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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(zhuǎn)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(chǎn)品的產(chǎn)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(chǎn)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(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，只要保持反應體系的溫度不變，達到化學平衡狀態(tài)后， 就為常數(shù)。,我們通常把這個常數(shù)稱為 化學平衡常數(shù),,在一定溫度下，某個可逆反應達到平衡時，產(chǎn)物濃度系數(shù)次方的乘積與反應物濃度系數(shù)次方的乘積之比是一個常數(shù)。這個常數(shù)稱為化學平衡常數(shù)（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(shù)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(shù)表達式中 ，表達式中只包括氣態(tài)物質(zhì)和溶液中各溶質(zhì)的濃度。,1、寫出反應：2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) 的化學平衡常數(shù)表達式。,2、寫出反應：FeO(s) ＋ CO(g) Fe(s)＋CO2(g) 的化學平衡常數(shù)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(xiàn)？,1、平衡常數(shù)的表達式與反應方程式的書寫方式有關 （1）與物質(zhì)的系數(shù)有關 （2）正、逆反應的平衡常數(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(shù)，不列入平衡常數(shù)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(shù)為K1,則相同溫度下反應 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 ①N2(g)+O2(g) 2NO(g) 平衡常數(shù)K=3.84×10-31; ②2SO2(g)+O2 (g) 2SO3平衡常數(shù)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、①＞② B、①＜② C、① ＝② 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(chǎn)物濃度系數(shù)次方的乘積與反應物濃度系數(shù)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(jù)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(zhuǎn)化反應 的Ｋ＝45.89，下面三個混合體系中各物質(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。 ①寫出該反應的平衡常數(shù)表達式_________________； ②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； ③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、1×10—5mol/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,QC＞K,張同學是高二化學興趣小組的成員,在學習化學平衡常數(shù)之后他仿照課本中的表格在實驗室進行化學平衡常數(shù)的探究，測量了一組初始濃度和平衡濃度，數(shù)據(jù)如下:,張同學發(fā)現(xiàn)對應平衡常數(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)來表示反應的限度有時不夠直觀，常用平衡轉(zhuǎn)化率α來表示反應限度。,表達式：反應物A的平衡轉(zhuǎn)化率：,二、平衡轉(zhuǎn)化率,定義：平衡時已轉(zhuǎn)化了的某反應物的量與轉(zhuǎn)化前該反應物的量之比。,例：反應CO+H2O?H2+CO2在773K時平衡常數(shù)K=9，如反應開始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，對于一個化學反應，平衡常數(shù)雖然一定，但不同的反應物的平衡轉(zhuǎn)化率可能不同。不能脫離具體的反應物談平衡轉(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： mA(g)+nB(g) pC(g) + qD(g)的平衡常數(shù)為Ｋ，下列說法正確的是（ ） Ａ.Ｋ越大，達到平衡時，反應進行的程度越大． Ｂ.Ｋ越小，達到平衡時，反應物的轉(zhuǎn)化率越大． Ｃ.Ｋ隨反應物濃度改變而改變． Ｄ.Ｋ隨溫度改變而改變．,ＡＤ,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(shù)Ｋ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(jù)（ ） Ａ.容器中壓強不變 Ｂ.混合氣體中ＣＯ濃度不變 Ｃ.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(shù)？,,交流 研討,溫度對化學平衡的影響是通過改變平衡常數(shù)實現(xiàn)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(shù)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(shù)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(jù)反應Fe3+(aq) + 3SCN-(aq) Fe(SCN)3(aq) 的平衡常數(shù)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(jù)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(zhì)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(shù)目比是2∶1∶2 B. 反應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 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(zhì)量變小 D. 增加X的物質(zhì)的量，Y的轉(zhuǎn)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：①HUr + H2O Ur- + H3O+ 尿酸 尿酸根離子 ②Ur-(aq) + Na+(aq) NaUr(s) 下列對反應②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)；△H＞0。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(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(zhuǎn)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(zhuǎn)化率降低 D. 各物質(zhì)的濃度不變,B,A. 達到平衡后，若使用催化劑，C的質(zhì)量分數(shù)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n＞p+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(zhì)量分數(shù)與溫度 (T)和壓強(P)的關系如上圖，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。在生產(chǎn)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(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,,,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(shù)來實現(xiàn)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(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),