化学反应的限度

第1课时

第2节化学反应的限度在容积不变密闭容器中，对于合成氨反应达到平衡的标志是（）（1)ν(N2)∶ν(H2)=1∶3（2)ν(N2)∶ν(NH3)=1∶2（3)ν(NH3)=2ν(N2)（4)ν(NH3)分解=ν(NH3)合成（5)C(NH3)=2C(N2)（6)压强不变（7)每消耗nmolN2的同时生成2nmolNH3

（8)密度不变（9)混合气体中氮气的体积百分含量不变（4)（6)（9)

判断化学反应达到平衡的标志（逆等动定变）（1）V(正)=V(逆)①正逆反应的描述：同一物质消耗和生成，反应物和生成物消耗或生成②速率相等：同一物质速率的数值相等，不同物质速率的数值与系数成正比即相等（2）混合气体中各组分的体积百分含量不变（或某物质的物质的量不变）（3）反应前后气体的体积不等时，压强不变或平均分子量不变（4）同种物质化学键的断裂与化学键的形成的物质的量相等，体系中含有色物质时，颜色不随时间的变化而变化若以化学键或浓度表示，则必须对应反应物和生成物且要按反应方程式系数关系成比例。

1909年7月2日，哈伯在实验室采用６００℃、

２００个大气压和用金属铁作催化剂的条件下，人工固氮成功，但平衡后氨的体积分数只有６％，也就是说即使在上述苛刻的反应条件下，当反应达到平衡时参加反应的N2和H2的量或生成的NH3的量仍然很低，因为反应达到了一定的限度。合成氨反应在常温下虽能自发进行，但反应的限度却不大。在工业生产中，研究一个反应的限度对指导工业生产有着十分重要的实际意义。[问题]

化学反应的限度能否用具体“数值”来描述？我们能控制和改变反应限度吗？

引入[历史回眸]初始浓度/mol·L-1平衡浓度/mol·L-1C0(H2)C0(I2)C0(HI)[H2][I2][HI]①0.010670.0119600.0018310.0031290.01767②0.011340.00751000.0045650.00073780.01354③000.010690.0011410.0011410.008410初始浓度/mol·L-1平衡浓度/mol·L-1C0(H2)C0(I2)C0(HI)[H2][I2][HI]④0.012280.00996400.0038410.0015240.01687⑤000.012870.0014330.0014330.01⑥000.037770.0042130.0042130.02934698.6K748.6K

[HI]2[H2]

[I2]54.5054.3254.4348.6248.7148.80

[HI]2[H2]

[I2]_________________[交流·研讨]已知反应H2(g)＋I2(g)

2HI(g)，△Ｈ<0。在698.6K和748.6K时分别用不同起始浓度的H2、I2(g)、HI进行反应，达到平衡后得到以下实验数据

【问题探究1】①698.6K时,可逆反应H2（g）+I2（g）2HI（g）在3种不同情况下分别达到限度时的共同特征是什么?748.6K时呢？②你发现表达式与方程式H2（g）+I2（g）2HI（g）的关系了吗？若对一般的化学反应aA（g）+bB（g）cC（g）+d（g），该表达式如何表示？化学平衡常数概念建立

第2节化学反应的限度一.化学平衡常数（K）K=[C]c[D]d[A]a[B]b1.表达式：一定温度下，反应aA+bBcC+dD达到平衡时，为常数化学平衡常数概念建立——定量标度化学反应限度对于一给定的化学反应方程式，温度一定时，K为常数。[NH3][N2]1/2[H2]3/2[NH3]2[N2][H2]3[N2][H2]3[NH3]2[NH4＋][OH-][NH3·H2O][CO2][CO][Ag+]

[Cl-]

反应K单位11/2N2(g)＋3/2H2(g)NH3(g)

(mol/L)—12N2（g）＋3H2(g)2NH3(g)

32NH3(g)N2(g)＋3H2(g)

(mol/L)24

5FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)

6AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl—(aq)

mol·L-11(mol·L-1)2问题探究2：填写各反应的平衡常数表达式，思考以下问题：NH3·H2O(aq)NH4＋(aq)＋OH—(aq)(mol/L)—27H2O(l)H+(aq)+OH-(aq)[H+][OH-](mol/L)2【问题探究2】①对于同一个反应，其平衡常数的表达式是唯一的吗？平衡常数的表达式与哪些因素有关？②分析平衡常数的单位与反应的化学方程式之间有什么关系？③对于同一个反应，其正反应和逆反应的平衡常数之间有什么关系？[小结]使用平衡常数应注意：纯固体或纯液体不列入平衡常数的表达式表达式和单位都与化学方程式的书写方式有关互逆的两个反应其平衡常数互为倒数化学平衡常数表达式[问题探究3]观察[交流·研讨]中数据，用“改变”或“不变”回答：①同一反应，温度改变，K（）②同一反应，反应物的起始浓度改变，K（），平衡状态（）请思考：K随哪些因素的改变而改变？怎样描述K与平衡状态的关系？影响平衡常数因素[小结]2.影响化学平衡常数的因素①温度②化学方程式的书写形式

(温度一定时，K只有一个，而平衡状态有若干个)

【巩固练习】1.T0C时，反应M2N的平衡常数K＝1①写出该反应的化学平衡常数表达式②该温度下,反应在一定条件下分别达到表中不同的平衡状态,请填写下表中空缺的数据影响平衡常数因素平衡状态序号平衡浓度（mol·L-1化学平衡常数的值(K)[M][N]①4②3③【巩固练习】2.吸热反应N2(g)+O2(g)2NO(g)，常温时K=1×10-30,1800℃时，K=6.0×10-4(1)常温下,测得平衡时N2与O2的浓度均为1mol·L-1，试求

NO的平衡浓度；(2)1800℃时,测得平衡时N2与O2的浓度均为1mol·L-1，试求NO的平衡浓度；(3)1800℃下,测得密闭容器中某一时刻N2、O2和NO的浓度分别为2.5mol·L-1、0.4mol·L-1

、0.03mol·L-1

，则：①此时可逆反应是否达到化学平衡状态？②若未达到，反应应向哪个方向进行才能达到平衡状态？影响平衡常数因素

平衡常数的意义和应用[合作探究]①请归纳如何利用Q和K的相对大小判断反应是否达到平衡或反应进行的方向？②常温下能否利用题2中的化学反应实现“固氮”?

对照(1)和(2)的结果,思考K值的大小意味着什么?[小结]3.平衡常数的意义

(1)aA+bBcC+dDK=[C]c[D]d[A]a[B]bQ=ca(A)cb(B)cc(C)cd(D)

平衡态任意态当Q=K时反应达到平衡状态当Q>K时当Q<K时平衡逆向移动平衡正向移动(2)K与反应限度课本P42二、平衡转化率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%1.定义平衡转化率[自学指导]2.有关平衡转化率的计算：a.要求平衡常数和平衡转化率，分别需知道哪些量？

b.解决本题的关键是什么？

c.你能找出解决这类题的一般思路吗？平衡转化率[例题]800℃时，反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)从CO(g)和H2O(g)开始，c0(CO)=2mol•L－1

,c0(H2O)=3mol•L－1

。达到平衡后，[CO2]=1.2mol•L－1

，求反应的平衡常数和CO的平衡转化率。CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)初始浓度(mol•L－1)

平衡浓度(mol•L－1)

2300

0.81.81.21.2K=[CO2][H2][CO][H2O]=1.2mol•L－1×1.2mol•L－10.8mol•L－1×1.8mol•L－1=1转化浓度(mol•L－1)

1.21.21.21.2α(CO)=c0(CO)—[CO]/c0(CO)=（2mol•L－1

—0.8

mol•L－1）/2

mol•L－1

=60%【小结】一般思路——“列三行”法

a.写出化学方程式

b.分别将初始浓度、变化浓度、平衡浓度表示出来

c.根据公式列出方程，解方程平衡常数与平衡转化率的关系

一个已标明化学方程式的化学反应，在温度一定时平衡常数只有一个，但不同反应物的平衡转化率可能不同。因为除了温度外，平衡转化率还要受自身初始浓度、其他反应物浓度等诸多因素的影响.平衡转化率[巩固提升]在[历史回眸]材料中,如果哈伯在实验时，在其密闭反应器中加入1molN2和1molH2，反应达到了一定的限度,哈伯测得平衡后氨的体积分数为6%.通过本节课的学习:(1)你能说出哪些定量描述该反应限度的方法?(2)试用其中一种方法表示该限度?(学生分组求)化学平衡常数平衡转化率

定量描述外界条件对化学平衡的影响化学反应的限度