高中化學(xué) 2.2《化學(xué)反應(yīng)的限度》2同課異構(gòu)課件 魯科版選修4.ppt

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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,,該反應(yīng)在一定條件下是不可能進行完全的，即存在一定的限度，而反應(yīng)的限度的大小對于生產(chǎn)和生活實際有著直接影響。因此僅研究化學(xué)反應(yīng)的方向是不夠的，還需要關(guān)注化學(xué)反應(yīng)的限度問題。怎樣定量描述化學(xué)反應(yīng)的限度呢？化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率受到哪些因素的影響？,什么叫化學(xué)平衡狀態(tài)？化學(xué)平衡有哪些特點？,在研究了大量實驗的基礎(chǔ)上，人們發(fā)現(xiàn)可以用化學(xué)平衡常數(shù)來定量描述化學(xué)反應(yīng)的限度。,1、可逆反應(yīng),定義：在相同條件下同時向正、反兩個方向進行的反應(yīng)稱可逆反應(yīng)。,交流 · 研討,下列說法是否正確： 1、氫氣在氧氣中燃燒生成水，水在電解時生成氫氣和氧氣，H2+O2=H2O是可逆反應(yīng)。 2、硫酸銅晶體加熱變成白色粉末，冷卻又變成藍(lán)色，所以無水硫酸銅結(jié)合結(jié)晶水的反應(yīng)是可逆反應(yīng)。 3、氯化銨加熱變成氨氣和氯化氫氣體，兩種氣體又自發(fā)變成氯化銨，氯化銨的分解是可逆反應(yīng)。,1、可逆反應(yīng),可逆反應(yīng)的特點： （1）不能進行到底，有一定限度 （2）正反兩個方向的反應(yīng)在同時進行 （3）一定條件下，正逆反應(yīng)達(dá)平衡,1、可逆反應(yīng),人們利用可逆反應(yīng)進行化工生產(chǎn)時要同時考慮兩個因素： 反應(yīng)進行的速率和反應(yīng)進行的限度。 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。,2、化學(xué)平衡,定義：在一定條件下可逆反應(yīng)進行到一定程度時，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率相等，反應(yīng)物和生成物的濃度不再發(fā)生變化，這種狀態(tài)稱為化學(xué)平衡狀態(tài)，簡稱化學(xué)平衡。,要點：對象——可逆反應(yīng) 條件——一定條件下，V正=V逆 特征——各成份的濃度不再變化,特點,動—化學(xué)平衡是一種動態(tài)平衡 V正＝V逆≠0；,定—反應(yīng)混合物中各組成的濃度 保持不變；,變—當(dāng)外界條件（C、P、T）改變 時，V正≠V逆 ，平衡發(fā)生改變,,2、化學(xué)平衡,練習(xí),1、N2+3H2 2NH3反應(yīng)達(dá)到平衡時，下列說法正確的是（ ） A、N2和H2不再化合了 B、N2、H2、NH3的濃度相等 C、平衡建立前體系的總質(zhì)量在不斷變化而平衡建立后體系的總質(zhì)量就不再變了 D、N2、H2、NH3的濃度保持不變,,,D,2、在一定溫度下，可逆反應(yīng)： A(g)+3B(g) 2C(g)達(dá)到平衡的標(biāo)志是( ) A.A生成的速率與C分解的速率相等 B.A、B、C的濃度不再變化 C.單位時間生成n molA同時消耗3n molB D.A、B、C的分子數(shù)之比為1：3：2,BC,3、在一定溫度下反應(yīng)A2(g) + B2(g) 2AB(g) 達(dá)到平衡的標(biāo)志是（ ）,C,A、單位時間生成1moLA2的同時生成1moL的B2,B、容器內(nèi)的總物質(zhì)的量不隨時間變化,C、單位時間生成2moLAB的同時生成1moL的B2,D、單位時間生成1moLA2的同時消耗2moL的2AB,【交流.研討一】測量獲得反應(yīng)H2(g)＋I2(g) 2HI (g) ，在698.6K或798.6K時各物質(zhì)的初始濃度和平衡濃度，結(jié)果如下表,54.50,54.43,54.16,54.33,8.298,8.306,8.271,1 請根據(jù)表中的實驗數(shù)據(jù)計算平衡時 的值，將計算結(jié)果填入表中。,54.62,【交流.研討一】測量獲得反應(yīng)H2(g)＋I2(g) 2HI (g) ，在698.6K或798.6K時各物質(zhì)的初始濃度和平衡濃度，結(jié)果如下表,54.50,54.43,54.16,54.33,8.298,8.306,8.271,請分析計算所得數(shù)據(jù)，尋找其中的規(guī)律。 （1）請分析計算所得的數(shù)據(jù)，回答在相同溫度下數(shù)據(jù)大小有何特點？ （2）該常數(shù)大小與反應(yīng)的初始濃度大小有無關(guān)系？,54.62,【交流.研討一】測量獲得反應(yīng)H2(g)＋I2(g) 2HI (g) ，在698.6K或798.6K時各物質(zhì)的初始濃度和平衡濃度，結(jié)果如下表所示,2 請分析計算所得數(shù)據(jù)，尋找其中的規(guī)律。 （3）由1、2、3組所給的初始濃度數(shù)據(jù)判斷剛開始時化學(xué)反應(yīng)進行的方向？由4、5兩組所給的初始濃度數(shù)據(jù)判斷剛開始時化學(xué)反應(yīng)進行的方向？由此你能否得出該常數(shù)與化學(xué)反應(yīng)方向的關(guān)系？,54.50,54.62,54.43,54.16,54.33,【交流.研討一】測量獲得反應(yīng)H2(g)＋I2(g) 2HI (g) ，在698.6K或798.6K時各物質(zhì)的初始濃度和平衡濃度，結(jié)果如下表所示,2 請分析計算所得數(shù)據(jù)，尋找其中的規(guī)律。 （4）由前5組平衡濃度的數(shù)據(jù)判斷建立的平衡狀態(tài)相同嗎？你能否得出該常數(shù)與建立的平衡狀態(tài)有無關(guān)系？由此你能得到什么結(jié)論？,54.50,54.62,54.43,54.16,54.33,【交流.研討一】測量獲得反應(yīng)H2(g)＋I2(g) 2HI (g) ，在698.6K或798.6K時各物質(zhì)的初始濃度和平衡濃度，結(jié)果如下表,54.50,54.43,54.16,54.33,8.298,8.306,8.271,2 請分析計算所得數(shù)據(jù)，尋找其中的規(guī)律。 （5）縱觀以上8組實驗數(shù)據(jù)，你還能得到什么結(jié)論？,54.62,規(guī)律小結(jié),通過分析實驗數(shù)據(jù)得出： (1)溫度相同時，達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài) 為一常數(shù)； (2)這個常數(shù)與反應(yīng)的起始濃度大小無關(guān)； (3)這個常數(shù)與正向建立還是逆向建立平衡無關(guān)即與平衡建立的過程無關(guān)。 (4)同一溫度下可以有多個平衡狀態(tài)，但平衡時只有一個常數(shù)。 (5) 溫度不同，平衡時常數(shù)大小不同。,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， 總是一個常數(shù)。,一、化學(xué)平衡常數(shù),K =,1 化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式,含義：在一定溫度時，當(dāng)一個可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時，生成物平衡濃度系數(shù)次方之積與反應(yīng)物平衡濃度系數(shù)次方之積的比值是一個常數(shù)，這個常數(shù)稱為化學(xué)平衡常數(shù)簡稱平衡常數(shù)。,單位：（mol?L-1）c+d-a-b,如果反應(yīng)中有固體和純液體參加，它們的濃度不應(yīng)寫在平衡關(guān)系式中，因為它們的濃度是固定不變的，化學(xué)平衡關(guān)系式中只包括氣態(tài)物質(zhì)和溶液中各溶質(zhì)的濃度。如： CaCO3(s)?CaO(s)+CO2(g) K=[CO2] CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(l) K=[CO]/([CO2][H2]),書寫平衡常數(shù)關(guān)系式的注意事項,鞏固練習(xí),1 請寫出下列反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式,2 平衡常數(shù)K的意義 平衡常數(shù)的大小反映了化學(xué)反應(yīng)可能進行的程度(即反應(yīng)的限度），平衡常數(shù)的數(shù)值越大，說明反應(yīng)進行得越完全。,一般來說，如果一個反應(yīng)的平衡常數(shù)大于105，通常認(rèn)為反應(yīng)可進行得比較完全，相反，如果一個反應(yīng)的平衡常數(shù)小于在10-5，則認(rèn)為這個反應(yīng)很難進行。,【交流.研討二】寫出下表中各反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式。并討論下面的問題,（1）對于一個反應(yīng)，其平衡常數(shù)的表達(dá)式是唯一的嗎？平衡常數(shù)的表達(dá)式與哪些因素有關(guān)？ （2）對于一個反應(yīng)，其正反應(yīng)和逆反應(yīng)的平衡常數(shù)之間有什么關(guān)系？,,（3）我們將物質(zhì)的量濃度單位為mol·L-1 帶入化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式，可得到K的單位。請寫出上表中三個反應(yīng)的K的單位，并由所得結(jié)果分析K的單位與反應(yīng)的化學(xué)方程式之間有什么關(guān)系。,mol·L-1,(mol·L-1)2,3.平衡常數(shù)的有關(guān)規(guī)律,1 同一個可逆反應(yīng)，平衡常數(shù)的表達(dá)式不是唯一的，它與化學(xué)方程式的書寫方式有關(guān)。書寫方式不同，各反應(yīng)物、生成物的系數(shù)不同，平衡常數(shù)表達(dá)式就不同。每個化學(xué)方程式都有自己的平衡常數(shù)表達(dá)式及相應(yīng)的平衡常數(shù)。 2 對于同一個反應(yīng)，正反應(yīng)和逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)。 3 平衡常數(shù)的單位與化學(xué)方程式表示形式相對應(yīng)。,4. 化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用,aA+bB cC+dD,K =,Q =,濃度商,當(dāng)Q＞K時，,反應(yīng)會逆向進行達(dá)到平衡。,反應(yīng)為平衡狀態(tài)。,反應(yīng)要正向進行達(dá)到平衡。,在某溫度下，某時刻反應(yīng)是否達(dá)平衡，可用該時刻濃度商Q與K比較大小來判斷。,當(dāng)Q = K時，,當(dāng)Q ＜ K時，,對于可逆反應(yīng)達(dá)到平衡后各物質(zhì)的濃度變化關(guān)系，在計算中注意：,（2）生成物：平衡濃度=初始濃度+轉(zhuǎn)化濃度 生成物D: [D] = c0(D) +△c(D),（3）各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化濃度之比等于它們在化學(xué)方程式中相應(yīng)的化學(xué)計量數(shù)之比?！鱟(A):△c(D)=a:d,（1）反應(yīng)物：平衡濃度=初始濃度-轉(zhuǎn)化濃度； 反應(yīng)物A: [A]=c0(A) - △c(A),5、與平衡常數(shù)有關(guān)的計算,例:合成氨的反應(yīng)N2+3H2?2NH3在某溫度下各物質(zhì)的平衡濃度是:[N2]=3mol·L-1, [H2]=9mol·L-1,[NH3] =4mol·L-1求該反應(yīng)的平衡常數(shù)和N2、H2的初始濃度。,解：①求平衡常數(shù)K Kc=[NH3]2/([N2][H2]3)=16/(3×93)=7.32×10-3 ②求N2、H2的初始濃度。 N2 + 3H2 ? 2NH3 初始(mol·L-1) 變化(mol·L-1) 2 6 4 平衡(mol·L-1) 3 9 4,(3+2) (9+6) 0,0.675,1.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Ｋ，下列說法正確的是（ ） Ａ.Ｋ越大，達(dá)到平衡時，反應(yīng)進行的程度越大． Ｂ.Ｋ越小，達(dá)到平衡時，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大． Ｃ.Ｋ隨反應(yīng)物濃度改變而改變． Ｄ.Ｋ隨溫度改變而改變．,AD,用平衡常數(shù)來表示反應(yīng)的限度有時不夠直觀，常用平衡轉(zhuǎn)化率α來表示反應(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+H2O?H2+CO2在773K時平衡常數(shù)K=9，如反應(yīng)開始時C(H2O)=C(CO)=0.020mol·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(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） 2.25,（2） 60%,（1） 1,（2） 61.3%,（3）已知平衡常數(shù)和初始濃度求平衡濃度及轉(zhuǎn)化率。,（ A） 0.004、0.006 60%,2NO2(g) N2O4(g) △H=－57.2kJ·mol-1 紅棕色 無色,,溫度對化學(xué)平衡的影響,溫度對化學(xué)平衡的影響,2NO2(g) N2O4(g),紅棕色,無色,△H ＝－ 57.2kJ.mol-1,2NO2(g) N2O4(g) △H=－57.2kJ·mol-1 紅棕色 無色,減小,正向,增大,逆向,,溫度對化學(xué)平衡的影響,,,正 向,正 向,,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(xué)平衡的影響是通過改變平衡常數(shù)實現(xiàn)的。,交流 研討,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)，可判斷此時的溫度為 ℃。,吸熱,830,遷移 應(yīng)用,正 向,逆 向,請根據(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)物或生成物濃度對化學(xué) 平衡的影響。,Q K,Q K,交流 研討,請根據(jù)提供的試劑和儀器，按照設(shè)計的實驗 方案證明上述預(yù)測。 試劑：0.01 mol·L-1 FeCl3溶液、0.03 mol·L-1KSCN溶液、 1mol·L-1 FeCl3溶液、1mol·L-1KSCN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,,正向移動,正向移動,改變濃度，若QK，平衡逆向移動。,濃度對化學(xué)平衡的影響,Fe3++3SCN- Fe(SCN)3,2、濃度對化學(xué)平衡的影響,結(jié)論：(其它條件不變的情況下）,向正反應(yīng)方向移動,向逆反應(yīng)方向移動,向逆反應(yīng)方向移動,向正反應(yīng)方向移動,濃度對化學(xué)平衡影響的原因,改變了濃度商(Q)，使Q≠K,進而影響化學(xué)平衡,濃度對平衡影響的適用范圍：,只適用于氣體或溶液,說明： 改變純固體、純液體的量對化學(xué)平衡無影響。,2SO2(g) + O2(g) 2SO3(g) △H = _ 197.8kJ·mol-1 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,,,濃度 借助Q與K的相對大小進行判斷,溫度 溫度對化學(xué)平衡的影響是 通過改變平衡常數(shù)來實現(xiàn)的,三支針筒中均抽入10mlNO2氣體，將針筒前端閉。 原理：N2O4 2NO2 （1）將第二支針筒活塞迅速推至5ml處（現(xiàn)象如下圖中 a b c 所示） （2）將第三支針筒活塞迅速拉至20ml處。（現(xiàn)象如下圖中 A1 b1 c1 所示） 請觀察針筒中氣體顏色變化，并嘗試用化學(xué)平衡移動的觀點進行解釋。,,,a1,b1,c1,,,,,,[觀察.思考],,,,,,b,c,,,,a,,,,,,,,,再如：,向氣體體積縮小的方向移動,向氣體體積增大的方向移動,N2(氣) + 3H2 (氣) 2NH3(氣),4500C時N2與H2反應(yīng)合成NH3的數(shù)據(jù),分析：,B：減小壓強，會使化學(xué)平衡向著氣體體積增大的方向移動。,3、壓強對化學(xué)平衡的影響,結(jié)論: (在其它條件不變的情況下),(對于反應(yīng)前后氣體體積改變的反應(yīng)),A：增大壓強，會使化學(xué)平衡向著氣體體積縮小的方向移動。,(對于反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)),C: 改變壓強，化學(xué)平衡不移動。,早在1888年，法國科學(xué)家勒﹒夏特列就發(fā)現(xiàn)了這其中的規(guī)律，并總結(jié)出著名的勒﹒夏特列原理，也叫化學(xué)平衡移動原理：改變影響化學(xué)平衡的一個因素，平衡將向能夠減弱這種改變的方向移動。,精題點撥,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,2．已知化學(xué)反應(yīng)2A(?)+B(g) 2C(?)達(dá)到平衡，當(dāng)增大壓強時，平衡向逆反應(yīng)方向移動，則 ( ) A．A是氣體，C是固體 B．A、C均為氣體 C．A、C均為固體 D．A是固體，C是氣體,1．某一化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)物和生成物都是氣體，改變下列條件一定能使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動的是 ( ) A．增大反應(yīng)物濃度 B．減小反應(yīng)容器的體積 C．增大生成物濃度 D．升高反應(yīng)溫度,A,D,3.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)機理為： ①HUr + H2O Ur -+ H3O+ 尿酸 尿酸根離子 ②Ur-(aq)+Na+(aq) NaUr(s) 下列對反應(yīng)②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 D. 降低溫度，平衡正向移動,,BD,4.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： (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，Br2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率 (變大、變小或不變)。,5.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”)。,變深,正向,變大,黃,橙紅,左,