第二单元 化学反应方向和限度--化学平衡常数(苏教版选修4)

1、第二单元第二单元 化学反应的方向和限度化学反应的方向和限度第第3课时课时专题专题2 2 化学反应速率与化学平衡化学反应速率与化学平衡化学平衡状态时各反应物和生成物的浓度间的定量关系化学平衡状态时各反应物和生成物的浓度间的定量关系2NO2(g) N2O4(g)表表2-6 NO2(g)N2O4(g)平衡体系中各物质的物质的量浓度（平衡体系中各物质的物质的量浓度（25）起始浓度起始浓度(mol/L)平衡浓度平衡浓度(mol/L)平衡浓度关系平衡浓度关系c (NO2)c (N2O4)c (NO2)c (N2O4)2.0010-206.3210-36.8410-33.0010-208.0010-31.1

2、010-202.0010-29.4610-31.5210-200.1002.2810-28.8610-2c (N2O4)c (NO2)c (N2O4)c (NO2)21.081.381.721021.711021.611.701023.891.701021.填写下表中的空格填写下表中的空格2.分析表中数据，总结归纳化学平衡状态时各反应物分析表中数据，总结归纳化学平衡状态时各反应物和生成物的浓度间的定量关系和生成物的浓度间的定量关系2.数学表达式：数学表达式：1.定义：定义：在一定温度下，可逆反应达到化学平衡时，生在一定温度下，可逆反应达到化学平衡时，生成物以反应分子数为次幂的浓度的乘积与反应成

3、物以反应分子数为次幂的浓度的乘积与反应物以反应分子数为次幂的浓度的乘积之比为一物以反应分子数为次幂的浓度的乘积之比为一个常数，这个常数叫化学平衡常数个常数，这个常数叫化学平衡常数对于一般的可逆反应对于一般的可逆反应：aA+bB cC+dDK =c (C)c (D)cdc (A)c (B)abK = c(CO2)K =c(CO) c(H2)c(H2O)稀溶液中有水参加反应时，不写水的浓度稀溶液中有水参加反应时，不写水的浓度 Cl2 + H2O HCl + HClO同一可逆反应，可以用不同的化学方程式表示同一可逆反应，可以用不同的化学方程式表示，例：，例： N2O4(g) 2NO2(g) 2NO2

4、(g) N2O4(g)K = c(NO2) c(N2O4)2K = c(N2O4)c(NO2) 2K = 1/KK =c(HCl) c(HClO)c(Cl2) 如果反应中有如果反应中有参加时，不写它们的浓度参加时，不写它们的浓度 例如：例如：CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g)3.3.影响平衡常数的因素影响平衡常数的因素与反应物的与反应物的无关；无关；与与的大小无关；的大小无关；与反应有无与反应有无无关；无关；只与只与有关。有关。表表2-8 N2(g)3H2 (g) 2NH3 (g)(正反应正反应放热放热)的平衡常数与温度的关

5、系的平衡常数与温度的关系T/K373473573676773K3.351091.001072.451051.881042.99103 CO(g)H2O (g) CO2 (g)+ H2 (g) (正反应正反应吸热吸热)的平衡常数与温度的关系的平衡常数与温度的关系T/K373473573676773K1.8610-52.2 10-43.8 10-33.2710-20.15升高温度，放热反应升高温度，放热反应K K减小，吸热反应减小，吸热反应K K增大增大K值越大，反应进行的程度越大（越完全）。值越大，反应进行的程度越大（越完全）。 当当K107 时，可以认为反应完全，反应为时，可以认为反应完全，反

6、应为不可逆反应不可逆反应K值越小，反应进行的程度越小（越不完全）值越小，反应进行的程度越小（越不完全） 。 当当K10-7 时，可以认为未发生反应，反应不能进行时，可以认为未发生反应，反应不能进行表示可逆反应进行的程度表示可逆反应进行的程度( (即反应的限度即反应的限度) )表表2-7 2-7 卤化氢生成反应的平衡常数卤化氢生成反应的平衡常数(25)(25)8.67102H2I22HI1.911019H2Br22HBr2.571033H2Cl22HCl6.51095H2F22HF平衡常数平衡常数K化学方程式化学方程式某反应物的转化率某反应物的转化率()=该反应物已转化的量该反应物已转化的量该反

7、应物的起始总量该反应物的起始总量100%该反应物的起始浓度该反应物的平衡浓度该反应物的起始浓度该反应物的平衡浓度该反应物的起始浓度该反应物的起始浓度100%反应的反应的下反应进行的限度。下反应进行的限度。反应的反应的则表示在则表示在下反应进行的限度。下反应进行的限度。【例例1】某温度下，向某温度下，向10L真空容器中注入真空容器中注入1.00mol H2和和1.00mol I2(g)，反应平衡后，反应平衡后I2(g)的浓度为的浓度为0.0200mol/L。试。试求该温度下反应求该温度下反应H2 (g) I2(g) 2HI (g) 的平衡常数。的平衡常数。H2 (g) I2(g) 2HI (g)

8、解：解：各物质的起始浓度各物质的起始浓度(mol/L)0.1000.1000各物质的平衡浓度各物质的平衡浓度(mol/L)0.02000.02000.160K c2 (HI) c (H2) c (I2)(0.160)2(0.0200)264.0答：答：平衡常数为平衡常数为64.0【例例2】在一密闭容器中，在一密闭容器中，CO和和H2O混合加热到混合加热到800达到达到下列平衡：下列平衡：CO(g)H2O (g) CO2 (g)+ H2 (g) K=1.00若反应开始时若反应开始时CO和和H2O的浓度分别为的浓度分别为0.200mol/L和和1.00 mol/L 。求反应达到平衡时。求反应达到平

9、衡时CO转化为转化为CO2的转化率。的转化率。CO(g)H2O (g) CO2 (g)+ H2 (g)解：解：各物质的起始浓度各物质的起始浓度(mol/L)0.2001.000 0各物质的平衡浓度各物质的平衡浓度(mol/L)1.00-x0.200-xx x1.00答：答：平衡时平衡时CO转化为转化为CO2的转化率为的转化率为83.0%设达到平衡时被转化的设达到平衡时被转化的CO的浓度为的浓度为x mol/LK c(CO2) c (CO) c (H2O) c(H2)x2(0.200-x)(1.00-x)解方程得解方程得 x x0.1660.166CO转化为转化为CO2的转化率为的转化率为0.1

10、660.1660.2000.200100%83.0%计计算算常常用用关关系系式式(1) 反应物的平衡浓度反应物的平衡浓度 = 起始浓度起始浓度 消耗浓度消耗浓度(2) 生成物的平衡浓度生成物的平衡浓度 = 起始浓度起始浓度 + 生成浓度生成浓度某反应物的转化率某反应物的转化率()=该反应物已转化的量该反应物已转化的量该反应物的起始总量该反应物的起始总量100%(3)（4）恒温恒容下：）恒温恒容下：P平平P始始n平平n始始（5）恒温恒压下：）恒温恒压下：V平平V始始n平平n始始(6)克拉贝龙方程：克拉贝龙方程： PV = nRT(7)混合气体平衡相对分子质量：混合气体平衡相对分子质量： M =m

11、总总n总总思路和方法：思路和方法：对于可逆反应对于可逆反应：mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)n起始起始(mol)n变化变化(mol)n平衡平衡(mol)a b 0 0mx nx px qxa-mx b- nx px qx若已知若已知A 的的转化率转化率为为，则有：，则有：mxa100%= 若已知若已知D 的的体积分数体积分数为为%，则有：，则有：qxa-mx+b-nx+px+qx100% = %若已知起始和平衡时的若已知起始和平衡时的压強压強，则有：，则有：a+ba-mx+b-nx+px+qxP起起P平平=若已知平衡时混合气体的若已知平衡时混合气体的平均相对分子质量平均相

12、对分子质量，则有：，则有：aMA+bMBa-mx+b-nx+px+qxM =平平衡衡三三步步曲曲1.在一定温度下，将等物质的量在一定温度下，将等物质的量A和和B充入一密充入一密闭容器中，发生如下反应：闭容器中，发生如下反应：A(g)+2B(g) 2C(g)，反应达到平衡时，若，反应达到平衡时，若A和和B的物质的量的物质的量之和与之和与C相等，则此时相等，则此时A的转化率为的转化率为( ) A50 % B60 % C40 % D70 % 2.将气体将气体A放入密闭容器中，在一定温度时反放入密闭容器中，在一定温度时反应：应： 2A(g) B(g)+nC(g)达到平衡时，压达到平衡时，压强增大强增大

13、m%，测得，测得A的转化率也为的转化率也为m%，则，则n的的值为（值为（ ） A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 【巩固练习巩固练习】3.在一个固定体积的密闭容器中，放入在一个固定体积的密闭容器中，放入3LX和和2LY,在在一定条件下反应：一定条件下反应：4X(气气)+3Y(气气) 2Q(气气)+nR(气气)达到平衡后，容器达到平衡后，容器内温度不变，容器内压强比原来增加内温度不变，容器内压强比原来增加5%,X的浓度减小的浓度减小1/3，则反应方程中的，则反应方程中的n值为值为( ) A. 5 B.3 C. 6 D. 24.在一定体积的密闭容器中加入在一定体积的密闭容器中加入1molA气体

14、和气体和nmolB气体，按下式反应生成气体气体，按下式反应生成气体C：A(g) + nB(g) mC(g)，反应达到平衡时测得，反应达到平衡时测得A的转的转化率为化率为50%，在同温同压下平衡时气体的密度是反应，在同温同压下平衡时气体的密度是反应前的前的4/3，则，则n和和m的数值可能是的数值可能是( ) A.n=3,m=3; B.n=2,m=3; C.n=3,m=2; D.n=1,m=1CDC在一定温度下，向容积不变的密闭容在一定温度下，向容积不变的密闭容器中通入器中通入8 mol SO2和和4 molO2后，容器后，容器中的压强为中的压强为3.03105 Pa，经一段时间后，经一段时间后，反应达到平衡，测得容器中的压强为反应达到平衡，测得容器中的压强为2.22105Pa，试计算平衡时，试计算平衡时SO2的物质的物质的量和转化率。的量和转化率。 1.6mol，80%6.6.在标准状况下，在标准状况下，l molAl molA气体发生如下反应：气体发生如下反应：2A2A（g g） B B（g g）xCxC（g g）；达到平衡时，在混合气中；达到平衡时，在混合气中A A的体积分数为的体积分数为58.658.6，混合气的