反应原理课件之化学反应的限度

化学反应的限度

第二章第二节第一课时

在19世纪的英国，炼铁工业快速发展，但是化学家们发现炼铁高炉排出的废气含有大量的一氧化碳气体，刚开始他们认为是因为铁的氧化物和一氧化碳反应时间不够长，导致反应不完全，于是他们把高炉建的非常高，以增加反应时间，后来发现高炉排出的一氧化碳气体并没有减少，为什么会出现这种现象？FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)可逆反应在同一条件下,既向正反应方向进行,同时又向逆反应方向进行的反应。1.定义：2.特点：（1）相同反应条件（2）正逆反应同时进行，反应物和生成物同时存在（3）可逆反应不能完全转化，反应具有一定限度。化学平衡状态可逆反应1.适用类型：可逆反应2.判断标志：（1）V正=V逆（2）平衡时，各组分浓度、含量保持不变（恒定）3.特点：（1）动态平衡（2）条件改变，平衡移动化学平衡状态化学平衡状态定量描述可逆反应的限度温度(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

①

0.010670.0119600.0018310.0031290.01767②0.011350.00904400.0035600.0012500.01559③

000.010690.0011410.0011410.008410798④0.011350.0090400.004560.001950.00859⑤

000.016550.003390.003390.00977⑥

000.012580.002580.002580.00742H2(g)＋I2(g)2HI(g)，△Ｈ<0。

[HI]2[H2][I2]54.492854.606754.30608.28838.30138.2627化学平衡常数（书本42页浓度表示方法）化学平衡状态定量描述可逆反应的限度化学平衡常数平衡转化率

在一定温度时，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度以化学计量数为指数的幂的乘积与反应物浓度以化学计量数为指数的幂的乘积的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数。1.定义：2.平衡常数表达式：

对于反应:mA+nBpC+qD

[C]p[D]q

[A]m[B]n

K=3.单位：(mol·L-1)（p+q-m-n）（书本43页）一、化学平衡常数一、化学平衡常数4.说明：（1）K

只与温度有关，与反应物或生成物浓度无关。（2）在平衡常数表达式中，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。书本43页完成表格一、化学平衡常数4.说明：（3）化学平衡常数的表达式与化学方程式的书写有关。1/2N2+3/2H2NH3N2+3H22NH32NH3N2+3H2K1=1/K2=K32一、化学平衡常数4.说明：（4）化学平衡常数与化学方程式叠加的关系。

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)。C(s)+CO2(g)2CO(g)K

C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)K1CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K2

请说明

K与K1、K2的关系

K=K1/K2一、化学平衡常数5.应用：（1）体现反应可能进行的程度（书本42页）

K值越大——反应进行越完全——反应物转化率越高；K值越小——反应进行越不完全——反应物转化率越低；一般情况下，

K≥105，此反应方向进行得较完全。

K<10-5，此反应方向很难进行。一、化学平衡常数化学反应K的数值反应程度2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)（570K）

约为10592HCl(g)H2(g)+Cl2(g)(300K)约为10－17PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)(470K)约为１5.应用：（1）体现反应可能进行的程度（书本42页）

正反应接近完全正逆反应相当正反应几乎不发生一、化学平衡常数5.应用：（2）根据K值随温度变化规律，可判断可逆反应的反应热。

mA+nBpC+qD升高温度—K值增大—————————正反应是吸热利于反应向吸热方向进行升高温度—K值减小—————————正反应是放热一、化学平衡常数5.应用：（2）根据K值随温度变化规律，可判断可逆反应的反应热。

放热反应一、化学平衡常数5.应用：（3）判断反应是否达到平衡状态及反应进行的方向。

mA+nBpC+qD浓度商（任意时刻）比较Q和K一、化学平衡常数5.应用：（3）判断反应是否达到平衡状态及反应进行的方向。

mA+nBpC+qDQC>K，未达平衡，逆向进行。

QC=K,达平衡，平衡不移动。QC<K,

未达平衡，正向移动。（书本53页第4题）化学平衡状态定量描述可逆反应的限度化学平衡常数平衡转化率1.定义：对于化学反应：aA+bBcC+dDα(A)=A的初始浓度—A的平衡浓度A的初始浓度×100%=c0(A)–[A]c0(A)×100%

反应物转化的物质的量（或浓度）

反应物初始的物质的量（或浓度）×100%可逆反应达到平衡时：二、平衡转化率

二、平衡转化率

2.意义：一般情况下，转化率越大，反应越完全3.影响因素：α

与温度、浓度、压强有关。4.计算步骤：“三段式”（格式要求）化学反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)在749K达平衡，K=2.60,求：当CO、H2O(g)的起始浓度都为2.0mol/L达平衡后，CO的转化率。解:设CO的转化率为α，则

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始浓度/mol/L2.02.000转化浓度/mol/L2.0α2.0α2.0α2.0α平衡浓度/mol/L2.0(1-α)2.0(1-α)2.0α2.0αK=C(CO2)C(H2)/C(CO)C(H2O)

=[(2.0α)(2.0α)]/[2.0(1-α)×2.0(1-α)]

=α2/(1-α)2=2.6∴α=62%1.适用类型：可逆反应2.判断标志：（1）V正=V逆（2）平衡时，各组分浓度、含量保持不变（恒定）3.特点：（1）动态平衡（2）条件改变，平衡移动化学平衡状态1.浓度对化学平衡的影响

请根据反应Fe3+(aq)

+3SCN-(aq)Fe(SCN)3(aq)的平衡常数K与浓度商Q=的关系,讨论改变反应物或生成物浓度对化学平衡的影响。c(Fe3+)c3(SCN-)c[Fe(SCN)3]改变浓度Q、K关系平衡移动方向增大反应物或减小生成物增大c(FeCl3)或c(KSCN）或减小c[Fe(SCN)3]增大生成物或减小反应物增大c[Fe(SCN)3]

或减小c(FeCl3)或c(KSCN）正向逆向Q<KQ>K

说明：浓度变化只适用于气体或溶液，对改变纯固体、纯液体的量对化学平衡无影响。三、反应条件对化学平衡的影响三、反应条件对化学平衡的影响

N2(g)+3H2(g)

2NH3(g)温度一定时压强(MpaNH3(%)2.09.216.435.553.669.4增大压强容积不变，浓度增大气体分子越多受影响越大Q<K化学平衡向气态物质系数减小的方向移动减小压强化学平衡向气态物质系数增大的方向移动书本52页第2题三、反应条件对化学平衡的影响3.温度对化学平衡的影响

温度对化学平衡的影响是通过改变平衡常数实现的。化学平衡常数K（仅与温度有关）

吸热反应，温度升高，K增大

——平衡向吸热方向移动

放热反应，温度降低，K增大——平衡向放热方向移动书本52页第2题三、反应条件对化学平衡的影响3.温度对化学平衡的影响2NO2(g)N2O4(g)△H=-57.2kJ·mol-1

红棕色无色

升温颜色变深c(NO2)增大平衡逆向移动降温颜色变浅c(NO2)减小平衡正向移动向吸热反应方向移动向放热反应方向移动

如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、温度、或压强等），平衡就向能够减弱这种