化学平衡第一课时2014

1、第三节化学平衡第二章第二章 化学反应速率与化学平衡化学反应速率与化学平衡第一课时学习目标定位1.1.通过溶解和结晶过程的分析，了解化学反应的通过溶解和结晶过程的分析，了解化学反应的可逆性。可逆性。2.2.通过化学平衡状态的建立过程，知道化学平衡通过化学平衡状态的建立过程，知道化学平衡是一种动态平衡，理解并会判断化学平衡状态的是一种动态平衡，理解并会判断化学平衡状态的标志。标志。 学习重难点：学习重难点：化学平衡的建立及可逆反应达平衡的标志。化学平衡的建立及可逆反应达平衡的标志。2.下列反应是可逆反应吗？下列反应是可逆反应吗？2H2O 2H2+O2和和2H2+O2 2H2OSO2+H2O=H2S

2、O3和和H2SO3 = SO2+H2ON2+3H2 2NH3和和2NH3 N2+3H2电解电解点燃点燃 1.1.可逆反应可逆反应: :在相同条件下同时向正、反两个方向进行在相同条件下同时向正、反两个方向进行的反应的反应.v特点：反应物不能全部转化为产物，只能进特点：反应物不能全部转化为产物，只能进 行到一定程度；且反应物与生成物共存。行到一定程度；且反应物与生成物共存。二二.化学平衡化学平衡密闭容器中进行反应：密闭容器中进行反应：X2(g)+3Y2(g) 2Z(g),X2、Y2、Z的起始浓度分别为的起始浓度分别为0.2molL-1、0.6molL-1、0.4molL-1，平衡时下列数据一定不正

3、确的是（，平衡时下列数据一定不正确的是（ ）A.X2为为0.4molL-1，Y2为为1.2molL-1 B.Y2为为1.0molL-1C.X2为为0.3molL-1，Z为为0.2molL-1 D.Z为为0.7molL-1A什么是化学平衡状态？什么是化学平衡状态？2.2.化学平衡状态：化学平衡状态：逆逆逆逆等等动动 0定定变变一定条件下，可逆反应的一定条件下，可逆反应的正、逆反应速率相等正、逆反应速率相等，反应物和生成物反应物和生成物浓度或质量浓度或质量保持恒定不变的状保持恒定不变的状态。态。2SO2+ O2 2SO3D在一定条件下，某容器中充入在一定条件下，某容器中充入N2和和H2合成合成NH

4、3 ,以下叙述错误的是（以下叙述错误的是（ ）A.开始反应时，开始反应时， 最大，最大， 为零为零B.随反应的进行，随反应的进行，逐渐减小，最后为零逐渐减小，最后为零C.随反应的进行，随反应的进行，逐渐增大，最后恒定逐渐增大，最后恒定D.随反应的进行，随反应的进行，逐渐减小，最后逐渐减小，最后 与与相等且都保持恒定相等且都保持恒定B BADAD怎样理解怎样理解v v( (正正)= )= v v( (逆逆) )？ 【例例】 在一定温度下在一定温度下, ,可逆反应可逆反应A(A(气气)+3B()+3B(气气) 2C() 2C(气气) )达到平衡的标志达到平衡的标志是（）是（）A.CA.C的生成速率

5、与的生成速率与C C分解的速率相等分解的速率相等 B.B.单位时间生成单位时间生成n nmolA,molA,同时生成同时生成3 3n nmolBmolBC.C.单位时间生成单位时间生成B B的速率的速率, ,与生成与生成C C的速率的速率 相等（数值）相等（数值）D.D.单位时间生成单位时间生成n nmolA,molA,同时生成同时生成2 2n nmolCmolCABCD异边同向异边同向ACAC【例例2 2】下列说法可以证明反应下列说法可以证明反应 N N2 2+3H+3H2 2 2NH 2NH3 3 已达平衡状态的是已达平衡状态的是( )( )A.1A.1个个NNNN键断裂的同时键断裂的同时

6、, ,有有3 3个个H HH H键形成键形成B.1B.1个个NNNN键断裂的同时键断裂的同时, ,有有3 3个个H HH H键断裂键断裂C.1C.1个个NNNN键断裂的同时键断裂的同时, ,有有6 6个个N NH H键断裂键断裂D.1D.1个个NNNN键断裂的同时键断裂的同时, ,有有6 6个个N NH H键形成键形成A A怎样理解怎样理解反应混合物中各组分的浓度保持不变反应混合物中各组分的浓度保持不变【例例3 3】下列说法中可以充分说明反应下列说法中可以充分说明反应: : P(P(气气)+Q()+Q(气气) R() R(气气)+S()+S(气气) , ) , 在恒温下已在恒温下已达平衡状态的

7、是（）达平衡状态的是（） (A) P(A) P、Q Q、R R、S S的浓度不再变化的浓度不再变化 (B) P(B) P、Q Q、R R、S S的分子数比为的分子数比为1:1:1:11:1:1:1 (C) (C)反应容器内反应容器内P P、Q Q、R R、S S共存共存 (D)(D)反应容器内总物质的量不随时间而变化反应容器内总物质的量不随时间而变化 P( P(气气)+Q()+Q(气气) R() R(气气)+S()+S(气气)?)?【例例4 4】在一定温度下的恒容容器中在一定温度下的恒容容器中, ,当下列当下列物理量不再发生变化时物理量不再发生变化时, ,表明反应表明反应: : A(A(固固)

8、+3B()+3B(气气) 2C() 2C(气气)+D()+D(气气) )已达平衡状已达平衡状态的是（其中只有态的是（其中只有B B气体有颜色气体有颜色)( )( )A.A.混合气体的压强混合气体的压强 B.B.混合气体的密度混合气体的密度C.C.气体的平均分子量气体的平均分子量 D.D.气体的颜色气体的颜色BCDBCD怎样理解怎样理解平衡与体系特征物理量的关系平衡与体系特征物理量的关系？ A(s)+3B(g) A(s)+3B(g) 2C(g)+D(g)?2C(g)+D(g)? 对于不同类型的可逆反应，某一物理量不对于不同类型的可逆反应，某一物理量不变是否可作为平衡已到达的标志，取决于该物变是否

9、可作为平衡已到达的标志，取决于该物理量在平衡到达前（反应过程中）是否发生变理量在平衡到达前（反应过程中）是否发生变化。若是则可；否则，不行。化。若是则可；否则，不行。注意注意变化量不再变即达平衡变化量不再变即达平衡3.3. 化学平衡的判断化学平衡的判断(2) 定定(1)等：等： V(正正)=V(逆逆)气体的密度气体的密度或或平均相对分子质量、平均相对分子质量、气体总物质的量、体系总压强不变气体总物质的量、体系总压强不变同一物质：同一物质：V(生成生成)=V(消耗消耗)不同物质：不同物质： V(正正)：V(逆逆)=计量数比计量数比 各组分的质量、物质的量、浓度、各组分的质量、物质的量、浓度、百分

10、含量、体系的颜色、体系温度不变百分含量、体系的颜色、体系温度不变因情况而异因情况而异取决于取决于“达平衡前后该量是否变化达平衡前后该量是否变化”变化量不再变即达平衡变化量不再变即达平衡几个常用公式几个常用公式【例例5 5】 在一定温度下在一定温度下, ,下列叙述下列叙述不是不是可逆反应可逆反应A(A(气气)+3B()+3B(气气) 2C() 2C(气气)+2D()+2D(固固) )达到平衡的达到平衡的标志的是：标志的是：C C的生成速率与的生成速率与C C的分解速率相等的分解速率相等 单位时间内生成单位时间内生成amolA,amolA,同时生成同时生成3amolB 3amolB A A、B B

11、、C C的浓度不再变化的浓度不再变化A A、B B、C C的分压强不再变化的分压强不再变化混合气体的总压强不再变化混合气体的总压强不再变化混合气体的物质的量不再变化混合气体的物质的量不再变化单位时间内消耗单位时间内消耗amolA,amolA,同时生成同时生成 3amolB3amolBA A、B B、C C、D D的分子数之比为的分子数之比为1:3:2:21:3:2:2思考与练习（1 1）混合气体的颜色不再改变）混合气体的颜色不再改变 （ ）（2 2）混合气体的平均相对分子质量不变）混合气体的平均相对分子质量不变( ( ）（3 3）混合气体的密度不变）混合气体的密度不变 （ ）（4 4）混合气体

12、的压强不变）混合气体的压强不变 （ ）（5 5）单位时间内消耗）单位时间内消耗2nmolNO2nmolNO2 2的同时生成的同时生成 2nmolO 2nmolO2 2 （ ） (6) O(6) O2 2气体的物质的量浓度不变（气体的物质的量浓度不变（ ）在固定体积的的密闭容器中发生反应：在固定体积的的密闭容器中发生反应： 2NO + O2NO + O2 2 2NO2NO2 2 该反应达到平衡的标志是：该反应达到平衡的标志是：730.6K 分析下表，你得分析下表，你得出什么结论？出什么结论？(1)(1)温度不变时，温度不变时， 为常数；为常数；(2) (2) 与反应的起始浓度大小无关；与反应的起

13、始浓度大小无关；(3) (3) 与平衡建立的过程无关。与平衡建立的过程无关。 HI2H2 I2 HI2H2 I2 HI2H2 I2 二、化学平衡常数二、化学平衡常数KcKc1 1、定义：、定义：在一定温度下，当一个可逆反在一定温度下，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。（物浓度幂之积的比值是一个常数。（以方以方程式中计量数为幂程式中计量数为幂）2 2、表达式及单位、表达式及单位 K的单位为的单位为(molL-1) n，可以省略！可以省略！ cp (C) c q(D) cm (A) c n(B) K =mA(g)+nB

14、(g) pC(g)+qD(g) 或或K=Cp DqAp Bq注意注意：KcKc只与温度有关系，与只与温度有关系，与过程无关过程无关 表达式中不出现表达式中不出现固体和纯液体的浓度固体和纯液体的浓度练习：试写出下列反应的浓度平衡常数的数学表达式：练习：试写出下列反应的浓度平衡常数的数学表达式： 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)催化剂催化剂)()()(22232OcSOcSOcK)()()(22OHcHcCOcK注意：注意：反应中的固体或纯溶剂不列入平衡常数的表达式中！反应中的固体或纯溶剂不列入平衡常数的表达式中！若干方程式相加若干方程式相

15、加(减减)，则平衡常数相乘（除），则平衡常数相乘（除）2.2. 已知：已知：2NO(g)+O2NO(g)+O2 2(g) 2NO(g) 2NO2 2（g) g) K K1 1 2NO 2NO2 2(g) N(g) N2 2O O4 4(g) (g) K K2 2 则则2NO (g) +O2NO (g) +O2 2(g) N(g) N2 2O O4 4 (g) (g)的平衡常数的平衡常数K=K= N2(g)+ H2(g) NH3(g)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)1. K1K2K1、K2的关系？的关系？K2=K12K2K13.K2K1=1给定反应的正、逆反应的平衡常数互为倒数给定反应的

16、正、逆反应的平衡常数互为倒数方程式加倍，则平衡常数变指数方程式加倍，则平衡常数变指数反应K单位11/2N2(g)+3/2H2(g) NH3(g)2 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)3 2NH3(g) N2(g)+3H2(g)4FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)5 AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)1.对于一个反应，其平衡常数表达式是唯一的吗？对于一个反应，其平衡常数表达式是唯一的吗？表达式与哪些因素有关？表达式与哪些因素有关？3.对于可逆反应，正、逆反应的平衡常数间是什么关系？对于可逆反应，正、逆反应的平衡常数间是什么关系？2.K的单位与化学方程式间有什么关

17、系？的单位与化学方程式间有什么关系？平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关对于给定的反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数对于给定的反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数平衡常数的单位与化学方程式的表示形式一一对应平衡常数的单位与化学方程式的表示形式一一对应【练练1 1】、(2000(2000天津高考）在某温度下，可逆反应：天津高考）在某温度下，可逆反应： mAmA( (g)g)+ +nB(gnB(g) ) pC(gpC(g) + ) + qD(gqD(g) ) 的平衡常数为，下列说法正确的是（的平衡常数为，下列说法正确的是（ ） . .越大，达到平衡时，反应

18、进行的程度越大越大，达到平衡时，反应进行的程度越大 . .越小，达到平衡时，反应物的转化率越大越小，达到平衡时，反应物的转化率越大 . .随反应物浓度改变而改变随反应物浓度改变而改变 . .随温度改变而改变随温度改变而改变平衡常数平衡常数KcKc的意义的意义 可推断反应进行的程度。可推断反应进行的程度。 K K 值越大，值越大，表示反应表示反应正向进行的程度越正向进行的程度越大，大，反应物的反应物的转化率越大；转化率越大；一般来说，一般来说，K 105，认为，认为正反应进行得较完全正反应进行得较完全 K 10-5 认为认为 正反应很难进行正反应很难进行（逆反应较完全）逆反应较完全） 10-5

19、K 105 认为是认为是可逆反应可逆反应例、判断下反应进行的程度例、判断下反应进行的程度N2(g)+O2(g) 2NO(g) K =110-30(298K) 对于可逆反应对于可逆反应: mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g) 反应方向的判断反应方向的判断: Q K,未达平衡，反应逆向进行。未达平衡，反应逆向进行。Q = K, 反应达平衡。反应达平衡。Q K, 未达平衡，反应正向进行。未达平衡，反应正向进行。)()()()(BcAcDcCcQnmqp=浓度商浓度商:浓度商浓度商Qc Qc 表达式和表达式和KcKc相同，意义不同相同，意义不同若升高温度若升高温度, , K 值增大，值增大

20、，例：反应例：反应: :H H2 2(g)+I(g)+I2 2(g) 2HI(g),(g) 2HI(g),起始起始浓度浓度相同，相同，平衡常数与温度平衡常数与温度的关系如下：放热还的关系如下：放热还是吸热？是吸热？温度温度623K698K763K平衡常数平衡常数66 .954.445.9判断反应判断反应H 则正反应是吸热反应；则正反应是吸热反应；若升高温度若升高温度, , K 值减小，值减小， 则正反应是放热反应。则正反应是放热反应。则反应则反应H0 例题例题:高炉炼铁中发生的反应有高炉炼铁中发生的反应有: FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g); H , , =).减小减小否否

21、对于可逆反应达到平衡后各物质的浓对于可逆反应达到平衡后各物质的浓度变化关系，在计算中注意：度变化关系，在计算中注意：（2 2）生成物：平衡浓度）生成物：平衡浓度= =初始浓度初始浓度+ +转化浓度转化浓度 生成物生成物D: c(D)D: c(D) = c= c0 0(D) +(D) +c(D)c(D)（3 3）各物质的转化浓度之比等于它们在化学方）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。程式中相应的化学计量数之比。c(A):c(A):c(D)=a:dc(D)=a:d（1 1）反应物：平衡浓度）反应物：平衡浓度= =初始浓度初始浓度- -转化浓度；转化浓度；反应物反应物A

22、: c(A)A: c(A) =c=c0 0(A) - (A) - c(A)c(A)3 3、与平衡常数有关的计算、与平衡常数有关的计算例题例题1： 450K时往一空容器中通入氮时往一空容器中通入氮N2和和H2，反应达平衡后，反应达平衡后，测得测得c(N2 )=3mol/L，c(H2)=9mol/L， c(NH3)=4 mol/L, 求求K、N2和和H2的起始浓度的起始浓度3 9 4042 65 15K= c(NH3) 2 / c(N2 ) c(H2)3 = (4molL1)2/3molLmolL1 1(9molLmolL1 1)3 =7.310-3molmol 2 2 LL2 2解解: N2 +

23、 3H2 2NH3起始浓度起始浓度/mol/L 反应浓度反应浓度/mol/L 平衡浓度平衡浓度/mol/L 平衡转化率平衡转化率(a)(a)已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平衡转化率衡转化率 例例2 2：对于反应：对于反应2SO2SO2 2(g)+ O(g)+ O2 2(g) 2SO(g) 2SO3 3(g),(g),若在一定温度下，将若在一定温度下，将0.1mol0.1mol的的SOSO2 2(g)(g)和和0.06mol O0.06mol O2 2(g)(g)注入一体积为注入一体积为2L2L的密闭容器中，的密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中有当达

24、到平衡状态时，测得容器中有0.088mol0.088mol的的SOSO3 3(g)(g)试求在该温度下（试求在该温度下（1 1）此反应的平衡常数。）此反应的平衡常数。（2 2）求）求SOSO2 2(g)(g)和和O O2 2(g)(g)的平衡转化率。的平衡转化率。注：温度一定时，对于一个化学反应，平衡常注：温度一定时，对于一个化学反应，平衡常数虽然一定，数虽然一定，但不同的反应物的平衡转化率可但不同的反应物的平衡转化率可能不同能不同。不能脱离具体的反应物谈平衡转化率。不能脱离具体的反应物谈平衡转化率。(b)(b)已知平衡转化率和初始浓度求平衡常数已知平衡转化率和初始浓度求平衡常数例例3:3:反

25、应反应SOSO2 2(g)+ NO(g)+ NO2 2(g) SO(g) SO3 3(g)+NO(g),(g)+NO(g),若在一定温度下，将物质的量浓度均为若在一定温度下，将物质的量浓度均为2mol/L2mol/L的的SOSO2 2(g)(g)和和NONO2 2(g)(g)注入一密闭容器中，注入一密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中当达到平衡状态时，测得容器中SOSO2 2(g)(g)的转的转化率为化率为60%60%，试求：在该温度下（，试求：在该温度下（1 1）此反应）此反应的浓度平衡常数。（的浓度平衡常数。（2 2）若）若SOSO2 2(g) (g) 和和NONO2 2的初的初始浓度

26、均增大到始浓度均增大到3mol/L,3mol/L,则则SOSO2 2转化率变为多转化率变为多少？少？（c）知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率。）知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率。例例4、在、在1200时测得下列反应达平衡时时测得下列反应达平衡时,K=2.25. CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) 。若反应从。若反应从CO2(g)和和H2(g)开始，且开始，且CO2(g)和和H2(g)的初始浓度的初始浓度分别为分别为A、B、C三种情况。试计算三种情况。试计算A情况下各物质情况下各物质的平衡浓度及的平衡浓度及CO2(g)和和H2(g)平衡转化率。平衡转化率。 初始浓度初始

27、浓度ABCCo(H2)mol/L0.01000.01200.0080Co(CO2)mol/L 0.01000.01000.0100将根据将根据B、C组数据计算各物质的平衡浓度和平衡组数据计算各物质的平衡浓度和平衡转化率转化率(),分析结果，得出什么结论？分析结果，得出什么结论？播 放返 回K = CO2H2 / COH2O =(2.0)(2.0) / 2.0(1-)2.0(1-) =2 / (1-)2 = 2.6 = 62 %解解:设设CO的转化率为的转化率为，则，则 CO(g) + H2O (g) CO2 (g) + H2 (g)起始浓度起始浓度/ mol/L 2.0 2.0 0 0变化浓度

28、变化浓度/ mol/L (-2.0) ( -2.0) ( 2.0) ( 2.0)平衡浓度平衡浓度/ mol/L 2.0(1-) 2.0(1-) 2.0 2.0例题、例题、 反应反应CO (g) + H2O (g) CO2 (g) + H2 (g)在在749K达平衡，达平衡，Kc=2.60,求：当求：当CO、H2O (g)的起始浓度都为的起始浓度都为 2.0 mol/L达平达平衡后衡后,CO的转化率的转化率 。练习练习2 2、在密闭容器中，将、在密闭容器中，将NONO2 2加热到某温度时，加热到某温度时，可进行如下反应：可进行如下反应：2NO2NO2 2 2NO+O 2NO+O2 2，在平衡时在

29、平衡时各物质的浓度分别是：各物质的浓度分别是：NONO2 2=0.06mol/L,NO=0.24mol/L,=0.06mol/L,NO=0.24mol/L,OO2 2=0.12mol/L.=0.12mol/L.试求：试求：（1 1）该温度下反应的）该温度下反应的平衡常数。平衡常数。（2 2）开始时）开始时NONO2 2的浓度。的浓度。（3 3） NONO2 2的转化率。的转化率。【练练3 3】、( (上海高考）在一定体积密闭容器中，进行上海高考）在一定体积密闭容器中，进行如下反应：如下反应： COCO2 2(g)+H(g)+H2 2(g) (g) CO(gCO(g) +H) +H2 2O(g)

30、,O(g),其平衡常数和温度其平衡常数和温度t t的关系如下：的关系如下：(1)k(1)k的表达式为：的表达式为：_(2)(2)该反应为该反应为反应（反应（“吸热吸热”或或“放热放热”）(3)(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据（）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据（） . .容器中压强不变容器中压强不变. .混合气体中混合气体中浓度不变浓度不变 .v(H.v(H2 2) )正正=v(H=v(H2 2O)O)逆逆 D.c(COD.c(CO2 2)=)=c(COc(CO) )(4)(4)若若c(COc(CO2 2) .c(H) .c(H2 2)=)=c(COc(CO) .c(H) .c(H2 2O),O),此时温度为此时温度为 。t/C70080083010001200k0.60.91.01.72.6在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)H2(g) CO(g)H2O(g)，其化学平衡常数，其化学平衡常数K与温度与温度t的关系如下：的关系如下：T/70080083010001200K0.60.91.01.72.6（5）某温度下，平衡浓度符合下式：）某温度下，平衡浓度符合下式：c（CO2）c（H2）=c（CO）c（H2O），试判断此时的温度为），试判断此