向aL的密闭容器中加入1molX气体和2molY气体，发生如下反应：X(g)+2Y(g)2Z(g)，此反应达到平衡的标志是A、容器内压强不随时间变化B、容器内各物质的浓度不随时间变化C、容器内X、Y、Z的浓度之比为1：2：2D、单位时间内消耗0.1molX同时生成0.2molZAB【练习】2、一定温度下在容积恒定的密闭容器中进行反应A(s)+2B(g)C(g)+D(g),当下列物理量不发生变化时，能表明该反应达到平衡的是：①混合气体的密度②容器内气体的压强③混合气体总物质的量④B的物质的量浓度A、①④B、②③C、②③④D、只能④A3、在一定温度下，向aL的密闭容器中加入2molNO2(g)发生如下反应：2NO2(g)2NO(g)+O2(g)，不能作为此反应达到平衡的标志的是A、混合气体的密度不再变化B、混合气体的颜色不再变化C、混合气体的相对分子质量不再变化D、容器内的压强不再变化A温度（K）序号初始浓度（mol/L）平衡浓度（mol/L）C0(H2)C0(I2)C0(HI)[H2][I2][HI]698.6①0.010670.0119600.0018310.0031290.01767②0.011350.00904400.0035600.0012500.01559③0.011340.00751000.0045650.0073780.01354④000.0044890.00047980.00047980.003531⑤000.0106900.0011410.0011410.008410798.6⑥0.0113500.00904000.0045600.0019500.008590⑦000.016550.0033900.0033900.009770⑧000.012580.0025800.0025800.007420][][][222IHHI【交流.研讨】测量获得反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)，在698.6K或798.6K时各物质的初始浓度和平衡浓度，结果如下表54.5054.4354.1654.338.2988.3068.271讨论（1）这5种状态的K值有什么特点？（2）K值与反应开始的方向有关吗？K值与反应的初始浓度或平衡浓度有关吗？K与什么有关？（3）K值的大小与H2(g)+I2(g)2HI(g)反应的限度有什么关系？54.62根据表中的数据计算出平衡时的值，并分析其中规律。2c(HI)c(H2)·c(I2)通过分析实验数据得出：(1)温度不变时，为常数用K表示,K=54.4；(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平衡无关即与平衡建立的过程无关。2c(HI)c(H2)·c(I2)•不管H2,I2和HI的初始浓度是多大，只要保持反应体系的温度不变，达到化学平衡状态后，就为常数。————[HI]2[H2][I2]我们通常把这个常数称为化学平衡常数在一定温度下，某个可逆反应达到平衡时，产物浓度系数次方的乘积与反应物浓度系数次方的乘积之比是一个常数。这个常数称为化学平衡常数对于一般的反应aA+bBcC+dD当温度一定，达到化学平衡时，其平衡常数表达式：K=————[C]c[D]d[A]a[B]b二、化学平衡常数使用平衡常数应注意的问题（1）必须达到平衡状态。（2）平衡常数表示反应进行的程度，不表示反应的快慢。1)如果反应中有固体和纯液体参加，它们的浓度不应写在平衡关系式中，因为它们的浓度是固定不变的，化学平衡关系式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度。如:CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l)注意：书写平衡常数关系式的规则K=c(CO2)K=c(CO)/[c(CO2)·c(H2)]再如:稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度也不必写在平衡关系式中，如：Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+K=c(CrO42-)2c(H+)2/c(Cr2O72-)又如：非水溶液中的反应，如有水生成或有水参加反应，此时水的浓度不可视为常数，必须表示在平衡关系式中。如酒精和醋酸的液相反应C2H5OH+CH3COOHCH3COOC2H5+H2OK=c(CH3COOC2H5)c(H2O)/(c[C2H5OH]c[CH3COOH])拓展练习1mol·L-1[NH3][N2]1/2[H2]3/2[NH3]2[N2][H2]3[N2][H2]3[NH3]2[NH4+][OH-][NH3·H2O][CO2][CO][Ag+][Cl-](mol·L-1)2反应K单位11/2N2(g)＋3/2H2(g)NH3(g)(mol/L)—12N2（g）＋3H2(g)2NH3(g)(mol/L)—232NH3(g)N2(g)＋3H2(g)(mol/L)24NH3·H2O(aq)NH4＋(aq)＋OH—(aq)5FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)6AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl—(aq)问题：通过上面的练习，你在书写平衡表达式时有了哪些发现？例N2(g)+3H2(g)2NH3(g)K1=1.601051/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g)K2=3.87102K1K2，K1=K22同一化学反应，可以用不同的化学反应式来表示，用不同的化学反应方程式表示时，其对的平衡常数的表达式亦不同，但它们之间相互关联。•1、对于一个反应，其平衡常数的表达式是唯一的吗？平衡常数的表达式与哪些因素有关？•2、对于一个反应，正、逆反应的平衡常数之间有何关系？•3、如果浓度的单位是mol/L，将浓度单位代入平衡常数表达式，可得到K的单位。请写出上表中后三个反应的K的单位，并分析K的单位与反应的化学方程式之间有什么关系？在2000K时,反应CO(g)+1/2O2(g）CO2（g）的平衡常数为K1,则相同温度下反应2CO2（g）2CO(g)+O2（g）的平衡常数K2为（）A、1/K1B、K12C、1/K12D、K1-1/2C巩固练习多重平衡规则：若干方程式相加(减)，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积(商)例题:2NO(g)+O2(g)2NO22NO2(g)N2O42NO(g)+O2(g)N2O4(g))O(c)NO(c)NO(ck22221)NO(c)ON(cK22422212242222222423KK)NO(c)ON(c)O(c)NO(c)NO(c)O(c)NO(c)ON(cK•平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。•1、对于同一化学反应，由于书写方式不同，各反应物、生成物的系数不同，平衡常数的表达式就不同。•2、对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数。•3、平衡常数的单位也与化学方程式的表示形式相对应。小结(1)平衡常数K与温度有关，与浓度无关，影响平衡常数的因素、意义及应用(2)平衡常数K值的大小，可推断反应进行的程度。K值越大，表示反应进行的程度越大，反应物的转化率越大；K值越小，表示反应进行的程度越小，反应物的转化率越小。(3)反应的平衡常数与反应可能进行的程度。一般来说，反应的平衡常数K≥105，认为正反应进行得基本完全；K≤10-5则认为这个反应的正反应很难进行(逆反应较完全）。判断反应进行的方向、反应是否达到平衡状态Q=K时，反应已达平衡；QK时，反应逆向进行QK时，反应正向进行；浓度商：对化学反应aA+bB≒cC+dD的任意状态Q=————cC(C)cd(D)ca(A)cb(B)在温度一定时，Qc与Ｋc相比较，可知反应进行的方向．具体方法如下：练习１：已知CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H28000C，K=1试推导在下列浓度下反应进行的方向序号CO/mol.L-1H2O/mol.L-1CO2/mol.L-1H2/mol.L-1反应进行方向１0.30.50.40.4２1.00.30.50.6３0.81.60.71.7向逆平衡向正综合练习•1.298K时，向某密闭容器中充入N2、O2，发生反应N2(g)+O2(g)2NO(g)达到平衡。•①写出该反应的平衡常数表达式；•②若298K时，K=1×10-30，测得平衡时N2与O2的浓度均为1mol/L，试求NO的平衡浓度；•③保持温度不变，测得反应进行的某一时刻，N2、O2、NO浓度分别为10mol/L、10mol/L、1×10-5mol/L，此时该反应是否达到平衡状态？若要达到平衡，反应应向方向进行gkxx精品课件三、平衡转化率a(A)=———————————x100%A的初始浓度—A的平衡浓度A的初始浓度=————————x100%C0(A)—[A]C0(A)aA+bBcC+dD方法导引有关化学平衡的计算在化学平衡的计算中，平衡浓度的计算是非常关键的环节。通常将反应物转化的量设为x,利用已知数据找到关于x的等量关系，然后列方程求解。例如，本题的解题思路为:（1）设反应物转化的量为x；（2）用含x的式子表示出各物质的平衡浓度；（3）通过平衡常数表达式列出方程式；（4）求解所列方程。模式mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始量(mol):abpq变化量(mol):mxnxpxqx平衡量(mol):a－mxb－nxpx＋pqx＋q[例题]1200℃时测得反应:H2（g）+CO2（g）H2O（g）+CO（g）的平衡常数K为2.25。若反应从H2（g）和CO2（g）开始，且H2（g）和CO2（g）的初始浓度均为0.0100