高中化學(xué) 2.2《化學(xué)反應(yīng)的限度》1同課異構(gòu)課件 魯科版選修4.ppt

第2章 化學(xué)反應(yīng)的方向、限度與速率,第2節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的限度,化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物能全部轉(zhuǎn)化為生成物嗎？舉例說(shuō)明。,有些化學(xué)反應(yīng)能進(jìn)行完全，如鎂的燃燒，鈉與水的反應(yīng)； 有些化學(xué)反應(yīng)不能進(jìn)行完全，如合成氨，二氧化硫的催化氧化等。,定義：在相同條件下同時(shí)向正、反兩個(gè)方向進(jìn)行的反應(yīng)稱(chēng)可逆反應(yīng)。,（1）不能進(jìn)行到底，有一定限度 （2）正反兩個(gè)方向的反應(yīng)在同時(shí)進(jìn)行 （3）一定條件下，正逆反應(yīng)達(dá)平衡,化學(xué)反應(yīng)限度決定原料利用率和產(chǎn)品的產(chǎn)率，因此，研究可逆反應(yīng)，提高化學(xué)反應(yīng)的限度具有重要意義。,人們利用可逆反應(yīng)進(jìn)行化工生產(chǎn)時(shí)要同時(shí)考慮兩個(gè)因素：,54.50,54.61,54.43,54.16,54.32,問(wèn)題請(qǐng)分析計(jì)算所得數(shù)據(jù)，尋找其中的規(guī)律。,不管H2，I2和HI的初始濃度是多大，只要保持反應(yīng)體系的溫度不變，達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)后， 就為常數(shù)。,我們通常把這個(gè)常數(shù)稱(chēng)為 化學(xué)平衡常數(shù),在一定溫度下，某個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，產(chǎn)物濃度系數(shù)次方的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次方的乘積之比是一個(gè)常數(shù)。這個(gè)常數(shù)稱(chēng)為化學(xué)平衡常數(shù)（K）,對(duì)于任一可逆反應(yīng)： aA（g）+bB（g） cC（g）+ dD（g）， 試寫(xiě)出其化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式。,注意：對(duì)于純固體和純液體參加的反應(yīng)，不列入平衡常數(shù)表達(dá)式中 ，表達(dá)式中只包括氣態(tài)物質(zhì)和溶液中各溶質(zhì)的濃度。,1、寫(xiě)出反應(yīng)：2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) 的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式。,2、寫(xiě)出反應(yīng)：FeO(s) CO(g) Fe(s)CO2(g) 的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式。,問(wèn)題：通過(guò)上面的練習(xí)，你在書(shū)寫(xiě)平衡表達(dá)式時(shí)有了哪些發(fā)現(xiàn)？,1、平衡常數(shù)的表達(dá)式與反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)方式有關(guān) （1）與物質(zhì)的系數(shù)有關(guān) （2）正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)K正1/K逆,2、平衡常數(shù)K有單位，且K的單位與反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)也 有關(guān)系。,3、有純固體或純液體參與的化學(xué)反應(yīng)，它們的濃度視 為常數(shù)，不列入平衡常數(shù)的表達(dá)式；只有溶液和氣體的濃度列入 表達(dá)式。,注意：K的值與反應(yīng)物的起始濃度無(wú)關(guān)，只隨溫度變化而變化,在2000K時(shí),反應(yīng)CO(g)+1/2O2(g） CO2（g） 的平衡常數(shù)為K1,則相同溫度下反應(yīng) 2CO2（g） 2CO(g) + O2（g）的平衡常數(shù)K2為 （ ） A、 1/K1 B、 K12 C、 1/K12 D、 K1-1/2,C,1、在相同的溫度下，已知反應(yīng) N2(g)+O2(g) 2NO(g) 平衡常數(shù)K=3.84×10-31; 2SO2(g)+O2 (g) 2SO3平衡常數(shù)K=3.1×1026(mol/L)-1. 則在該溫度下，兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)程度之間的關(guān)系為 （ ） A、 B、 C、 D、不能確定,B,1、判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度，估計(jì)反應(yīng)的可能性。 K值越大，反應(yīng)越完全； K值越小，反應(yīng)越不完全。,2、判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向，判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài),化學(xué)反應(yīng)任意時(shí)刻，產(chǎn)物濃度系數(shù)次方的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次方的乘積之比稱(chēng)為濃度商，用符號(hào)Qc表示。,如何利用Q和K的相對(duì)大小判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡或反應(yīng)進(jìn)行的方向,1、根據(jù)K的大小判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度。 2、判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡或反應(yīng)進(jìn)行的方向 。 Q = K 處于平衡狀態(tài) V正 = V逆 Q K 反應(yīng)向逆向進(jìn)行 V正 V逆,某溫度下SO3的轉(zhuǎn)化反應(yīng) 的45.89，下面三個(gè)混合體系中各物質(zhì)的濃度(mol/L)如下表，試判斷各體系是否達(dá)到平衡狀態(tài),298K時(shí)，某密閉容器中反應(yīng)N2(g)+O2(g) 2NO(g) 達(dá)到平衡。 寫(xiě)出該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式_； 若298K時(shí)，K=1×10-30，測(cè)得平衡時(shí)N2與O2的濃度均為1mol/L，試求NO的平衡濃度； 保持溫度不變，測(cè)得反應(yīng)進(jìn)行的某一時(shí)刻，N2、O2、NO濃度分別為10 mol/L、10 mol/L、1×105mol/L，此時(shí)該反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)？若要達(dá)到平衡，反應(yīng)應(yīng)向 方向進(jìn)行，為什么？,NO= 1×10-15 mol/L,逆,QCK,張同學(xué)是高二化學(xué)興趣小組的成員,在學(xué)習(xí)化學(xué)平衡常數(shù)之后他仿照課本中的表格在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行化學(xué)平衡常數(shù)的探究，測(cè)量了一組初始濃度和平衡濃度，數(shù)據(jù)如下:,張同學(xué)發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)平衡常數(shù)的數(shù)值不一樣了,你能幫他找出其中的原因嗎？,H2(g)I2(g) 2HI(g),溫度 改變，平衡常數(shù)也發(fā)生改變,用平衡常數(shù)來(lái)表示反應(yīng)的限度有時(shí)不夠直觀，常用平衡轉(zhuǎn)化率來(lái)表示反應(yīng)限度。,表達(dá)式：反應(yīng)物A的平衡轉(zhuǎn)化率：,二、平衡轉(zhuǎn)化率,定義：平衡時(shí)已轉(zhuǎn)化了的某反應(yīng)物的量與轉(zhuǎn)化前該反應(yīng)物的量之比。,例：反應(yīng)CO+H2OH2+CO2在773K時(shí)平衡常數(shù)K=9，如反應(yīng)開(kāi)始C(H2O)=C(CO)=0.020 mol·L-1求CO的轉(zhuǎn)化率。 解： CO + H2O H2+CO2 初始 0.02 0.02 0 0 變化 x x x x 平衡 0.02-x 0.02-x x x K=x/(0.02-x)2=9 x/(0.02-x)=3 解得 x=0.015mol·L-1 轉(zhuǎn)化率=(0.015/0.020)×100=75,(1)已知初始濃度和平衡濃度求平衡常數(shù)和平衡轉(zhuǎn)化率,注：溫度一定時(shí)，對(duì)于一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，平衡常數(shù)雖然一定，但不同的反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率可能不同。不能脫離具體的反應(yīng)物談平衡轉(zhuǎn)化率。,（1） 1.92,（2） 0.3mol/L,（3） 80%,(2)已知平衡轉(zhuǎn)化率和初始濃度求平衡常數(shù),（1） 1,（2） 61.3%,（1） 0.025mol/L、50%,CO: 1/6mol/L、66.7% H2O:2/3、33.3%,CO: 0.1mol/L、80% H2O:1.6、20%,（ 4） 8.9mol,（3）已知平衡常數(shù)和初始濃度求平衡濃度及轉(zhuǎn)化率。,練 吧,1.在某溫度下，可逆反應(yīng)： mA(g)+nB(g) pC(g) + qD(g)的平衡常數(shù)為，下列說(shuō)法正確的是（ ） .越大，達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行的程度越大 .越小，達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大 .隨反應(yīng)物濃度改變而改變 .隨溫度改變而改變,2.在一定體積密閉容器中，進(jìn)行如下反應(yīng)： CO2(g)+H2(g) CO(g) +H2O(g), 其平衡常數(shù)和溫度t的關(guān)系如下： (1)k的表達(dá)式為： (2)該反應(yīng)為 反應(yīng)（“吸熱”或“放熱”）,吸熱,(3)能判斷該反應(yīng)是否達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)（ ） .容器中壓強(qiáng)不變 .混合氣體中濃度不變 .v(H2)正=v(H2O)逆 D.c(CO2)=c(CO) (4)若c(CO2) .c(H2)=c(CO) .c(H2O),此時(shí)溫度為 .,BC,830 ºC,溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響,2NO2(g) N2O4(g) H=-57.2 kJ·mol-1 紅棕色 無(wú)色,降溫,顏色變淺,升溫,顏色變深,減小,增大,正向,逆向,三、反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)平衡的影響,升高溫度，平衡向吸熱方向移動(dòng)；,降低溫度，平衡向放熱方向移動(dòng)。,交流 研討,溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響是否改變平衡常數(shù)？,交流 研討,溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響是通過(guò)改變平衡常數(shù)實(shí)現(xiàn)的。,在一定體積的 密閉容器中，反應(yīng)CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g) 的化學(xué)平衡常數(shù)和溫度的關(guān)系如下表：,回答下列問(wèn)題： (1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K= 。 (2)該反應(yīng)的正反應(yīng)為 反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”)。 (3)某溫度下,平衡濃度符合下式： c(CO2)c(H2) =c(CO) c(H2O)，可判斷此時(shí)的溫度為 。,吸熱,830,遷移 應(yīng)用,請(qǐng)根據(jù)反應(yīng)Fe3+(aq) + 3SCN-(aq) Fe(SCN)3(aq) 的平衡常數(shù)K 與濃度商Q = 的關(guān) 系,討論改變反應(yīng)物或生成物濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響。,Q K,正向,Q K,逆向,交流 研討,改變濃度，若QK，平衡逆向移動(dòng)。移動(dòng)方向由Q和K的相對(duì)大小來(lái)判定。,請(qǐng)根據(jù)提供的試劑和儀器，按照設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案證明上述預(yù)測(cè)。 試劑：0.01 mol/L FeCl3溶液、0.03 mol/L KSCN溶 液、 1 mol/L FeCl3溶液、1 mol/L KSCN溶液 儀器：膠頭滴管、點(diǎn)滴板等,溶液呈血紅色后加深,溶液呈血紅色后加深,平衡正向移動(dòng),平衡正向移動(dòng),總結(jié)：影響化學(xué)平衡的因素,升高溫度，平衡向_方向移動(dòng)； 降低溫度，平衡向_方向移動(dòng)。 改變濃度，若QK，平衡_移動(dòng)。 改變壓強(qiáng)，若QK，平衡_移動(dòng)。 催化劑， 平衡不移動(dòng)。,吸熱,放熱,正向,逆向,正向,逆向,改變壓強(qiáng)實(shí)質(zhì)是同時(shí)改變了平衡體系中各組分的濃度。,例1在一定條件下，反應(yīng) 2NO + O2 2NO2達(dá)到平衡的標(biāo)志是( ) A. NO、O2、NO2分子數(shù)目比是212 B. 反應(yīng)混合物中各組分物質(zhì)的濃度相等 C. 混合氣體的顏色不再變化 D. 混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變,C D,平衡體系中各組分的濃度(或物質(zhì)的量)不再改變。,例2已知反應(yīng) mX(g) + nY(g) qZ(g) Hq,在恒容密閉容器中反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，下列說(shuō)法正確的是( ) A. 通入稀有氣體使壓強(qiáng)增大，平衡將正向移動(dòng) B. X的正反應(yīng)速率是Y的逆反應(yīng)速率的m/n倍 C. 降低溫度，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量變小 D. 增加X(jué)的物質(zhì)的量，Y的轉(zhuǎn)化率降低,B,1. 關(guān)節(jié)炎病因是在關(guān)節(jié)滑液中形成尿酸鈉晶體，尤其在寒冷季節(jié)易誘發(fā)關(guān)節(jié)疼痛。其化學(xué)機(jī)理為：HUr + H2O Ur- + H3O+ 尿酸 尿酸根離子 Ur-(aq) + Na+(aq) NaUr(s) 下列對(duì)反應(yīng)敘述中正確的是( ) A. 正反應(yīng)的H0 B. 正反應(yīng)的H0 C. 升高溫度，平衡正向移動(dòng) D. 降低溫度，平衡正向移動(dòng),練習(xí),B D,2.反應(yīng)2A(g) + B(g) 2C(g)；H 0。下列反應(yīng)有利于生成C的是( ) A. 低溫、低壓 B. 低溫、高壓 C. 高溫、高壓 D. 高溫、低壓,C,練習(xí),3.某溫度下，體積一定的密閉容器中進(jìn)行如下可逆反應(yīng)：X(g)Y(g) Z(g)W(s)；H0。下列敘述正確的是 ( ) A. 加入少量W，逆反應(yīng)速率增大 B. 當(dāng)容器中氣體壓強(qiáng)不變時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡 C. 升高溫度，平衡逆向移動(dòng) D. 平衡后加入X，上述反應(yīng)的H增大,B,練習(xí),練習(xí),4.鉻酸鉀(K2CrO4)與重鉻酸鉀(K2Cr2O7)有如下轉(zhuǎn) 化: 2CrO42-+ 2H+ Cr2O72- + H2O 黃色 橙紅色 已知重鉻酸鉀的稀溶液呈橙紅色。 (1)向重鉻酸鉀的稀溶液中加入NaOH，溶液呈_色； (2)向 (1)的溶液中再加入過(guò)量的H2SO4，溶液呈_色； (3)向重鉻酸鉀的稀溶液中加入Ba(NO3)2溶液(BaCrO4為黃色沉淀),則平衡向_移動(dòng)(填“左”或“右”)。,黃,橙紅,左,5. 在一定條件下，反應(yīng)H2(g) + Br2(g) 2HBr(g) 的H0，達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)且其它條件不變時(shí)： (1)如果升高溫度,平衡混合物的顏色_； (2)如果在體積固定的容器中加入一定量的氫氣，化學(xué)平衡_移動(dòng)，Br2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率_ (變大、變小或不變)。,變深,正向,變大,練習(xí),精題點(diǎn)撥,在一定條件下,反應(yīng)CO + NO2 CO2 + NO達(dá)到平衡后，降低溫度，混合氣體的顏色變淺。下列判斷正確的是( ) A. 正反應(yīng)為吸熱反應(yīng) B. 正反應(yīng)為放熱反應(yīng) C. CO的平衡轉(zhuǎn)化率降低 D. 各物質(zhì)的濃度不變,B,A. 達(dá)到平衡后，若使用催化劑，C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大 B. 平衡后，若升高溫度，則平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng) C. 平衡后，增大A的量，有利于平衡正向移動(dòng) D. 化學(xué)方程式中一定有np+q,可逆反應(yīng)mA(s) + nB(g) pC(g) + qD(g)。 反應(yīng)中，當(dāng)其它條件不變時(shí)，C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與溫度 (T)和壓強(qiáng)(P)的關(guān)系如上圖，根據(jù)圖中曲線分析， 判斷下列敘述中正確的是( ),B,2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) H = _ 197.8 kJ/mol是硫酸制造工業(yè)的基本反 應(yīng)。在生產(chǎn)中通常采用通入過(guò)量的空氣的方法。為什么？,提高O2在原料氣中的比例，使SO2的平衡轉(zhuǎn)化率提高，從而降低生產(chǎn)成本。,原平衡狀態(tài),新平衡狀態(tài),平衡移動(dòng),借助Q與K的相對(duì)大小進(jìn)行判斷,升高溫度，平衡向吸熱方向移動(dòng),降低溫度，平衡向放熱方向移動(dòng),溫度：溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響是通過(guò)改變平衡常數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,若QK，平衡逆向移動(dòng),若QK，平衡正向移動(dòng),小結(jié),改變濃度 (或壓強(qiáng))：,化學(xué)平衡常數(shù)和平衡轉(zhuǎn)化率 a A + b B c C + d D,Qc= Kc處于平衡狀態(tài),