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文檔簡介
第二節化學平衡下列化學反應能否進行到底?硫的燃燒酸堿中和反應二氧化硫的催化氧化合成氨動腦想一想舊知回顧還記得飽和溶液嗎?在一定溫度下,在一定量的溶劑里,不能再溶解某種溶質的溶液,飽和溶液
飽和溶液中溶質的溶解過程完全停止了嗎?考慮一下溶解平衡的建立開始:溶解速率>結晶速率溶解速率=結晶速率達到溶解平衡,形成硫酸銅飽和溶液固體溶質溶解結晶溶液中溶質當v(溶解)=v(結晶)形成飽和溶液,達到平衡狀態,是個動態平衡一、可逆反應在同一條件下,既能向正反應方向進行,同時又能向逆反應方向進行的反應,叫做可逆反應。①二同:a.相同條件下;b.正、逆反應同時進行。②一小:反應物與生成物同時存在;任一組分的轉化率都小于100%。定義特點表示
如N2+3H22NH3
高溫高壓催化劑B
【練一練】分析各選項中的各組反應,其中互為可逆反應的是(
)A.2KHCO3?K2CO3+H2O+CO2↑
K2CO3+H2O+CO2?2KHCO3B.CO2+H2O?H2CO3
H2CO3?CO2+H2OC.NH3+HCl?NH4Cl
NH4Cl?NH3↑+HCl↑D.2NaCl?2Na+Cl2↑
2Na+Cl2?2NaCl溫馨提示:判斷一個反應是可逆反應的關鍵是可逆反應必須是在同一條件下進行在一密閉容器中進行反應:2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g),已知反應過程中某一時刻SO2、O2、SO3的濃度分別為0.2mol·L-1、0.1mol·L-1、0.2mol·L-1,當反應達到平衡時,可能存在的數據是(
)A.SO2為0.4mol·L-1,O2為0.2mol·L-1B.SO2為0.25mol·L-1C.SO2、SO3均為0.15mol·L-1D.SO3為0.4mol·L-1【練一練】B化學平衡狀態,就是指在一定條件下的可逆反應里,正反應速率和逆反應速率相等,反應混合物中各組分的濃度保持不變的狀態。1、定義V正=V逆≠0反應混合物中各組分的濃度保持不變的狀態二、化學平衡狀態2、化學平衡狀態特點①逆——可逆反應③等——V正=V逆②動——動態平衡,反應沒有停止④定——各組分的濃度不變,含量一定⑤變——條件改變,原平衡被破壞,在新的條件下建立新的平衡(1)只有_________才能建立化學平衡狀態,即化學平衡問題的研究對象是可逆反應??赡娣磻?)
以N2與H2反應生成NH3為例,c(N2)c(H2)v正c(NH3)v逆開始轉化終態最大00減小減小減小增大增大不變不變不變且不為0不變不變且不為0最大最大3.化學平衡狀態的建立t1V逆V正=V正V逆時間速率(3)化學平衡狀態的建立除了必須是可逆反應外,還必須有一定的溫度、物質的濃度和氣體的壓強等外界因素的條件。所以,同一個可逆反應在不同條件下建立起的化學平衡狀態可能不同;不同的可逆反應,即使在相同條件下,建立起的化學平衡狀態也不一定相同。4、化學平衡狀態判斷
動態標志:v正=v逆≠0
靜態標志:各種“量”不變①各物質的質量、物質的量或濃度不變。②各物質的百分含量(物質的量分數、質量分數等)不變。1.化學平衡狀態判斷的本質標志:v(正)=v(逆)≠0同一物質1.生成速率等于消耗速率2.單位時間內同一物質斷裂的化學鍵與形成的化學鍵的物質的量相等不同物質1.化學方程式同一邊的不同物質生成速率與消耗速率之比等于化學計量數之比2.化學方程式兩邊物質的生成(或消耗)速率之比等于化學計量數之比即化學反應速率之比等于化學計量數之比,且表示不同反應方向(即“一正一逆”)重點強調2.化學平衡狀態判斷的宏觀標志:各物質的濃度保持不變各物質的物理量各組成成分的質量、物質的量、分子數、物質的量濃度保持不變各物質的含量各組成成分的質量分數、物質的量分數、氣體的體積分數保持不變3.化學平衡狀態判斷的間接標志:(1)反應物的轉化率保持不變。(2)產物的產率保持不變。(3)平衡體系的顏色保持不變。(4)絕熱的恒容反應體系中的溫度保持不變。(5)某化學鍵的破壞速率和生成速率相等。xA(g)+yB(g)?pC(g)+qD(g)①v(A)正=v(A)逆
②v(A):v(B)
=x:y
判斷下列條件能否作為判斷化學平衡的標志?③A的體積分數保持不變不一定⑥溫度保持不變
⑤總壓強保持不變
④平均摩爾質量保持不變【規律方法】
判斷化學平衡狀態的標志,可用八個字概括“正逆相等,變量不變”。即對于同一物質v(正)=v(逆)時可判定反應達平衡狀態。當某一可變物理量隨反應進行不再改變時,可判定已達到平衡狀態。一定條件下,將NO2與SO2以體積比為1∶2置于密閉容器中發生反應:NO2(g)+SO2(g)?SO3(g)+NO(g)
ΔH=-41.8kJ·mol-1,下列能說明反應達到平衡狀態的是()A.體系壓強保持不變B.混合氣體顏色保持不變C.SO3和NO的體積比保持不變D.每消耗1molSO3的同時生成1molNO2【練一練】B一定條件下,在密閉容器中,能表示反應X(g)+2Y(g)?2Z(g)一定達到化學平衡狀態的是(
)①X、Y、Z的物質的量之比為1∶2∶2②X、Y、Z的濃度不再發生變化③容器中的壓強不再發生變化④單位時間內生成nmolZ,同時生成2nmolYA.①②B.①④C.②③D.③④練一練
C化學平衡常數【交流·研討】根據下表數據計算平衡時的值并分析其中規律:2c(HI)c(H2)·c(I2)I2(g)+H2(g)2HI(g)起始時濃度mol/L平衡時濃度mol/L平衡時c(H2)c(I2)c(HI)c[H2]c[I2]c[HI]0.011970.00694400.0056170.00059360.0127048.380.012280.00996400.0038410.0015240.0168748.610.012010.00840300.0045800.00097330.0148649.54000.015200.0016960.0016960.0118148.48000.012870.0014330.0014330.0100048.71000.037770.0042130.00042130.0293448.742c(HI)c(H2)·c(I2)通過分析實驗數據得出:1.溫度不變時,為常數用K表示;2.常數K與反應的起始濃度大小無關;3.常數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?!舅伎肌咳藗儗ζ渌瘜W平衡體系的數據進行分析,也發現了類似的關系,平衡常數的含義是什么?三、化學平衡常數在一定溫度下,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。這個常數就是該反應的化學平衡常數(簡稱平衡常數),用符號K表示。1、定義
對于反應:aA+bB?cC+dD但一般不寫單位
濃度的單位為mol·L-1
。K的單位為(mol·L-1)n請寫出下表中各反應的平衡常數表達式并回答問題反應Kc①1/2N2(g)+3/2H2(g)?NH3(g)
②N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)
③2NH3(g)?N2(g)+3H2(g)
④Fe0(s)+C0(g)?Fe(s)+CO2(g)
⑤AgCl(s)?Ag+(aq)+Cl-(aq)
⑥Cr2072-(aq)+H20?2Cr042-(aq)+2H+(aq)
【練習】(1)比較①和②,分析平衡常數表達式的書寫與哪些因素有關?(2)比較②和③,分析正、逆反應的平衡常數之間的關系(3)④⑤和⑥,分析平衡體系中固體和純液體的濃度在平衡常數表達式中不出現的原因?!舅伎寂c交流】2.書寫平衡常數關系式的規則(1)一個化學反應的K大小只與溫度有關。(2)平衡常數的表達式及單位與方程式的書寫形式有關。(3)化學反應的正逆反應的平衡常數互為倒數。(4)有純固體或溶劑參加的反應,它們不列入平衡常數表達式。強調:a.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。b.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,必須表示在平衡關系式中。對于可逆反應:C(s)+CO2(g)?2CO(g),在一定溫度下,其平衡常數為K,下列條件的變化中,能使K發生變化的是 (
)A.將C(s)的表面積增大 B.增大體系壓強C.升高體系溫度 D.使用合適的催化劑【練習】C已知450℃時,反應H2(g)+I2(g)?2HI(g)的k=50,由此推測在450℃時,反應2HI(g)?
H2(g)+I2(g)的化學平衡常數為()A.50B.0.02C.100D.無法確定B練一練練一練
在某溫度下,將H2和I2各0.10mol的氣態混合物充入10L的密閉容器中,充分反應,達到平衡后,測得c(H2)=0.0080mol/L。(1)求反應的平衡常數。(2)在上述溫度下,該容器中通入H2和I2蒸氣各0.20mol,試求達到化學平衡時各物質的濃度。解:
(1)H2+I2?2HI起始濃度/mol·L-10.0100.0100平衡濃度/mol·L-10.00800.00800.0040(2)H2+I2?2HI起始濃度/mol·L-10.0200.0200平衡濃度/mol·L-10.020-x0.020-x2x解得x=0.004mol/L平衡時c(H2)=c(I2)=0.016mol/L,c(HI)=0.008mol/L3、平衡常數K的意義(1)、利用平衡常數判斷反應的熱效應。升高溫度,K增大;則正反應是吸熱反應,
升高溫度,K減小,則正反應是放熱反應。在某溫度下,某時刻反應是否達平衡,可用該時刻產物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比即濃度商Qc與K比較大小來判斷。即Qc=K
體系處于化學平衡
Qc<K
反應正向進行
Qc>K
反應逆向進行(2)判斷反應進行的方向
某溫度下,在一容積可變的容器中,反應2A(g)+B(g)?2C(g)達到平衡時,A、B和C的物質的量分別為4mol、2mol和4mol。保持溫度和壓強不變,對平衡混合物中三者的物質的量做如下調整,可使平衡右移的是()
A.均減半B.均加倍
C.均增加1molD.均減少1mol練一練CK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。一般來說,反應的平衡常數K≥105,認為正反應進行得較完全;K≤10-5則認為這個反應的正反應很難進行(逆反應較完全)
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