資源簡介

(共17張PPT)
第二節 化學平衡
第5課時
平衡常數的應用、平衡轉化率的分析
第二章 化學反應速率與化學平衡
學習目標
1. 熟練掌握平衡常數的應用。
2. 掌握平衡轉化率的分析。
復習回顧
1. 概念：在一定溫度下，當一個可逆反應達到化學平衡時，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，稱為化學平衡常數，簡稱平衡常數，用符號K 表示。
2. 表達式：對于一般的可逆反應：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，當該反應在一定溫度下達到平衡時， 。
化學平衡常數
=
生成物濃度冪之積
反應物濃度冪之積
K
3. 化學平衡常數的影響因素
（1）內因：化學反應本身的性質。
（2）外因：在化學方程式一定的情況下，K只受溫度影響，與壓強、起始濃度、起始反方向均無關。
新知梳理
一、平衡常數的應用
1. 衡量可逆反應進行的程度
K值大小是可逆反應進行程度（即反應限度）的標志，能夠表示出可逆反應進行的完全程度，K值越大，說明反應進行得越完全。一般來說，一個反應的K＞105，通常認為反應可以進行得比較完全；相反，若一個反應K＜10-5，則認為這個反應很難進行。
2. 判斷可逆反應的反應狀態：是否達到平衡或不平衡進行的方向。
例如對于可逆反應mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)在一定溫度下的任意狀態濃度商Q = 。若Q＜K，反應向正反應方向進行；若Q＞K，反應向逆反應方向進行；若Q＝K ，反應處于平衡狀態。
3. 判斷可逆反應的熱效應
若升高溫度，K值增大，則正反應為吸熱反應； K值減小，則正反應為放熱反應。若降低溫度， K值增大，則正反應為放熱反應； K值減小，則正反應為吸熱反應。
4. 利用平衡常數進行相關計算：三段式法求反應物和生成物的物質的量、體積分數，反應物的轉化率等。
如：已知K值，求轉化率。
【例題】在容積不變的密閉容器中，將 2.0 mol CO 與 10 mol H2O混合加熱到 830 ℃，達到下列平衡：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) 此時該反應的 K 為1.0。求達到平衡時CO轉化為CO2的轉化率。
【解】設到達平衡時CO轉化為CO2的物質的量為 x mol，容器的容積為y L。
CO(g) ＋ H2O(g) CO2(g) ＋ H2(g)
起始濃度/(mol·L－1) 2.0/y 10/y 0 0
變化濃度/(mol·L－1) x/y x/y x/y x/y
平衡濃度/(mol·L－1) (2.0－x)/y (10－x)/y x/y x/y
K＝
c(CO2)·c(H2)
c(CO)·c(H2O)
( )
x 2
y
( )
2.0－x
y
( )
y
10－x
·
＝
＝1.0
x2＝(2.0－x)(10－x)＝20－12x＋x2
x＝
CO轉化為CO2的轉化率為：
×100 %＝83 %
二、平衡轉化率的分析
1. 概念：平衡轉化率指可逆反應達到平衡時某反應物的變化量與起始量之比。
2. 表達式：對于可逆反應
3. 平衡轉化率的變化規律
轉化率（α） = ×100%
反應物的轉化量(n、V、m 、c )
反應物的起始量(n、V、m 、c )
其他條件不變時，改變溫度或改變壓強(改變容器體積)
①平衡正向移動，α(反應物)一定增大。
②平衡逆向移動，α(反應物)一定減小。
（1）溫度、壓強對平衡轉化率的影響
①若反應物只有一種：aA(g) bB(g)＋cC(g)
氣體計量數關系 A的轉化率
b. 恒溫恒容時，增加A的量，平衡正向移動，α(A)變化如下：
（2）濃度對平衡轉化率的影響
a. 恒溫恒壓時，增加A的量，平衡正向移動，α(A)不變。
a＝b＋c
a > b＋c
a < b＋c
不變
增大
減小
②若反應物不只一種：aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)
a. 其他條件不變時，增加A的量，平衡正向移動，α(B)增大，α(A)減小。
b. 恒溫恒壓時，若按原比例同倍數增加A和B，平衡正向移動，α(A)、α(B)不變。
氣體計量數關系 A(或B)的轉化率
c. 恒溫恒容時，若aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g) 按原比例同倍數增加A和B，平衡正向移動，反應物的轉化率變化如下：
a＋b＝c＋d
a＋b>c＋d
a＋b不變
均增大
均減小
規律總結：平衡移動方向看濃度；轉化率變化看壓強。
【理論分析】
2SO2+O2 2SO3
恒溫恒壓時
4 mol SO2
2 mol O2
2 mol SO2
1 mol O2
2 mol SO2
1 mol O2
4 mol SO2
2 mol O2
放縮法
恒壓
與加入2 mol SO2 、1 mol O2相比，恒壓下加入4 mol SO2 、2 mol O2 平衡不移動，反應物轉化率不變。
4 mol SO2
2 mol O2
恒溫恒容時
2 mol SO2
1 mol O2
2 mol SO2
1 mol O2
2 mol SO2
1 mol O2
2 mol SO2
1 mol O2
4 mol SO2
2 mol O2
V↓
加壓
與加入2 mol SO2 、1 mol O2相比，恒容下加入4 mol SO2 、2 mol O2 相當于加壓，平衡正向移動，反應物轉化率增大。
2SO2+O2 2SO3
放縮法
2 mol H2
2 mol I2
1 mol H2
1 mol I2
1 mol H2
1 mol I2
V↓
加壓
與加入1 mol H2和1 mol I2(g)相比，恒容下加入2 mol H2和2 mol I2(g)相當于加壓，平衡不移動，反應物轉化率不變。
平衡不移動
2 mol H2
2 mol I2
恒溫恒容時
放縮法
2HI (g) H2(g)+I2(g)
隨堂檢測
1. 請根據平衡常數判斷該反應的進行程度：
【解析】因為化學平衡是反應進行的最大限度。因此我們可以根據平衡常數的數值大小判斷反應進行的程度，估計反應的可能性。以上意味著298 K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。
N2(g)＋O2(g) 2NO(g) K＝1×10-30 (298 K)
該反應很難進行。
2. 在3H2(g)+N2(g) 2NH3(g)的平衡體系中，其他條件不變，增大c(N2)，則正確的是 ( )
A. N2的轉化率不變
B. H2的轉化率增大
C. 氨氣在平衡混合氣體中的含量一定增大
D. 氨氣在平衡混合氣體中的物質的量增大
BD
3. 反應X(g)＋Y(g) 2Z(g)　ΔH＜0，在密閉容器中充入 0.1 mol X和 0.1 mol Y，達到平衡時，下列說法不正確的是( )
A. 減小容器體積，平衡不移動，X的轉化率不變
B. 增大c(X)，X的轉化率減小
C. 保持容器體積不變，同時充入0.1 mol X和0.2 mol Y，X的轉化率增大
D. 加入催化劑，正反應速率增大，Z的產率增大
D
【解】設CO的轉化濃度為x mol·L－1，則：
2.0 2.0 0 0
x x x x
2.0－x 2.0－x x x
起始濃度
K＝c(CO2)c(H2)/[c(CO)c(H2O)] ＝x2 / (2.0－x)2＝1.22/0.82＝2.25
α＝x /2.0＝0.60 x＝1.2
4. 在 749 K 反應CO(g)＋H2O (g) CO2(g)＋H2(g) ，當CO(g)、H2O (g)的 起始濃度都為 2.0 mol/L時，達平衡后CO的轉化率為 60 %，求該反應的化學平衡常數K。
CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)
轉化濃度
平衡濃度
本節內容結束

展開更多......

收起↑