化学反应速率和化学平衡常数

化学反应速率和化学平衡常数第1页，共45页，2023年，2月20日，星期三9、溶液中有可逆反应2A+B+H2O

C+D（A、B、C、D都溶于水）已达到平衡，往平衡体系中加水稀释，平衡向

方向移动，理由是________________________________逆反应反应物的系数大，浓度减小对反应物影响大，故平衡向增大反应物浓度的方向移动，即向逆反应方向移动第2页，共45页，2023年，2月20日，星期三1.化学平衡移动的实质是什么？

外界条件影响了反应速率，使得v正≠v逆，平衡将发生移动。

2．某一可逆反应，一定条件下达到了平衡，①若化学反应速率改变，平衡一定发生移动吗？②若平衡发生移动，化学反应速率一定改变吗？

①不一定，如反应前后气体体积不变的反应，增大压强或使用催化剂，速率发生变化，但平衡不移动。②一定，化学平衡移动的根本原因就是外界条件改变，使v(正)≠v(逆)才发生移动的。第3页，共45页，2023年，2月20日，星期三

一定温度下，在固定容积的密闭容器里发生反应：若该反应的逆反应速率与时间的关系如下图所示：①t2时，平衡向

（填“正”或“逆”，下同）反应方向移动；t6时，平衡向

反应方向移动。②可见反应在t1、t3、t5、t7时都达到了平衡，而t2、t4、t6、t8时都改变了条件，试判断改变的条件是

t2时

；t4时

；

t6时

；t8时

。N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)；ΔH＝－92.2kJ/mol正升温或增大NH3的浓度减压增大反应物浓度使用催化剂逆第4页，共45页，2023年，2月20日，星期三2、化学平衡常数1．概念在一定温度下，当一个可逆反应达到________时，生成物

与反应物___

的比值是一个常数，用符号

表示。2．表达式对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，K＝(固体和纯液体的浓度为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。化学平衡浓度计量数次方的乘积浓度计量数次方的乘积K

第5页，共45页，2023年，2月20日，星期三3．意义(1)K值越大，反应物的转化率

，正反应进行的程度

。(2)K只受

影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。①若反应方向改变，则平衡常数改变。正、逆反应的平衡常数互为倒数。②若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。越大温度越大第6页，共45页，2023年，2月20日，星期三平衡常数表达式的书写（1）CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)

K=注意1：纯固态和纯液态不写入K（浓度为1）

c(CO2)

CO2(g)+H2(g)

CO(g)+H2O(l)K=c(CO)/[c(CO2)·c(H2)]

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-+H2O

2CrO42-+2H+K=c2

(CrO42-)

·c2

(H+)

/c(Cr2O72-)第7页，共45页，2023年，2月20日，星期三（2）2NO2(g)N2O4(g)K1=

N2O4(g)2NO2(g)K2=NO2(g)1/2N2O4(g)K3=（3）FeCl3(aq)+3KSCN(aq)Fe(SCN)3(aq)+3KCl(aq)；K=注意2：以上三个反应的平衡常数之间的关系注意3：需要用实际参加反应的离子浓度表示第8页，共45页，2023年，2月20日，星期三4．应用(1)判断、比较可逆反应进行程度的大小

K值越大，反应进行的程度

；

K值越小，反应进行的程度

．(2)判断可逆反应是否达到化学平衡状态对于可逆反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，在一定温度下的任意时刻，反应物与生成物浓度有如下关系：浓度商Q＝

.越大越小Q＜K反应向

方向进行，v(正)

v(逆)正反应＞＝K反应处于

状态，v(正)

v(逆)化学平衡＝＞K反应向

方向进行，v(正)

v(逆)逆反应＜第9页，共45页，2023年，2月20日，星期三(3)判断可逆反应的反应热若升高温度，K值增大，则正反应为

反应；若升高温度，K值减小，则正反应为

反应．(4)计算反应物或生成物的平衡浓度及反应物的转化率．吸热放热第10页，共45页，2023年，2月20日，星期三特别提示化学平衡常数K值的大小是可逆反应进行程度的标志，它能够表示可逆反应进行的完全程度。一个反应的K值越大，表明平衡时生成物的浓度越大，反应物的浓度越小，反应物的转化率也越大。可以说，化学平衡常数是在一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现。第11页，共45页，2023年，2月20日，星期三8．对于给定反应，正逆反应的化学平衡常数一样吗？是什么关系？正逆反应的化学平衡常数不一样，互为倒数关系。9．化学平衡常数只受温度的影响，温度升高，化学平衡常数是增大还是减少？温度升高化学平衡常数不一定增大或减小，若正反应是吸热反应，则温度升高K值增大，反之则减小。第12页，共45页，2023年，2月20日，星期三3．下列说法是否正确？(画“√”或“×”)(1)C(s)＋H2O(g)

CO(g)＋H2(g)的平衡常数表达式为K＝(2)K＝相对应的化学方程式为

H2(g)＋CO2(g)

CO(g)＋H2O(g)(3)可以用化学平衡常数定量描述化学反应的限度(4)对于N2(g)＋3H2(g)

2NH3(g)达到平衡，在温度不变、容积不变的密闭容器中充入N2，化学平衡常数不变(5)化学平衡移动，化学平衡常数一定改变√××√×第13页，共45页，2023年，2月20日，星期三4．在一定温度下将3molCO2和2molH2混合于2L的密闭容器中，发生如下反应：

CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)。(1)该反应的化学平衡常数表达式K＝________。(2)已知在700℃时，该反应的平衡常数K1＝0.6，则该温度下反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常数K2＝__________，反应1/2CO2(g)＋1/2H2(g)1/2CO(g)＋1/2H2O(g)的平衡常数K3＝________。(3)已知在1000℃时，该反应的平衡常数K4＝1.0，则该反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。1.67

0.77

吸热第14页，共45页，2023年，2月20日，星期三温度升高，K增大，化学平衡向

方向移动；反应条件对化学平衡的影响1、温度的影响温度改变，化学平衡常数发生变化

N2O4(g)

2NO2(g)

N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)；ΔH＝－92.2kJ/mol温度升高，K

，化学平衡向

方向移动；正反应或吸热减小逆反应或吸热第15页，共45页，2023年，2月20日，星期三2.浓度的影响（1）其它条件不变时，改变物质的浓度，K

(填“增大”“减小”或“不变”)。（2）增大一种反应物的浓度，将使Q

K，化学平衡将向

移动。减小一种生成物的浓度，将使Q

K，化学平衡将向

移动。增大一种生成物的浓度，将使Q

K，化学平衡将向

移动。减小一种反应物的浓度，将使Q

K，化学平衡将向

移动。不变＜正反应方向＜正反应方向＞逆反应方向＞逆反应方向第16页，共45页，2023年，2月20日，星期三

N2O4(g)

2NO2(g)

N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)；ΔH＝－92.2kJ/mol3.压强的影响其它条件不变时，改变体系的压强，K

(填“增大”“减小”或“不变”)。

A.改变压强，△V=0，化学平衡

；

B.△V>0，增大压强，化学平衡将向

移动；

C.△V<0，增大压强，化学平衡将向

移动；不变不移动逆反应方向正反应方向第17页，共45页，2023年，2月20日，星期三

4.催化剂的影响催化剂只影响

，使用催化剂只会

的时间，但是对化学平衡的移动

。化学反应速率缩短达到平衡无影响第18页，共45页，2023年，2月20日，星期三

炼铁高炉尾气之谜Fe2O3(s)＋3CO(g)

2Fe(s)＋3CO2(g)

△H>0问题：改变什么条件才能减少高炉尾气中CO的含量？列举排除法第19页，共45页，2023年，2月20日，星期三（1）为减少高炉尾气中CO的含量，17世纪初，有人提出通过增加高炉的高度，让CO与Fe2O3充分接触来达到目的，然而，高炉增高后，高炉尾气中的CO的含量并未改变，其原因是

。（2）已知1100℃时，上述反应的平衡常数K＝0.263。若此时测得高炉中c(CO2)＝0.025mol·L-1，c(CO)＝0.1mol·L-1，在这种情况下，该反应是否处于平衡状态

。此时，化学反应速率v正

v逆，其原因是

。Fe2O3(s)＋3CO(g)

2Fe(s)＋3CO2(g)该反应为可逆反应，反应一段时间后将达平衡，平衡混合物中各成分的百分含量不随时间的延长而改变。否＞c(CO2)/c(CO)<0.263

，反应向正反应方向进行，即v正大于v逆。第20页，共45页，2023年，2月20日，星期三

在密闭容器中进行的如下反应：

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)SO2的起始浓度是0.4mol/l,O2的起始浓度是1mol/l,当SO2的转化率为80%时,反应达到平衡状态.（1）求反应的平衡常数（2）若将平衡时反应混合物的压强增大1倍,平衡将如何移动?（3）若将平衡时反应混合物的压强减少1倍,平衡将如何移动?（4）平衡时保持体积不变,向平衡混合气体中充入稀有气体Ar,使体系总压变为原来的3倍,平衡又将如何移动?第21页，共45页，2023年，2月20日，星期三

在密闭容器中进行的如下反应：

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)SO2的起始浓度是0.4mol/l,O2的起始浓度是1mol/l,当SO2的转化率为80%时,反应达到平衡状态.（1）求反应的平衡常数（2）若将平衡时反应混合物的压强增大1倍,平衡将如何移动?解析：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)起始时(mol/l)转化了(mol/l)平衡时(mol/l)

0.4100.4×80%1/2×0.4×80%0.320.080.840.32K=0.322／(0.84×0.082)=400/21

Qc=0.642／(1.68×0.162)=200/21＜400/21.即Qc＜K第22页，共45页，2023年，2月20日，星期三

在密闭容器中进行的如下反应：

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)SO2的起始浓度是0.4mol/l,O2的起始浓度是1mol/l,当SO2的转化率为80%时,反应达到平衡状态.（1）求反应的平衡常数（3）若将平衡时反应混合物的压强减少1倍,平衡将如何移动?（4）平衡时保持体积不变,向平衡混合气体中充入稀有气体Ar,使体系总压变为原来的3倍,平衡又将如何移动?解析：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)起始时(mol/l)转化了(mol/l)平衡时(mol/l)

0.4100.4×80%1/2×0.4×80%0.320.080.840.32K=0.322／(0.84×0.082)=400/21

平衡向逆方向移动平衡不发生移动第23页，共45页，2023年，2月20日，星期三思考：在一定温度的密闭容器中，对于反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，（1）将容器的体积扩大两倍，该平衡向哪个方向移动？（2）保持H2的浓度不改变将容器的体积扩大两倍，该平衡向哪个方向移动？平衡向逆方向移动平衡不发生移动第24页，共45页，2023年，2月20日，星期三在某一密闭容器中，一定温度下发生反应：2SO2+O2

2SO3，并达到平衡，现只改变平衡的一个条件：试回答：（1）若原平衡的SO2的浓度c(SO2)＝1mol/L，现把c(SO2)增加为1.5mol/L，达新平衡c/(SO2)

(填取值范围，下同)（2）若原平衡的SO2的浓度c(SO2)＝1mol/L，现把c(SO2)减小为0.5mol/L，达新平衡c/(SO2)

；（3）若原平衡的压强为P，现把压强增加为P＋△P，达新平衡P/

(填取值范围)（4）若原平衡的压强为P，现把压强减小为P－△P，达新平衡P/

(填取值范围)（5）若原平衡的温度为T℃，现把温度升高为（T＋△T）℃，达新平衡T/

(填取值范围，绝热容器)（6）若原平衡的温度为T℃，现把温度降低为（T－△T）℃，达新平衡T/

(填取值范围，绝热容器)1mol/L＜c/

（SO2）＜1.5mol/L

0.5mol/L＜c/(SO2)＜1mol/LP＜P/＜P＋△P

P－△P＜P/＜P

T＜T/＜（T＋△T）

（T－△T）＜T/＜T

第25页，共45页，2023年，2月20日，星期三2.勒夏特列原理（1）内容如果改变影响平衡的条件之一（如

、

、或

）,平衡将向着能够

的方向移动。（2）适用①该原理适用于化学平衡、溶解平衡、电离平衡、水解平衡等动态平衡。②这种减弱并不能消除外界条件的变化。温度压强浓度减弱这种改变第26页，共45页，2023年，2月20日，星期三特别提醒应用勒夏特列原理时要注意不能走入误区：(1)是否真的改变了影响化学平衡的条件。例如：a.改变化学平衡体系中固体或纯液体的物质的量时，并未改变影响化学平衡的条件;b.即使有气体存在的化学平衡体系，恒温、恒容下充入惰性气体，也未改变影响化学平衡的条件。(2)可逆反应是否存在能够减弱某项条件改变的反应方向，例如对mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),m+n=p+q型的可逆反应，它无气体体积扩大或缩小的反应方向，即使是改变压强，化学平衡也不移动。第27页，共45页，2023年，2月20日，星期三3.平衡移动的应用（1）判状态：由压强的改变，根据平衡移动的方向，可以判断反应物或生成物的状态。（2）判系数：由压强的改变，根据平衡移动的方向，可以判断方程式中某气体物质的计量数或反应物和生成物之间的计量数的大小关系。（3）判ΔH：由温度的改变，根据化学平衡移动的方向，可以判断正反应或逆反应是吸热反应或放热反应。第28页，共45页，2023年，2月20日，星期三（4）判转化率：根据条件改变对化学平衡的影响,可以判断达到新平衡时某反应物转化率的提高或降低以及平衡体系中某组分百分含量的变化。（5）调控反应：根据影响化学反应速率和平衡的条件以及化学平衡移动原理，可调控工业反应使之效益最大化。第29页，共45页，2023年，2月20日，星期三3、可逆反应3X(g)

3Y(?)+W(?)的正反应为吸热反应，当升高温度时气体的平均相对分子质量有变小趋势，则下列判断正确的是（）A、Y和W一定都是气体B、若W为固体，则Y一定是气体C、Y和W可能都是固体D、Y和W可能都是气体√√第30页，共45页，2023年，2月20日，星期三在水溶液中橙红色的Cr2O72-与黄色的CrO42-有下列平衡关系.Cr2O72-＋H2O

2CrO42-＋2H+，把Ｋ2Cr2O7溶于水配成稀溶液是橙色。（1）向上述溶液中加入NaOH溶液，溶液呈___色，因为

。（2）向已加入NaOH溶液的(1)中再加入过量稀H2SO4，则溶液呈________色，因为

。（3）向原溶液中加入Ba(NO3)2溶液(已知BaCrO4为黄色沉淀)则平衡

，溶液颜色将

。黄中和H+平衡向正反应方向移动橙红增加生成物浓度平衡向逆反应方向移动正反应移动变浅第31页，共45页，2023年，2月20日，星期三速率、平衡理论在化工生产上的应用进行化工生产条件选择时：既要考虑反应速率的问题

——反应速率要尽可能地快又要考虑化学平衡的问题

——平衡要尽可能地向右移动，即反应物的转化率要尽可能的高，原料的利用要尽可能的充分第32页，共45页，2023年，2月20日，星期三1、合成氨工业条件的选择反应式：N2+3H22NH3；△H<0反应特征：反应物、生成物都是气体正反应是体积缩小、放热反应速率：高温、高压、催化剂平衡：低温、高压、及时分离出氨气综合：适当温度、高压、使用催化剂、及时分离出氨气实际：

500℃、20－50MPa、铁触媒、氨气液化第33页，共45页，2023年，2月20日，星期三合成氨工业的简要流程原料气体净化液氨分离合成压缩N2、H2原料气的制取N2：方法Ⅰ：液化空气（N2先逸出）方法Ⅱ：消耗空气中的O2（例：C+O2=CO2，除去CO2可得N2）H2：水煤气法C+H2O（气）CO+H2CO+H2O（气）CO2+H2ΔΔ催化剂第34页，共45页，2023年，2月20日，星期三2、SO2接触氧化条件的选择反应式：2SO2+O22SO3；△H<0反应特征：与合成氨相似速率：高温、高压、催化剂平衡：低温、高压、氧气过量综合：适当温度、高压、使用催化剂、氧气过量实际：

高温、常压、催化剂、氧气过量第35页，共45页，2023年，2月20日，星期三反应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50%，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,则它们的转化率变为多少？结论：在一定温度的密闭容器中，对于可逆反应，增加一种反应物的量（或浓度），该反应物转化率下降，另外一种反应物转化率升高。K=140%60%第36页，共45页，2023年，2月20日，星期三Ⅰ、若反应物只有一种：

aA(g)bB(g)+cC(g)，在不改变其他条件时，增加A的量平衡向正反应方向移动，但是A的转化率与气体物质的计量数有关：①若a=b+c，A的转化率不变；②若a>b+c，A的转化率增大；③若a<b+c，A的转化率减小。反应物用量的改变对化学平衡影响的一般规律：即a≠b+c时，增大或减小反应物的浓度，平衡按加压或减压处理第37页，共45页，2023年，2月20日，星期三

Ⅱ、若反应物不只一种：

aA(g)+bB(g)

cC(g)+dD(g)，①在不改变其他条件时，只增加A的量，平衡向正反应方向移动，但是A的转化率减小，而B的转化率增大。②若按原比例同倍数地增加A和B，平衡向正反应方向移动，但是反应物的转化率与气体物质的计量数有关：如a+b

=

c+d，A、B的转化率都不变；如a+b>c+d，A、B的转化率都增大；如a+b

<

c+d，A、B的转化率都减小。第38页，共45页，2023年，2月20日，星期三

3．改变条件，平衡向正反应方向移动，原料的转化率一定提高吗？不一定提高，不能把平衡向正反应方向移动与原料转化率的提高等同起来，当反应物总量不变时，平衡向正反应方向移动，反应物转化率提高；当增大一种反应物的浓度，使平衡向正反应方向移动时，只会使其他的反应物的转化率提高。第39页，共45页，2023年，2月20日，星期三4.典型实例分析反应实例

条件变化与平衡移动方向

达新平衡时转化率变化情况

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔH<0

增大O2浓度，平衡向正反应方向移动

SO2的转化率增大,O2的转化率减小

增大SO3浓度，平衡向逆反应方向移动

从逆反应角度看，SO3的转化率减小升高温度，平衡向逆反应方向移动

SO2、O2的转化率都减小

增大压强，平衡向正反应方向移动

SO2、O2的转化率都增大

第40页，共45页，2023年，2月20日，星期三2NO2(g)N2O4(g)

体积不变时，充入NO2气体，平衡向正反应方向移动

NO2的转化率增大

体积不变时，充入N2O4气体，平衡向逆反应方向移动

NO2的转化率增大

2HI(g)H2(g)+I2(g)

增大H2的浓度，平衡向逆反应方向移动

H2的转化率减小，I2的转化率增大

增大HI的浓度，平衡向正反应方向移动

HI的转化率不变

增大压强，平衡不移动

转化率不变

第41页，共45页，2023年，2月20日，星期三练习：温度一定时，在密闭容器中有平衡体系：N2O4(g)

2NO2,向容器中在加入等量的N2O4,再达平衡时c(NO2)与c(N2O4)的比值与原平衡相比

A、减小B