化學:《化學平衡常數(shù)》:課件二十九(21張PPT)(人教版選修4)
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,歡迎進入化學課堂,第三節(jié)化學平衡,第二章化學反應速率與化學平衡,(第4課時)化學平衡常數(shù),,【學習目標】,1、化學平衡常數(shù)的概念,3、運用化學平衡常數(shù)進行計算,2、運用化學平衡常數(shù)對化學反應進行的程度判斷,首先,讓我們以氫氣和碘蒸氣的反應為例,分析課本29頁表中的數(shù)據(jù),然后得出結論。,根據(jù)表中的數(shù)據(jù)計算出平衡時的值,并分析其中規(guī)律。,通過分析實驗數(shù)據(jù)得出:(1)溫度不變(保持457.60C)時,為常數(shù),用K表示,K=48.74;(2)常數(shù)K與反應的起始濃度大小無關;(3)常數(shù)K與正向建立還是逆向建立平衡無關即與平衡建立的過程無關。,1、定義:,在一定溫度下,當一個可逆反應達到平衡時,生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值是一個常數(shù)。這個常數(shù)就是該反應的化學平衡常數(shù)(簡稱平衡常數(shù)),2、表達式:,四、化學平衡常數(shù),(1)K值越大,表示反應進行的程度越大,反應物轉化率也越大。,4、化學平衡常數(shù)的意義:,定量的衡量化學反應進行的程度,(2)一般當K>105時,該反應進行得基本完全。,3.平衡常數(shù)的單位∵濃度的單位為molL-1∴K的單位為(molL-1)?n;,當濃度的單位為molL-1,稱標準平衡常數(shù),標準平衡常數(shù)不寫單位。,5、使用平衡常數(shù)應注意的幾個問題:,(2)在平衡常數(shù)表達式中:純液體(如水)的濃度、固體物質(zhì)的濃度不寫,(3)化學平衡常數(shù)表達式與化學方程式的書寫有關,例如:N2+3H22NH3的K1值與1/2N2+3/2H2NH3的K2值不一樣,(1)化學平衡常數(shù)的大小只與溫度有關,與反應物或生成物的濃度無關。,CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l),K=c(CO2),K=c(CO)/[c(CO2)c(H2)],K1=K22,(4)多重平衡規(guī)則:若干方程式相加(減),則總反應的平衡常數(shù)等于分步平衡常數(shù)之乘積(商)例如:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)K12NO2(g)N2O4(g)K22NO(g)+O2(g)N2O4(g)K3,K3=K1?K2,(5)同一化學反應,正、逆反應的平衡常數(shù)互為倒數(shù),2NO2(g)2NO(g)+O2(g)K2,例如:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)K1,K2=1/K1,Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+,C2H5OH+CH3COOHCH3COOC2H5+H2O,CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l),C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),[練習]:寫出下列反應平衡常數(shù)的表達式,(1)判斷可逆反應是否達到平衡及反應方向,對于可逆反應,在一定溫度的任意時刻,反應物的濃度和生成物的濃度有如下關系:,叫該反應的濃度商,6.化學平衡常數(shù)的應用:,(1)QC<K,反應向正方向進行,(2)QC=K,反應處于平衡狀態(tài),(3)QC>K,反應向逆方向進行,例題:高爐煉鐵中發(fā)生的基本反應如下:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g);△H>0其平衡常數(shù)可表達為:K=c(CO2)/c(CO),已知1100℃,K=0.2631100℃時,測得高爐中c(CO2)=0.025mol/L,c(CO)=0.1mol/L,在這種情況下該反應是否處于平衡狀態(tài)_______(填“是”或“否”),此時化學反應向方向進行,其原因是。,(2)利用K可判斷反應的熱效應,①若升高溫度,K值增大,則正反應為吸熱反應,②若升高溫度,K值減小,則正反應為放熱反應,根據(jù)某反應的平衡常數(shù)K隨溫度變化的情況,可判斷該反應是放熱反應還是吸熱反應。,7、有關化學平衡常數(shù)的計算,達到平衡后各物質(zhì)的濃度變化關系:,(2)生成物:平衡濃度=初始濃度+轉化濃度即:生成物D:c平(D)=c0(D)+△c(D),(3)各物質(zhì)的轉化濃度之比等于它們在化學方程式中相應的化學計量數(shù)之比?!鱟(A):△c(D)=a:d,(1)反應物:平衡濃度=初始濃度-轉化濃度;即:反應物A:c平(A)=c0(A)-△c(A),對于反應:aA+bBcC+dD,平衡轉化率:,反應物A的平衡轉化率(該條件最大轉化率)可表示:,例題1:在某溫度下,將H2(g)和I2(g)各0.1mol混合物充入10L的密閉容器中,充分反應達到平衡時,測得c(H2)=0.0080mol/L,求:(1)反應的平衡常數(shù)(2)其它條件不變,充入的H2(g)和I2(g)各0.2mol,求達平衡時各物質(zhì)的平衡濃度。,c(CO):c(H2O)=1:1時CO+H2OCO2+H2起始c1100轉化c-x-x+x+x平衡c1-x1-xxx解得x=0.5α(CO)=50%α(H2O)=50%,c(CO):c(H2O)=1:4時CO+H2OCO2+H2起始c1400轉化c-x-x+x+x平衡c1-x4-xxx解得x=0.8α(CO)=80%α(H2O)=20%,例3:已知CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)800℃K=1.0;求恒溫恒容體系中,用c(CO):c(H2O)=1:1或1:4開始,達到平衡時CO和H2O(g)的轉化率。,增大一種反應物的濃度,能提高另一種反應物的轉化率,而本身的轉化率減小,結論:,例4:反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)在一定條件下進行。設投入的N2為1mol,H2為3mol,在一體積恒定,溫度恒定的容器中反應,測得平衡時的壓強是原來的90%,求轉化率α1。然后再充入1molN2和3molH2,溫度不變,計算新平衡的轉化率α2。,解:N2+3H22NH3起始n130轉化n-a-3a+2a平衡n1-a3-3a2a(1-a)+(3-3a)+2a=490%a=0.2α1=20%,N2+3H22NH3起始n260轉化n-b-3b+2b平衡n2-b6-3b2bK=0.015解得:b=0.61α2=30.5%,例5:可逆反應:2NO2N2O4,溫度不變、增加壓強的情況下,平衡怎樣移動?氣體的顏色如何變化?,,,,,,,1、已知一氧化碳與水蒸氣的反應為:,CO+H2O(g)CO2+H2,催化劑,高溫,在427℃時的平衡常數(shù)是9.4。如果反應開始時,一氧化碳和水蒸氣的濃度都是0.01mol/L,計算一氧化碳在此反應條件下的轉化率。,練習,2.某溫度下:2NO2N2O4,K=1.0以2mol/LNO2為起始濃度建立平衡。求平衡時c(NO2);當壓縮體積至原來一半時,再求c(NO2),3.一定溫度下的密閉容器中存在如下反應:,2SO2+O22SO3,已知C(SO2)始=0.4mol/L,C(O2)始=1mol/L經(jīng)測定該反應在該溫度下的平衡常數(shù)K≈19,試判斷,(1)當SO2轉化率為50%時,該反應是否達到平衡狀態(tài),若未達到,向哪個方向進行?(2)達平衡狀態(tài)時,SO2的轉化率應為多少?,(5)K值大小標志反應能達到的最大限度,K值越大,反應物的轉化率越大,反應越完全。,課堂小結:,(1)平衡是有條件的、動態(tài)的。,(2)K不隨起始濃度大小而變化。,(3)K與溫度有關。,(4)K與方程式寫法有關。,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,- 配套講稿:
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