第2章 化學反應的方向、限度與速率,第2節(jié) 化學反應的限度,化學反應中，反應物能全部轉化為生成物嗎？舉例說明。,有些化學反應能進行完全，如鎂的燃燒，鈉與水的反應； 有些化學反應不能進行完全，如合成氨，二氧化硫的催化氧化等。,定義：在相同條件下同時向正、反兩個方向進行的反應稱可逆反應。,（1）不能進行到底，有一定限度 （2）正反兩個方向的反應在同時進行 （3）一定條件下，正逆反應達平衡,化學反應限度決定原料利用率和產品的產率，因此，研究可逆反應，提高化學反應的限度具有重要意義。,人們利用可逆反應進行化工生產時要同時考慮兩個因素：,54.50,54.61,54.43,54.16,54.32,問題請分析計算所得數據，尋找其中的規(guī)律。,不管H2，I2和HI的初始濃度是多大，只要保持反應體系的溫度不變，達到化學平衡狀態(tài)后， 就為常數。,我們通常把這個常數稱為 化學平衡常數,在一定溫度下，某個可逆反應達到平衡時，產物濃度系數次方的乘積與反應物濃度系數次方的乘積之比是一個常數。這個常數稱為化學平衡常數（K）,對于任一可逆反應： aA（g）+bB（g） cC（g）+ dD（g）， 試寫出其化學平衡常數的表達式。,注意：對于純固體和純液體參加的反應，不列入平衡常數表達式中 ，表達式中只包括氣態(tài)物質和溶液中各溶質的濃度。,1、寫出反應：2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) 的化學平衡常數表達式。,2、寫出反應：FeO(s) CO(g) Fe(s)CO2(g) 的化學平衡常數表達式。,問題：通過上面的練習，你在書寫平衡表達式時有了哪些發(fā)現？,1、平衡常數的表達式與反應方程式的書寫方式有關 （1）與物質的系數有關 （2）正、逆反應的平衡常數互為倒數K正1/K逆,2、平衡常數K有單位，且K的單位與反應式的書寫也 有關系。,3、有純固體或純液體參與的化學反應，它們的濃度視 為常數，不列入平衡常數的表達式；只有溶液和氣體的濃度列入 表達式。,注意：K的值與反應物的起始濃度無關，只隨溫度變化而變化,在2000K時,反應CO(g)+1/2O2(g） CO2（g） 的平衡常數為K1,則相同溫度下反應 2CO2（g） 2CO(g) + O2（g）的平衡常數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 N2(g)+O2(g) 2NO(g) 平衡常數K=3.84×10-31; 2SO2(g)+O2 (g) 2SO3平衡常數K=3.1×1026(mol/L)-1. 則在該溫度下，兩個化學反應的反應程度之間的關系為 （ ） A、 B、 C、 D、不能確定,B,1、判斷反應進行的程度，估計反應的可能性。 K值越大，反應越完全； K值越小，反應越不完全。,2、判斷反應進行的方向，判斷反應是否達到平衡狀態(tài),化學反應任意時刻，產物濃度系數次方的乘積與反應物濃度系數次方的乘積之比稱為濃度商，用符號Qc表示。,如何利用Q和K的相對大小判斷反應是否達到平衡或反應進行的方向,1、根據K的大小判斷反應進行的程度。 2、判斷反應是否達到平衡或反應進行的方向 。 Q = K 處于平衡狀態(tài) V正 = V逆 Q K 反應向逆向進行 V正 V逆,某溫度下SO3的轉化反應 的45.89，下面三個混合體系中各物質的濃度(mol/L)如下表，試判斷各體系是否達到平衡狀態(tài),298K時，某密閉容器中反應N2(g)+O2(g) 2NO(g) 達到平衡。 寫出該反應的平衡常數表達式_； 若298K時，K=1×10-30，測得平衡時N2與O2的濃度均為1mol/L，試求NO的平衡濃度； 保持溫度不變，測得反應進行的某一時刻，N2、O2、NO濃度分別為10 mol/L、10 mol/L、1×105mol/L，此時該反應是否達到平衡狀態(tài)？若要達到平衡，反應應向 方向進行，為什么？,NO= 1×10-15 mol/L,逆,QCK,張同學是高二化學興趣小組的成員,在學習化學平衡常數之后他仿照課本中的表格在實驗室進行化學平衡常數的探究，測量了一組初始濃度和平衡濃度，數據如下:,張同學發(fā)現對應平衡常數的數值不一樣了,你能幫他找出其中的原因嗎？,H2(g)I2(g) 2HI(g),溫度 改變，平衡常數也發(fā)生改變,用平衡常數來表示反應的限度有時不夠直觀，常用平衡轉化率來表示反應限度。,表達式：反應物A的平衡轉化率：,二、平衡轉化率,定義：平衡時已轉化了的某反應物的量與轉化前該反應物的量之比。,例：反應CO+H2OH2+CO2在773K時平衡常數K=9，如反應開始C(H2O)=C(CO)=0.020 mol·L-1求CO的轉化率。 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和平衡轉化率,注：溫度一定時，對于一個化學反應，平衡常數雖然一定，但不同的反應物的平衡轉化率可能不同。不能脫離具體的反應物談平衡轉化率。,（1） 1.92,（2） 0.3mol/L,（3） 80%,(2)已知平衡轉化率和初始濃度求平衡常數,（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）已知平衡常數和初始濃度求平衡濃度及轉化率。,練 吧,1.在某溫度下，可逆反應： mA(g)+nB(g) pC(g) + qD(g)的平衡常數為，下列說法正確的是（ ） .越大，達到平衡時，反應進行的程度越大 .越小，達到平衡時，反應物的轉化率越大 .隨反應物濃度改變而改變 .隨溫度改變而改變,2.在一定體積密閉容器中，進行如下反應： CO2(g)+H2(g) CO(g) +H2O(g), 其平衡常數和溫度t的關系如下： (1)k的表達式為： (2)該反應為 反應（“吸熱”或“放熱”）,吸熱,(3)能判斷該反應是否達到化學平衡狀態(tài)的依據（ ） .容器中壓強不變 .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),此時溫度為 .,BC,830 ºC,溫度對化學平衡的影響,2NO2(g) N2O4(g) H=-57.2 kJ·mol-1 紅棕色 無色,降溫,顏色變淺,升溫,顏色變深,減小,增大,正向,逆向,三、反應條件對化學平衡的影響,升高溫度，平衡向吸熱方向移動；,降低溫度，平衡向放熱方向移動。,交流 研討,溫度對化學平衡的影響是否改變平衡常數？,交流 研討,溫度對化學平衡的影響是通過改變平衡常數實現的。,在一定體積的 密閉容器中，反應CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g) 的化學平衡常數和溫度的關系如下表：,回答下列問題： (1)該反應的化學平衡常數表達式K= 。 (2)該反應的正反應為 反應(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)，可判斷此時的溫度為 。,吸熱,830,遷移 應用,請根據反應Fe3+(aq) + 3SCN-(aq) Fe(SCN)3(aq) 的平衡常數K 與濃度商Q = 的關 系,討論改變反應物或生成物濃度對化學平衡的影響。,Q K,正向,Q K,逆向,交流 研討,改變濃度，若QK，平衡逆向移動。移動方向由Q和K的相對大小來判定。,請根據提供的試劑和儀器，按照設計的實驗方案證明上述預測。 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,平衡正向移動,總結：影響化學平衡的因素,升高溫度，平衡向_方向移動； 降低溫度，平衡向_方向移動。 改變濃度，若QK，平衡_移動。 改變壓強，若QK，平衡_移動。 催化劑， 平衡不移動。,吸熱,放熱,正向,逆向,正向,逆向,改變壓強實質是同時改變了平衡體系中各組分的濃度。,例1在一定條件下，反應 2NO + O2 2NO2達到平衡的標志是( ) A. NO、O2、NO2分子數目比是212 B. 反應混合物中各組分物質的濃度相等 C. 混合氣體的顏色不再變化 D. 混合氣體的平均相對分子質量不變,C D,平衡體系中各組分的濃度(或物質的量)不再改變。,例2已知反應 mX(g) + nY(g) qZ(g) Hq,在恒容密閉容器中反應達到平衡時，下列說法正確的是( ) A. 通入稀有氣體使壓強增大，平衡將正向移動 B. X的正反應速率是Y的逆反應速率的m/n倍 C. 降低溫度，混合氣體的平均相對分子質量變小 D. 增加X的物質的量，Y的轉化率降低,B,1. 關節(jié)炎病因是在關節(jié)滑液中形成尿酸鈉晶體，尤其在寒冷季節(jié)易誘發(fā)關節(jié)疼痛。其化學機理為：HUr + H2O Ur- + H3O+ 尿酸 尿酸根離子 Ur-(aq) + Na+(aq) NaUr(s) 下列對反應敘述中正確的是( ) A. 正反應的H0 B. 正反應的H0 C. 升高溫度，平衡正向移動 D. 降低溫度，平衡正向移動,練習,B D,2.反應2A(g) + B(g) 2C(g)；H 0。下列反應有利于生成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,3.某溫度下，體積一定的密閉容器中進行如下可逆反應：X(g)Y(g) Z(g)W(s)；H0。下列敘述正確的是 ( ) A. 加入少量W，逆反應速率增大 B. 當容器中氣體壓強不變時，反應達到平衡 C. 升高溫度，平衡逆向移動 D. 平衡后加入X，上述反應的H增大,B,練習,練習,4.鉻酸鉀(K2CrO4)與重鉻酸鉀(K2Cr2O7)有如下轉 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(填“左”或“右”)。,黃,橙紅,左,5. 在一定條件下，反應H2(g) + Br2(g) 2HBr(g) 的H0，達到化學平衡狀態(tài)且其它條件不變時： (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，化學平衡_移動，Br2(g)的平衡轉化率_ (變大、變小或不變)。,變深,正向,變大,練習,精題點撥,在一定條件下,反應CO + NO2 CO2 + NO達到平衡后，降低溫度，混合氣體的顏色變淺。下列判斷正確的是( ) A. 正反應為吸熱反應 B. 正反應為放熱反應 C. CO的平衡轉化率降低 D. 各物質的濃度不變,B,A. 達到平衡后，若使用催化劑，C的質量分數增大 B. 平衡后，若升高溫度，則平衡向逆反應方向移動 C. 平衡后，增大A的量，有利于平衡正向移動 D. 化學方程式中一定有np+q,可逆反應mA(s) + nB(g) pC(g) + qD(g)。 反應中，當其它條件不變時，C的質量分數與溫度 (T)和壓強(P)的關系如上圖，根據圖中曲線分析， 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。在生產中通常采用通入過量的空氣的方法。為什么？,提高O2在原料氣中的比例，使SO2的平衡轉化率提高，從而降低生產成本。,原平衡狀態(tài),新平衡狀態(tài),平衡移動,借助Q與K的相對大小進行判斷,升高溫度，平衡向吸熱方向移動,降低溫度，平衡向放熱方向移動,溫度：溫度對化學平衡的影響是通過改變平衡常數來實現的,若QK，平衡逆向移動,若QK，平衡正向移動,小結,改變濃度 (或壓強)：,化學平衡常數和平衡轉化率 a A + b B c C + d D,Qc= Kc處于平衡狀態(tài),