第二章

化學(xué)平衡狀態(tài)及化學(xué)平衡常數(shù)《化學(xué)反應(yīng)原理》模塊教學(xué)任務(wù)一：回顧化學(xué)平衡狀態(tài)的特征【知識遷移應(yīng)用】例1在一個恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g),反應(yīng)過程中某一時刻測得SO2、O2、SO3的濃度分別為0.2mol·L-1、0.1mol·L-1、0.2mol·L-1,當(dāng)反應(yīng)達到平衡時,可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)是A.c(SO3)=0.4mol·L-1B.c(SO3)=0.15mol·L-1，c(SO2)=0.15mol·L-1C.c(O2)=0.3mol·L-1D.c(SO3)+c(SO2)=0.4mol·L-1D例2[2024·浙江臺州八校聯(lián)盟期中聯(lián)考]可逆反應(yīng)2NO2(g)?

N2O4(g)在恒容絕熱容器中發(fā)生,下列不能判斷該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是 (

)A.v正(NO2)=2v逆(N2O4)B.氣體顏色不再變化C.體系溫度不再變化D.c(NO2)=2c(N2O4)D例3.硫氫化銨常被用來檢測金屬離子,將1molNH4HS(s)置于密閉容器中(假設(shè)容器容積不變,固體試樣體積忽略不計),在恒定溫度下使其分解達到平衡:NH4HS(s)?NH3(g)+H2S(g)。下列不能說明該化學(xué)反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是 (

)A.NH3與H2S的濃度均不變B.密閉容器中壓強不再變化C.密閉容器中混合氣體的密度不變D.密閉容器中氨氣的體積分數(shù)不變D

例4.

向絕熱恒容密閉容器(絕熱容器指該容器可阻止熱量的傳遞、散失、對流)中通入SO2和NO2,在一定條件下發(fā)生反應(yīng)SO2(g)+NO2(g)?SO3(g)+NO(g),正反應(yīng)速率隨時間變化的示意圖如圖所示,下列結(jié)論中正確的個數(shù)為(

)①反應(yīng)在c點達到反應(yīng)進行的限度②SO2濃度:a點小于c點③逆反應(yīng)速率圖像在此時間段內(nèi)和圖中趨勢相同④Δt1=Δt2,ab段NO2的消耗量小于bc段NO2的消耗量⑤混合物顏色不再變化,說明反應(yīng)達到平衡⑥體系壓強不再變化,說明反應(yīng)達到平衡A.2個

B.3個

C.4個

D.5個B

任務(wù)二：探究化學(xué)平衡常數(shù)定義及表達式活動一：觀察表2-1，你發(fā)現(xiàn)了哪些規(guī)律或問題？Q1：以表格形式呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)，要如何分析？Q2：如何由起始濃度計算平衡濃度？Q3：反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率如何？

c2

(HI)C

(I2)·C

(H2)是一個定值。即：一定溫度下，無論反應(yīng)物的起始濃度如何，無論從正方向開始還是從逆方向開始，平衡時生成物濃度的系數(shù)次方的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次方的乘積之比為一常數(shù)。1.平衡常數(shù)的定義對下列可逆反應(yīng)：

aA+bBcC+dD任意時刻的濃度商Qc平衡時的濃度商Qc為平衡常數(shù)K其中c為各組分的平衡濃度，溫度一定，K為定值。1.平衡常數(shù)的定義2、平衡常數(shù)的意義平衡常數(shù)表示反應(yīng)進行的程度，K越大，表示反應(yīng)進行的越完全，反之，越不完全。一般K>105，可認為反應(yīng)完全。

K＜10-5，反應(yīng)很難進行不表示反應(yīng)的快慢，即K值大，速率不一定快如常溫下，氫氣與氧氣反應(yīng)生成水的K≈1040Cr2O72-+H2O

2CrO42-+2H+Fe3O4(s)+4H2(g)

高溫3Fe(s)+4H2O(g)N2+3H22NH32NH3N2+3H2N2+H2NH31232根據(jù)平衡常數(shù)的定義，請大家寫出下列可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式。3、平衡常數(shù)表達式的書寫SO42?（aq）+Ca(OH)2+2H2OCaSO4·2H2O+2OH?（aq）CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOC2H5+H2O請書寫下列反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式1、各物質(zhì)的濃度是平衡時的濃度。2、對于固體和純液體（如水溶液中的水）的濃度可視為定值，其濃度不列入平衡常數(shù)表達式中。3、平衡常數(shù)的表達式與方程式的書寫有關(guān)。對于同一反應(yīng)，若反應(yīng)方向改變，則平衡常數(shù)互為倒數(shù)。若各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)等倍地擴大或縮小，K的指數(shù)發(fā)生變化。

4、c為實際存在的微粒的濃度（如溶液中以離子形式存在）3、平衡常數(shù)表達式的書寫只與溫度有關(guān)與反應(yīng)物或生成物的濃度無關(guān)與反應(yīng)是從正向開始還是向逆向開始無關(guān)溫度變化對不同反應(yīng)的平衡常數(shù)的影響是不同的。吸熱反應(yīng)，溫度升高，K值增大放熱反應(yīng)，溫度升高，K值減小4、平衡常數(shù)的影響因素任務(wù)三：探究平衡常數(shù)的應(yīng)用1、判斷可逆反應(yīng)進行的限度。2、判斷可逆反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)及反應(yīng)進行的方向。3、判斷反應(yīng)的焓變。4、計算平衡濃度、平衡轉(zhuǎn)化率、理論產(chǎn)率等。

2.利用K值可判斷某狀態(tài)是否處于平衡狀態(tài)QC＜

K

，

反應(yīng)向正方向進行，v正＞

v逆QC＝

K，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，v正＝v逆QC＞K

，反應(yīng)向逆方向進行，v正＜v逆則：如某溫度下，可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)平衡常數(shù)為K，若某時刻時，反應(yīng)物和生成物的濃度關(guān)系如下：例:對于如下反應(yīng),其反應(yīng)過程的能量變化示意圖如圖2-2-4:下列說法正確的是 (

)A.K3=K1+K2B.ΔH3=ΔH1+ΔH2C.加催化劑,反應(yīng)①的反應(yīng)熱降低,反應(yīng)速率加快D.增大壓強,K1減小,K2增大,K3不變B新課探究編號反應(yīng)平衡常數(shù)反應(yīng)熱反應(yīng)①A(g)?

B(g)+C(g)K1ΔH1反應(yīng)②B(g)+C(g)?D(g)K2ΔH2反應(yīng)③A(g)?D(g)K3ΔH3

C

K=？例題：乙苯催化脫氫制苯乙烯反應(yīng)：維持體系總壓強p恒定，在溫度T時，物質(zhì)的量為n、體積為V的乙苯蒸氣發(fā)生催化脫氫反應(yīng)。已知乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率為α，則在該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝_______(用α等符號表示)。例：350℃時，CO2和H2混和氣體(體積比1∶4，總物質(zhì)的量amol)進行反應(yīng)反應(yīng)Ⅰ，在t1時刻達到平衡，平衡時容器體積為V

L，該溫度下反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)為________(用a、V表示)

反應(yīng)Ⅰ

CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(