化学平衡状态及化学平衡常数

1、化学平衡状态及化学平衡常数1第1页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一21、可逆反应定义：在相同条件下同时向正、反两个方向进行的反应称可逆反应。2SO2+O2 2SO33H2+N2 2NH3第2页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一3交流 研讨下列说法是否正确：1、氢气在氧气中燃烧生成水，水在电解时生成氢气和氧气，H2+O2=H2O是可逆反应。2、硫酸铜晶体加热变成白色粉末，冷却又变成蓝色，所以无水硫酸铜结合结晶水的反应是可逆反应。3、氯化铵加热变成氨气和氯化氢气体，两种气体又自发变成氯化铵，氯化铵的分解是可逆反应。第3页，共50页，2022年，5月20

2、日，23点23分，星期一41、可逆反应可逆反应的特点：（1）不能进行到底，有一定限度（2）正反两个方向的反应在同时进行（3）一定条件下，正逆反应达平衡第4页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一51、可逆反应人们利用可逆反应进行化工生产时要同时考虑两个因素：反应进行的速和反应进行的限度。化学反应限度决定原料利用率和产品的产率，因此，研究可逆反应，提高化学反应的限度具有重要意义。第5页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一61、可逆反应例1：在1升容器内，发生2SO2+O2 2SO32体积SO21体积O2500，101KPa,V2O55min后SO26O23S

3、O39110min 后如前几小时后如前？反应停止了吗第6页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一7反应开始V正 V逆到一定时间V正V逆0反应过程中V正减小, V逆增大1、可逆反应在反应过程中的速率变化第7页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一82、化学平衡定义：在一定条件下可逆反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再发生变化，这种状态称为化学平衡状态，简称化学平衡。要点：对象可逆反应 条件一定条件下，V正=V逆 特征各成份的浓度不再变化第8页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一9特点动化学平衡是一种动态

4、平衡 V正V逆0； 定反应混合物中各组成的浓度 保持不变； 变当外界条件（C、P、T）改变 时，V正V逆 ，平衡发生改变 2、化学平衡第9页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一10 同一种物质：该物质的生成速率等于它的消耗速率。 不同的物质：速率之比等于方程式中各物质的计量数之比，但必须是不同方向的速率。化学平衡状态的标志:（1）等速标志，正 = 逆 （本质特征）第10页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一11（2）恒浓标志，反应混合物中各组成成分的浓度保持不变（外部表现）：各组成成分的质量、物质的量、分子数、体积（气体）、物质的量浓度均保持不变。 各组

5、成成分的质量分数、物质的量分数、气体的体积分数均保持不变。 第11页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一12 若反应前后的物质都是气体，且总体积不等，则气体的总物质的量、总压强（恒温、恒容）、平均摩尔质量、混合气体的密度（恒温、恒压）均保持不变。 反应物的转化率、产物的产率保持不变。（2）恒浓标志，反应混合物中各组成成分的浓度保持不变（外部表现）：第12页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一13重要题型判断可逆反应达到平衡状态？能够说明N2 + 3H2 2NH3反应在密闭容器中已达到平衡状态的是 ：容器内N2、H2、NH3三者共存 容器内N2、H2、NH

6、3三者浓度相等 容器内N2、H2、NH3的浓度 比恰为1:3:2第13页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一14 某时间内断裂3molH-H键的同时，断裂6molN-H键容器内质量不随时间的变化 而变化t min内生成1molNH3同时消耗0.5molN2t min内，生成1molN2同时消耗3molH2第14页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一15容器内压强不随时间的变化 而变化容器内密度不再发生变化容器内的平均摩尔质量不再 发生变化判断化学平衡状态的方法第15页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一16项目m A(g) + n B

7、 (g) p C (g) +q D (g) 是否 平衡混合体系中各组分的含量各物质的物质的量或物质的量的分数一定平衡各物质的质量或质量分数一定平衡各气体的体积或体积分数一定平衡总压强、总体积、总物质的量一定不一定第16页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一17m A(g) + n B (g) p C (g) +q D (g)是否 平衡正、逆反应速率关系在单位时间内消耗了mmolA的同时生成了mmolA平衡 在单位时间内消耗了nmolB的同时消耗了pmolC平衡在单位时间内生成了nmolB的同时消耗了qmolD（均指逆 ）不一定(A) (B) (C) (D) = m n p

8、q，正不一定等于逆不一定第17页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一18m A(g) + n B (g) p C (g) +q D (g) 是否 平衡压强当m + np + q 时，总压力一定（其它条件一定）平衡当m + n =p + q时，总压力一定（其它条件一定）不一定混合气体的平均M当 m + n p + q 时，M一定平衡当 m + n = p + q 时，M一定不一定第18页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一19注意化学反应的特点密度C（s）+CO2（g） 2CO（g）（一定）平衡N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）（一定）不一定H2（g

9、）+I2（g） 2HI（g）（一定）不一定第19页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一20是指在一定条件下（恒温、恒容或恒温、恒压），对同一可逆反应，只要起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的含量相同的平衡状态。等效平衡第20页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一21只改变起始时加入物质的物质的量，如果根据反应方程式中的计量数换算成等号同一边的物质的物质的量，只要对应物质的物质的量相等就可达到同一平衡状态。 规律 在恒温恒容(T,V)下，若反应前后气体物质的总体积不相等：第21页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一

10、22此时，混合物中各物质的质量（物质的量）百分含量与已知的平衡状态相同，物质的量、浓度、甚至总压强、总物质的量也相同。 第22页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一23只改变起始时加入物质的物质的量，如根据可逆反应方程式的计量数换算成等号同一边的物质的物质的量，对应物质的物质的量之比相等，各组分的百分含量与已知的平衡状态相同。但各组分的物质的量及浓度不一定相同。 在恒温恒容(T,V)下，若反应前后气体物质的总体积相等：第23页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一24只改变起始时加入物质的物质的量，如根据可逆反应方程式的计量数换算成等号同一边的物质的物质的

11、量，对应物质的物质的量之比相等，各组分的百分含量与已知的平衡状态相同。但各组分的物质的量不一定相同。 在恒温恒压(T,P)下：第24页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一251、当可逆反应2SO2+O2 2SO3达平衡时, 通入18O2, 再次平衡时, 18O存在于（ ） A.SO3 O2 B.SO2 SO3 C. SO2 O2 D.SO2 O2 SO3D练习第25页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一262、在密闭容器中进行如下反应X2(g)+Y2 (g)2Z(g) 已知X2Y2Z的起始浓度分别为0.1mol/L0.3mol/L0.2mol/L。 在一

12、定的条件下，当达到平衡时，各物质的浓度有可能是A.Z为0.3mol/L B.Y2为0.35mol/LC.X2为0.2mol/L D.Z为0.4mol/L答:AB第26页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一273、N2+3H2 2NH3反应达到平衡时，下列说法正确的是（ ） A、N2和H2不再化合了 B、N2、H2、NH3的浓度相等 C、平衡建立前体系的总质量在不断变化而平衡建立后体系的总质量就不再变了 D、N2、H2、NH3的浓度保持不变D第27页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一284、在一定温度下，可逆反应：A(g)+3B(g) 2C(g)达到平衡

13、的标志是( )A.A生成的速率与C分解的速率相等B.A、B、C的浓度不再变化C.单位时间生成n molA同时消耗3n molBD.A、B、C的分子数之比为1：3：2BC第28页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一295、 可逆反应N23H2 2NH3的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度的变化来表示。下列各关系中能说明反应已达到平衡状态的是（ ）A.3v正（N2）v正（H2） B.v正 （N2） v逆（NH3）C.2v正（H2）3v逆（NH3） D.v正（N2）3v逆（H2）C第29页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一306、 体积相同的甲、乙两个容

14、器中，分别都充有等物质的量的SO2和O2，在相同温度下发生反应：2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3 (g) 并达到平衡，反应过程中，甲容器保持体积不变，乙容器保持压强不变，若甲容器中SO2的转化率为p%，则乙容器中SO2的转化率为（ ）。 A.等于p% B.大于p% C.小于p% D.无法判断B第30页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一31V L P%V LP%V L恒容恒压加压甲乙起始状态 平衡状态 反应过程分析：第31页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一327、在一个固定体积的密闭容器中,加入2molA和1molB,发生反:2A(g)+

15、B(g) 3C(g) + D(g) 达到平衡时,C的浓度为Wmol/L 。若维持容器体积和温度不变，按下列几种配比 作为起始物质，达到平衡后，C的物质的量浓 度:_大于 Wmol/L、_等于Wmol/L、_小于Wmol/L。 A、B、C、F、ID、GE、H第32页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一33A4molA+1molB B2molA+2molBC4molA+2molB D3molC+1molD E2molA+1molB+3molC+1molD F3molC+1molD+1molB G1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molD H. 3molC+2mo

16、lD I4molC+1molD 第33页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一342 L2 L1 L 4molA+2molB 平衡状态1 平衡状态2加压第34页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一358、在一个固定体积的密闭容器中,保持一定温度,进行以下反应：H2 (g) +Br2 (g) 2HBr (g),已知加入1mol H2和2mol Br2时，达到平衡后生成a mol HBr(见下表“已知”项)。在同温同压下,且保持平衡时各组成成分的百分含量不变,对下列编号和的状态,填写表中的空白:第35页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一3

17、6编 号起始状态(mol) 平衡时HBr(mol) H2Br2HBr已知 120a(1) 240(2) 10.5a00.52a第36页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一372 L 2 L1 L 1 L1 L已知甲乙丙(1)起始状态 平衡状态 加压第37页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一38化学平衡常数第38页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一39 K化学平衡常数实验测得，同一反应（如：aA+bB cC+dD）在某温度下达到的化学平衡状态，平衡体系中各物质的浓度满足下面关系：其中c为各组分的平衡浓度，温度一定，K为定值。一、表达

18、式结论：一定温度下，生成物浓度的系数次方的乘积与反应物浓度系数次方的乘积之比为一常数第39页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一40K值的大小，表示在一定温度下，反应达到平衡时该反应进行的程度（反应的限度）。（1）K值越大，反应程度增大，转化率越高；反之则转化率越低。（2）K值与浓度无关，随温度变化而变化二、意义化学平衡常数第40页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一41三、使用平衡常数应注意的问题化学平衡常数（1）必须指明温度，反应必须达到平衡状态（2）平衡常数表示反应进行的程度，不表示反 应的快慢，即速率大，K值不一定大（3）在进行K值的计算时，固体

19、不作考虑，表达 式中不需表达Fe3O4(s) + 4H2(g) 高温3Fe(s) + 4H2O(g) 如：一定温度下第41页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一42三、使用平衡常数应注意的问题（4）在进行K值的计算时，稀溶液中的H2O的浓 度可不表达Cr2O72- + H2O 2CrO42- + 2H+如：一定温度下第42页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一43（5）平衡常数的表达式与方程式的书写有关N2+3H2 2NH32NH3 N2+3H21/2N2+3/2H2 NH3K1 = 1/K2 = K32三、使用平衡常数应注意的问题某温度下第43页，共5

20、0页，2022年，5月20日，23点23分，星期一44（6）利用K值可判断某状态是否处于平衡状态三、使用平衡常数应注意的问题如某温度下，可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)平衡常数为K，若某时刻时，反应物和生成物的浓度关系如下： KK ，V正V逆，反应向正方向进行KK ，V正V逆，反应处于平衡状态KK ，V正V逆，反应向逆方向进行则：第44页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一45四、平衡转化率平衡转化率= 平衡时已转化了的某反应物的量 转化前该反应物的量100%第45页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一46例题： 一氧化碳变换反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)在773K时,平衡常数Kc=9，如反应开始时CO和H2O的浓度都是0.020 molL，计算在这条件下，CO的转化率最大是多少？第46页，共50页，2022年，5月20日，23点23分，星期一47c(始) : 0.020 0.020 0 0c(平) : 0.020-x 0.20-x x x 解得:x=0.015 (molL-1 )解：设平衡时CO2和H2的浓度