高中化学选修4课件--9化学平衡(第三课时)

第二章 化学反应速率和 化学平衡
第三节 化学平衡（第三课时）
2021年2月28日星期日
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三、化学平衡常数
化学平衡常数： 是指在一定温度下,可逆 反应无论从正反应开始,还是从逆反应开始, 也无论反应物起始浓度的大小,最后都能达 到平衡,这时各种生成物浓度的系数次方的 乘积除以各反应物浓度的系数 次方的乘积
这要根据具体反应及引起平衡移动等具体原因而定， 不可一概而论。
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平衡移动与反应物的转化率间的关系
一、由于压强改变而引起平衡正向移动时，反应物的转化 率必定增大。反之，平衡逆向移动时，反应物的转化 率必定减小。
PS：1、这里的压强改变方式指容积的变化。若为加压，平衡正向 移动，则正反应是一气体体积缩小的反应；若为减压，平衡正向移 动，则正反应是一气体体积增大的反应。 2、若TV不变条件下，向平衡体系中加入惰性气体，这时体系的总 压增大，但平衡不移动，反应物转化率不变。因加入无关气体后， 由于体积不变，所以平衡体系中有关物质的浓度没有变，因而不影 响原平衡。
P2 n2
⑵、恒温恒压时：V 1 n1 V 2 n2
⑶、M m总 n总
⑷、 m总
V总 10
平衡移动与反应物的转化率间的关系
2021年2月28日星期日
实验中学 高二化学备课组
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思考：化学平衡是暂时的，一旦外界条件改变，原 有的固定的各种数量关系皆会因平衡的移动而发生 改变，平衡移动时反应物的转化率如何变化 ？
起n
n
0
变 x 2x
2x
平 n - x n - 2x
2x
由题意可知： n - x + n - 2x = 2 x
x = 0.4n
B n变 100% 0.8n 100% 80%
n起
n
解题的一般步骤： 列出三栏数据 根据题意列方程
求解
气体反应计算时经常使用的推论： ⑴、恒温恒容时： P1 n1
2.在两个恒容容器中有平衡体系：A(g) 2B(g)和2C(g) D(g)，
解析：可先将后一种看做是两倍体积的容器中于同温下建立平衡， 此时两平衡等效，再将后者体积缩小为前者一样大，即加压，平衡 向气体体积缩小方向移动，即逆向移动。所以后者氨的转化率变小， 故答案为A。
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三、由于增大反应物浓度（TV不变）引起平衡移动时， 有以下几种情况：
2、对于反应物（不考虑固体反应物）不只一种的可逆反应： mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) ⑴、当只增加反应物之一的浓度时，该反应物的转化率降低，而另 一反应物的转化率则增大。如：N2+3H2 2NH3平衡时增加N2的 浓度，平衡正向移动，H2的转化率增大而N2的转化率降低。 即：浓度增大的反应物的转化率降低、而另一反应物转化率则升高。
C N2O = 1.44 mol / 1L=1.44 mol/L
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例3、在密闭容器中，用等物质的量的A和B发生下列反应： A (g) + 2B (g) 2C (g) 反应达到平衡时，若混合气体中A 和B 的物质的量之和与C的物质的量相等，求B的转化率
解：∵
A (g) + 2B (g) 2C (g)
移动，所以ｍ>2ｎ故答案为A、D。
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练习：恒温下, 反应aX(g) bY(g) +cZ(g)达 到平衡后, 把容器体积压缩到原来的一半且 达到新平衡时, X的物质的量浓度由 0.1mol/L增大到0.19mol/L, 下列判断正确
Байду номын сангаас的是: （ A ）
A. a＞b+c B. a＜b+c C. a＝b+c D. a＝b=c
平衡量作为第二个反应的起始量
解：∵ N2O5 起4
mol 变 x 平 4- x
N2O3＋O2 00 xx xx
N2O3 x y
x-y
N2O＋O2 0x yy y x +y
∴ x – y = 1.62 x +y = 4.50
解得： x = 3.06 mol y = 1.44 mol
故：C N2O5 = (4 – 3.06) mol / 1L=0.94 mol/L
⑴、物质浓度的变化关系：
①、反应物：平衡浓度＝
起始浓度－变化浓度
————————————————
②、生成物：平衡浓度＝
起始浓度＋变化浓度
————————————————
③、各物质的变化浓度之比＝
反应式计量系数之比
————————————————
⑵、反应物的转化率：反应物转化为生成物的百分率
反应物转化率( )＝反应物变化浓度100％
例2：（99上海）可逆反应：3A(g)3B(?)+C(?)-Q，随着温
度升高，气体平均相对分子质量有变小趋势，则下列判断正确
的是 （ CD ）
A、 B和C可能都是固体
B 、B和C一定都是气体
C、若C 为固体，则B一定是气体 D、B和C可能都是气体
解析：此题虽然没有直接问A的转化率。当温度升高，气体的相对 分子质量变小，而正反应是吸热反应，所以平衡正向移动，由于没 有改变A的初始量，则A的转化率必然提高。气体平均相对分子质量 =m/n，若B和C都是固体，则气体只有A，其相对分子质量不变；若 B和C都是气体，则m不变，而n变大，气体的相对分子质量变小； 若C 为固体，则B一定是气体，这时气体的n不变，而m变小，气体 的相对分子质量变小，正确答案为CD。
反应物起始浓度 7
例1、将6mol A气体和5mol B气体混合放入4L密闭容器中，发生
下列反应：3A (g) + B (g) 2C (g) + xD (g) ，经过5min达到化
学平衡，此时生成C为2mol，测得D的反应速率为0.1mol/L·min，
计算：①、x的值；②、平衡时B的转化率；③、A的平衡浓度。 解：∵ 3A (g) + B (g) 2C (g) + xD (g)
所得的比值。它是个常数，用K表示，例如：
mA + nB
pC + qD
K= [C（C）] p×[C（D）] q
[C（A）] m×[C（B）] n
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化学平衡常数同阿伏加德罗常数以及物理中
的万有引力常数一样都是一个常数，只要温
度不变，对于一个具体的可逆反应就对应一
个具体的常数值。
1.使用化学平衡常数应注意的问题：
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三、由于增大反应物浓度（TV不变）引起平衡移动时， 有以下几种情况：
1、对于反应物只有一种的可逆反应（并规定起始时只有反应物）： aA(g) bB(g)+cC(g)
⑴、若反应前后气体分子数不变，即a=b+c，增加反应物的浓度时， 平衡等效。反应物转化率不变：如2HI(g) H2(g)+I2(g)，则无论 增大或减小HI的浓度，相当于对体系加压或减压，平衡不移动，HI 的转化率都不改变。
A、相对平均分子质量增大
B、NO2的转化率提高
C、体系的颜色变深
D、NO2的质量分数增大
解析：可将第二次的平衡的建立看作是投入2 a mol NO2在两倍大 的容器中同温下进行。这时两个平衡等效，再将第二次的体积加压 为与第一次一样，则平衡将正向移动。由于气体总质量不变，而气 体总物质的量减少，所以相对平均分子质量增大，所以A、B均对。 D不难判断是错的。气体颜色取决于NO2的浓度，由于NO2的浓度 的增大比移动后使其浓度减小的大得多，C项也对。故错误的是D。
行程度的标志。它能够表示出可逆反应进行 的完全程度。一个反应的K值越大，说明平 衡时生成物的浓度越大，反应物的浓度越小， 反应物转化率也越大。可以说，化学平衡常 数是一定温度下一个反应本身固有的内在性 质的定量体现。
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（2）可以利用平衡常数的值做标准，判断正 在进行的可逆反应是否平衡及不平衡时向何 方进行建立平衡。如：对于可逆反应 mA(g) + nB(g) pC(g) +qD(g) ，在一 定温度的任意时刻，反应物与生成物的浓度 如下关系：
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四、有关化学平衡的计算：起始量、变化量、平衡量的计算关系
在反应aA(g)+bB (g)
cC (g)+ dD (g)中，计算关系为：
单位 统一
aA(g)+ bB (g)
起 n1
n2
变 ax
bx
平 n1-ax n2-bx
cC (g)+ dD (g)
0
0 已知条件
cx dx 计量系数之比
cx dx 加、减计算
⑵、若两反应物的浓度按同比例增大，这时相当于将两个一样的平 衡加压，平衡将向气体体积减小的方向移动，若m+n>p+q，则两反 应物的转化率均增大，若m+n<p+q，则两反应物的转化率均减小。
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练习：1. 一定温度下，将a mol PCl5通入一个容积不变的密闭容器 中，达到如下平衡：PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g)，测得平衡混合气 体的压强为P1，此时维持温度不变，再向容器中通入a mol PCl5， 再达平衡时测得平衡混合气体的压强为P2，则P1与P2的关系是 （ B ）。 A.2P1< P2 B. 2P1>P2 C. 2P1=P2 D.无法判断
起6
5
0
0
mol 变 3
1
2 0.1×5×4
平3
4
2
2
①、 ∵2 : x ＝ 2 : (0.1×5×4) ∴ x ＝ 2
②、B nB变 100％＝1 100％＝20％
nB起
5
③、CA
nA平＝ 3mol V 4L
＝0.75 mol
L
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例2、加热N2O5时，发生下列两个分解反应： N2O5 N2O3＋O2 ， N2O3 N2O＋O2；在1L密闭容器中加 热4mol N2O5达到化学平衡时O2的浓度为4.50 mol/L， N2O3的浓 度为1.62 mol/L，求其他各物质的平衡浓度。 解析：这是一个连续平衡的计算，计算思路为：第一个反应的
⑵、若反应后气体分子数减少、即a>b+c，增大反应物浓度，平衡 正向移动。反应物转化率变大：如2NO2（g） N2O4（g），则 增大NO2的浓度，相当于对体系加压，平衡向气体体积缩小的方向 移动，即正向移动。NO2的转化率增大。
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例3：在一定温度下，向容积固定不变的密闭容器中充入a
mol NO2发生如下反应2NO2（g） N2O4（g），达平衡后 再向容器中充入a mol NO2 ，达到新平衡后，与原来的平衡 比较错误的是…………………………………………（ D）
Qc =
[C（C）] p×[C（D）] q [C（A）] m×[C（B）] n
Qc ,叫做该反应的溶液商。
Qc 〈 K，反应向正反应方向进行
Qc = K，反应处于平衡状态
Qc > K，反应向逆方向进行
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3.利用K可判断反应的热效应 若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应； 若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。
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⑶、若反应后气体分子数增大，即a<b+c，增大反应物浓度，平衡 逆向移动。反应物转化率变小：如2NH3 N2+3H2，则增大NH3 的浓度，也相当于将原体系加压，平衡向气体体积缩小的方向移动， 即逆向移动。NH3的转化率减小。
例4：将装有1molNH3的密闭容器加热，部分NH3分解后达到平衡， 此混合气体中NH3的体积分数为x%；若在同一容器中最初充入的是 2 mol NH3，密封、加热到相同温度，反应达到平衡时，设此时混 合气体中NH3的体积分数为y%。则x和y的正确关系是（ A） Ａ、ｘ＞ｙ Ｂ、ｘ＜ｙ Ｃ、ｘ=ｙ Ｄ、ｘ≥ｙ
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例1：在一密闭容器中，反应ｍA(ｇ) ｎB(ｇ)＋ｎC(ｇ)达
平衡后，保持温度不变，将容器容积压缩到原来的一半，当
达到新的平衡时，B和C的浓度均是原来的2.2倍，则错误的为：
（ AD ）
A.平衡向逆反应方向移动了
B.物质A的转化率增加了
C.物质C的质量分数增加了
D. ｍ＜2ｎ
解析：由于体积减小一半，则体系压强为原来的两倍，若平衡不移 动，则A、B、C、的的浓度应为原来的两倍，今B和C的浓度均是 原来的2.2倍，故平衡应正向移动。而加压平衡向气体体积减小方向
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二：由于温度改变而引起平衡正向移动时，反应物的转化 率必定增大。反之，平衡逆向移动时，反应物的转化 率必定减小。
PS：当温度升高，平衡正向移动，则正反应是一吸热的反 应；若为降温，平衡正向移动，则正反应是一放热的反应； 无论哪种情况，由于反应物的初始量未变，将会有更多的 反应物转化为生成物。
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（1）化学平衡常数只与温度有关，与反应物或
生成物的浓度无关。
（2）反应物或生成物中有固体和纯液体存在时， 由于其浓度可看做常数“1”而不代入公式
（3）化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数
若反应方向改变，则平衡常数改变。若方程式
中各物质的系数等倍扩大或缩小，尽管是同一个反
应，平衡常数也会改变。
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2.化学平衡常数的应用。 （1）化学平衡常数值的大小是可逆反应进