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新课标人教版课件系列

新课标人教版课件系列. 《 高中化学 》 选修 4. 第三节 化学平衡. 第 三 课时. 等效平衡 化学平衡常数. 学习目标：. 1. 深入理解化学平衡的概念及其特征 ( 等、动、定、变、同）； 2. 理解等效平衡的概念； 3. 掌握化学平衡常数的表达和计算 4. 从理论角度理解应用平衡移动的原理. 影响化学平衡的条件复习. 向 正反应方向 移动. 反应物浓度 减小. 向 逆反应方向 移动. 反应物浓度 增大. 向 逆反应方向 移动. 生成物浓度 减小. 向 正反应方向 移动. 生成物浓度 增大. 向 气体体积减小 的反应方向移动.

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Presentation Transcript

  1. 新课标人教版课件系列 《高中化学》 选修 4

  2. 第三节 化学平衡 第 三 课时 等效平衡 化学平衡常数

  3. 学习目标： 1. 深入理解化学平衡的概念及其特征(等、动、定、变、同）； 2. 理解等效平衡的概念； 3. 掌握化学平衡常数的表达和计算 4. 从理论角度理解应用平衡移动的原理

  4. 影响化学平衡的条件复习 向正反应方向移动 反应物浓度减小 向逆反应方向移动 反应物浓度增大 向逆反应方向移动 生成物浓度减小 向正反应方向移动 生成物浓度增大 向气体体积减小的反应方向移动 体系压强减小 向气体体积增大的反应方向移动 体系压强增大 体系温度降低 向吸热反应方向移动 体系温度升高 向放热反应方向移动

  5. (法)勒夏特列原理： 如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、压强、温度）平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。这就是勒沙特列原理。 其中包含： ①影响平衡的因素只有浓度、压强、温度三种； ②原理的适用范围是只有一项条件变化的情况（温度或压强或一种物质的浓度），当多项条件同时发生变化时，情况比较复杂； ③平衡移动的结果只能减弱（不可能抵消）外界条件的变化。

  6. 1200℃ 0.006mol CO H2O 0.006mol H2 0.004mol CO2 0.004mol 1L T2 催化剂 CO+H2O（气） CO2+H2 1200℃ CO 0.01mol 1L A H2 0.01mol 1L T0 CO2 0.01mol B H2 0.01mol 实验 结果 等效平衡 1L T0

  7. 相同条件下，同一可逆反应体系，不管从正反应开始，还是从逆反应开始，达到平衡时，任何相同物质的含量(体积分数、质量分数或物质的量分数)都相同的化学平衡互称等效平衡。相同条件下，同一可逆反应体系，不管从正反应开始，还是从逆反应开始，达到平衡时，任何相同物质的含量(体积分数、质量分数或物质的量分数)都相同的化学平衡互称等效平衡。

  8. 化学平衡状态的建立

  9. T、V不变 2SO2+O2 2 SO3 SO2 2mol O2 1mol SO3 0mol SO2 1mol O2 0.5mol SO3 1mol SO2 0mol O2 0mol SO3 2mol SO2 0.5mol O2 0.25mol SO3 1.5mol SO2 1.2mol O2 0.6mol SO3 0.8mol 平衡状态

  10. 同一平衡状态 T、V不变 H2（g）+I2（g） 2HI（g） I2 0mol H2 0mol HI2mol I2 1mol H2 1mol HI0mol I2 2mol H2 2mol HI0mol I2 0mol H2 0mol HI4mol 平衡状态 四种情况中任一种达到平衡后，I2、H2、HI的组成百分比是一定相同的。

  11. T、P不变 2SO2+O2 2 SO3 SO2 4mol O2 2mol SO3 0mol 或 SO2 2mol O2 1mol SO3 0mol SO2 0mol O2 0mol SO3 4mol 同一平衡状态 A、B两容器中SO2（O2、 SO3 ）百分比组成是相等的。

  12. 在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)，对同一可逆反应，起始时加入物质的物质的量不同，达平衡时的状态规律如下表：

  13. 即：对于反应前后气体体积发生变化的可逆反应而言，恒容容器中要想达到同一平衡状态，投料量必须相同；恒压容器中要想达到同一平衡状态，投料量可以不同，但投入的比例必须相同。即：对于反应前后气体体积发生变化的可逆反应而言，恒容容器中要想达到同一平衡状态，投料量必须相同；恒压容器中要想达到同一平衡状态，投料量可以不同，但投入的比例必须相同。

  14. 练:在一个固定体积的密闭容器中，加入2molA和1molB，发生反应2A(g)＋B(g) 2C(g)，达到平衡时，C的物质的量浓度为K mol/L，若维持容器体积和温度不变，按下列配比作为起始物质： A．4 molA+2 molB B．2 molA+1 molB+2 molC C．2 molC+1 molB D．2 molC E．1 molA+0.5 molB+1 molC 达到平衡后，C的物质的量浓度仍是 K mol/L的是( ) D E

  15. 小结 一、恒温恒容(定T、V)的等效平衡 1．在定T、V条件下，对于反应前后气体体积改变的反应：若改变起始加入情况，只要通过可逆反应的化学计量数比换算成平衡时左右两边同一边物质的物质的量与原平衡相同，则二平衡等效。 2．在定T、V条件下，对于反应前后气体体积不变的反应：只要反应物(或生成物)的物质的量的比例与原平衡相同，则二平衡等效。 二、恒温恒压(定T、P)的等效平衡 在定T、P条件下：若改变起始加入情况，只要通过可逆反应的化学计量数比换算成平衡时左右两边同一边物质的物质的量之比相同。

  16. 2 2 c (HI) c (HI) c(H2) · c(I2) c(H2) · c(I2) 首先，让我们以氢气和碘蒸气的反应为例，分析课本29页表中的数据，然后得出结论。 根据表中的数据计算出平衡时 的值，并分析其中规律。 通过分析实验数据得出： (1)温度不变(保持457.60C)时， 为常数,用 K表示,K = 48.74； (2)常数K与反应的起始浓度大小无关； (3)常数K与正向建立还是逆向建立平衡无关即与平衡建立的过程无关。

  17. 化学平衡常数 在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数。这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数） 1、定义： 2、表达式：

  18. 3.平衡常数的单位 ∵　浓度的单位为mol·L-1 　　 ∴　K的单位为(mol·L-1)n； 当浓度的单位为 mol·L-1，称标准平衡常数，标准平衡常数不写单位。 ４、化学平衡常数的意义： 定量的衡量化学反应进行的程度 （1）K值越大，表示反应进行的程度越大，反应物转化率也越大。 （2）一般当K＞105时，该反应进行得基本完全。

  19. CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l) 例如：N2+3H2 2NH3的K1值 与1/2N2+3/2H2 NH3的K2值不一样 ５、使用平衡常数应注意的几个问题： (1)化学平衡常数的大小只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。 (2)在平衡常数表达式中：纯液体（如水）的浓度、固体物质的浓度不写 K=c(CO2) K=c(CO)/[c(CO2) ·c(H2)] (3)化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关 K1 = K22

  20. (4)多重平衡规则：若干方程式相加(减)，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积(商)(4)多重平衡规则：若干方程式相加(减)，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积(商) 例如: 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) K1 2NO2(g) N2O4 (g) K2 2NO(g) +O2(g) N2O4 (g) K 3 K 3 = K1  K2 (5)同一化学反应,正、逆反应的平衡常数互为倒数 例如: 2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) K1 2NO2(g) 2NO(g) + O2(g) K2 K2 = 1/K1

  21. ６.化学平衡常数的应用: (1)判断可逆反应是否达到平衡及反应方向 对于可逆反应，在一定温度的任意时刻，反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系： 叫该反应的浓度商 （1）QC＜K ，反应向正方向进行 （2）QC＝K ，反应处于平衡状态 （3）QC＞K ，反应向逆方向进行

  22. 例题 : 高炉炼铁中发生的基本反应如下: FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)；△H>0 其平衡常数可表达为: K=c(CO2)/c(CO)，已知1100℃，K=0.263 1100℃时，测得高炉中c(CO2)=0.025mol/L，c(CO)=0.1mol/L，在这种情况下该反应是否处于平衡状态_______(填“是”或“否”)，此时化学反应向 方向进行，其原因是。

  23. (2)利用Ｋ可判断反应的热效应 根据某反应的平衡常数K随温度变化的情况，可判断该反应是放热反应还是吸热反应。 ①若升高温度，Ｋ值增大，则正反应为吸热反应 ②若升高温度，Ｋ值减小，则正反应为放热反应

  24. ７、有关化学平衡常数的计算 对于反应: aA + bB cC + dD 达到平衡后各物质的浓度变化关系： （1）反应物：平衡浓度=初始浓度-转化浓度； 　　即：反应物A: c平(A)=c0(A) - △c(A) （2）生成物：平衡浓度=初始浓度+转化浓度 　　即：生成物D: c平(D) = c0(D) +△c(D) （3）各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中相应的化学计量数之比。△c(A):△c(D)=a:d

  25. 对于可逆反应: mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g) 平衡转化率： 反应物A的平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：

  26. 【例1】在某温度下，将H2(g)和I2(g)各0.1mol混合物充入10L的密闭容器中，充分反应达到平衡时，测得c(H2)=0.0080mol/L。【例1】在某温度下，将H2(g)和I2(g)各0.1mol混合物充入10L的密闭容器中，充分反应达到平衡时，测得c(H2)=0.0080mol/L。 (1)求该反应的平衡常数 (2)在上述温度下，该容器中若通入H2(g)和I2(g)各0.2mol，试求达平衡时各物质的平衡浓度。

  27. ① ② ③ ④ 看课本思考每个细节 ⑤ ⑥ ⑦ ⑧

  28. x2 x2 (1-x)(1-x ) (1-x)(4-x ) K = =1 K = =1 例3: 已知CO(g) + H2O(g) CO2(g) +H2(g) 800℃ K = 1.0 ；求恒温恒容体系中，用c(CO):c(H2O)=1:1或1:4开始，达到平衡时CO和H2O(g)的转化率。 c(CO) : c(H2O) = 1:1 时 CO + H2O CO2 + H2 起始c1 1 0 0 转化c-x -x +x +x 平衡c1-x 1-x x x 解得 x = 0.5 α(CO)= 50% α(H2O)= 50% c(CO) : c(H2O) = 1:4 时 CO + H2O CO2 + H2 起始c1 4 0 0 转化c-x -x +x +x 平衡c1-x 4-x x x 解得 x = 0.8 α(CO)= 80% α(H2O)= 20% 结论： 增大一种反应物的浓度，能提高另一种反应物的转化率，而本身的转化率减小

  29. 例4： 反应 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)在一定条件下进行。设投入的N2为1 mol，H2为3 mol，在一体积恒定，温度恒定的容器中反应，测得平衡时的压强是原来的90%，求转化率α1。然后再充入1 mol N2和3 mol H2，温度不变，计算新平衡的转化率α2。

  30. 解：N2 + 3H2 2NH3 起始n1 3 0 转化n-a -3a +2a 平衡n1-a 3-3a 2a (1-a) + (3-3a) + 2a = 4×90% a = 0.2 α1 = 20% N2 + 3H2 2NH3 起始n2 6 0 转化n-b -3b +2b 平衡n2-b 6-3b 2b K=0.015 解得： b = 0.61 α2 = 30.5%

  31. 例5：可逆反应：2NO2 N2O4 ，温度不变、增加压强的情况下，平衡怎样移动？气体的颜色如何变化？

  32. 课堂小结： (1) 平衡是有条件的、动态的。 (2) K不随起始浓度大小而变化。 (3) K与温度有关。 (4) K与方程式写法有关。 (5) K值大小标志反应能达到的最大限度, K值越大，反应物的转化率越大，反应 越完全。

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