化學：3.3《化學平衡常數(shù)及計算》課件（新人教版選修4）

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歡迎進入化學課堂 三 化學平衡常數(shù) 化學平衡的特征 54 5 54 6 54 45 54 33 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 溫度不變時 為常數(shù)用K表示 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 其它平衡體系的數(shù)據(jù)進行分析 都有類似的關系 一 定義 一定溫度下 對于已達平衡的反應體系中 生成物以它的化學計量數(shù)為乘冪的濃度之積除以反應物以它的化學計量數(shù)為乘冪的濃度之積是個常數(shù) 這個常數(shù)叫做該反應的化學平衡常數(shù) 三 平衡常數(shù)的單位濃度的單位為mol L 1 K的單位為 mol L 1 n 二 數(shù)學表達式 對于一般的可逆反應mA nB pC qD 注意 反應中的固體或純溶劑不列入平衡常數(shù)的表達式中 1 如果反應中有固體和純液體參加 它們的濃度不應寫在平衡關系式中 因為它們的濃度是固定不變的 化學平衡關系式中只包括氣態(tài)物質和溶液中各溶質的濃度 如 CaCO3 s CaO s CO2 g Kc CO2 CO2 g H2 g CO g H2O l Kc CO CO2 H2 四 書寫平衡常數(shù)關系式的規(guī)則 稀溶液中進行的反應 如有水參加 水的濃度也不必寫在平衡關系式中 如 Cr2O72 H2O 2CrO42 2H Kc CrO42 2 H 2 Cr2O72 非水溶液中的反應 如有水生成或有水參加反應 此時水的濃度不可視為常數(shù) 必須表示在平衡關系式中 如酒精和醋酸的液相反應C2H5OH CH3COOH CH3COOC2H5 H2OK CH3COOC2H5 H2O C2H5OH CH3COOH 2 同一化學反應 可以用不同的化學反應式來表示 每個化學方程式都有自己的平衡常數(shù)關系式及相應的平衡常數(shù) 3 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1 2NO g O2 g 2NO2K12NO2 g N2O4K22NO g O2 g N2O4 g K K1 K2 例2 C s CO2 g 2CO g KC s H2O g CO g H2 g K1CO g H2O g CO2 g H2 g K2K K1 K2 解 1 Kc N2O4 NO2 2 2 Kc NO2 2 N2O4 3 Kc CO2 課堂練習 1 寫出下列各反應的平衡常數(shù)K 1 2NO2 g N2O4 g 2 N2O4 g 2NO2 g 3 CaCO3 g CaO s CO2 g 4 平衡常數(shù)只表現(xiàn)反應進行的程度 即可能性問題 而不表現(xiàn)到達平衡所需的時間 即現(xiàn)實性問題 5 平衡常數(shù)K與溫度有關 與濃度無關 由K隨溫度的變化可推斷正反應是吸熱反應還是放熱 若正反應是吸熱反應 升高溫度 K增大 若正反應是放熱反應 升高溫度 K減少 5 K值大小標志反應能達到的最大限度 K值大 反應完全 返回 播放 5 小結 1 平衡是有條件的 動態(tài)的 2 K不隨起始濃度大而變 3 K與溫度有關 4 K與方程式寫法有關 1 平衡常數(shù)的數(shù)值大小可以判斷反應進行的程度 估計反應的可能性 因為平衡狀態(tài)是反應進行的最大限度 如 N2 g O2 g 2NO g Kc 1 10 30 298K 這意味著298K時 N2和O2基本上沒有進行反應 反之NO分解的逆反應在該溫度下將幾乎完全進行 平衡時NO實際上全部分解為N2和O2 三 平衡常數(shù)的意義 2 平衡常數(shù)K值的大小 可推斷反應進行的程度 K值越大 表示反應進行的程度越大 反應物的轉化率越大 K值越小 表示反應進行的程度越小 反應物的轉化率越小 3 反應的平衡常數(shù)與反應可能進行的程度 一般來說 反應的平衡常數(shù)KC 105 認為正反應進行得較完全 KC 10 5則認為這個反應的正反應很難進行 逆反應較完全 通過改變溫度 平衡常數(shù)大小的變化趨勢可以判斷上面可逆反應的正方向是放熱反應 4 另外還有兩點必須指出 平衡常數(shù)數(shù)值的大小 只能大致告訴我們一個可逆反應的正向反應所進行的最大程度 并不能預示反應達到平衡所需要的時間 如 2SO2 g O2 2SO3 g 298K時Kp很大 但由于速度太慢 常溫時 幾乎不發(fā)生反應 平衡常數(shù)數(shù)值極小的反應 說明正反應在該條件下不可能進行 如 N2 O2 2NOKc 10 30 298K 所以常溫下用此反應固定氮氣是不可能的 因此沒有必要在該條件下進行實驗 以免浪費人力物力 或者改變條件使反應在新的條件下進行比較好一些 對于可逆反應達到平衡后各物質的濃度變化關系 在計算中注意 2 生成物 平衡濃度 初始濃度 轉化濃度生成物D D c0 D c D 3 各物質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 c A c D a d 1 反應物 平衡濃度 初始濃度 轉化濃度 反應物A A c0 A c A 5 與平衡常數(shù)有關的計算 例1 合成氨的反應N2 3H2 2NH3在某溫度下各物質的濃度平衡是 N2 3mol L 1 H2 9mol L 1 NH3 4mol L 1求該反應的平衡常數(shù)和N2 H2的初始濃度 解 求平衡常數(shù)KcKc NH3 2 N2 H2 3 16 3 93 7 32 10 3 求N2 H2的初始濃度 N2 3H2 2NH3反應1摩爾N2同時需3molH2生成2molNH3N2 3H2 2NH3平衡3mol L 19mol L 14mol L 1初始 3 2 9 6 0即 5150答 Kc 7 32 10 3 初始 N2 H2 為5 15mol L 1 課堂練習 2 450K時往一空容器中通入氮N2和H2 反應達平衡后 測得 N2 3mol L H2 9mol L NH3 4mol L 求K N2和H2的起始濃度 394 0 4 26 515 Kc NH3 2 N2 H2 3 42 3 93 7 3 10 3 四 平衡轉化率 用平衡常數(shù)來表示反應的限度有時不夠直觀 常用平衡轉化率 來表示反應限度 反應物A的平衡轉化率 該條件最大轉化率 可表示 a 已知初始濃度和平衡濃度求平衡常數(shù)和平衡轉化率 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化率可能不同 不能脫離具體的反應物談平衡轉化率 b 已知平衡轉化率和初始濃度求平衡常數(shù) c 知平衡常數(shù)和初始濃度求平衡濃度及轉化率 將根據(jù)B C組數(shù)據(jù)計算各物質的平衡濃度和平衡轉化率 分析結果 得出什么結論 K CO2 H2 CO H2O 2 0 2 0 2 0 1 2 0 1 2 1 2 2 6 62 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