1、 第二单元第二单元 化学反应的方向和限度化学反应的方向和限度速率速率浓度浓度 . .直接标志：直接标志： 任何情况均适用任何情况均适用 v v正（正（B B）= = v v逆（逆（B B）（2 2）反应混合物中反应混合物中各组分的浓度或其百各组分的浓度或其百分含量保持不变分含量保持不变.间接标志：间接标志： 任何情况均适用任何情况均适用 （1 1）同一种物质：该物质的生成速率等于它的分）同一种物质：该物质的生成速率等于它的分解速率。解速率。 v v生成生成（B B）= = v v分解分解（B B） （2 2）同一种物质：该物质的断键速率等于它的成）同一种物质：该物质的断键速率等于它的成键速率。
2、键速率。 v v断键断键（B B）= = v v成键成键（B B） （3 3）各组成的物质的量）各组成的物质的量n n（或物质的量分数）不（或物质的量分数）不随时间的改变而改变。随时间的改变而改变。 （4 4）各组成的质量）各组成的质量m m（或质量分数）不变。（或质量分数）不变。 (5)(5)各气体的体积各气体的体积V V（或体积分数）不变。（或体积分数）不变。 (6)(6)各反应物的转化率或各产物的产率保持不变。各反应物的转化率或各产物的产率保持不变。注意陷阱：注意陷阱：（1 1）同一反应中不同的物质的速率之比等于方程式中各）同一反应中不同的物质的速率之比等于方程式中各物质的计量数之比。物
3、质的计量数之比。（2 2）若反应前后总质量一直不变，则化学反应达到平衡）若反应前后总质量一直不变，则化学反应达到平衡状态。状态。（3 3）密闭容器中的气体反应如）密闭容器中的气体反应如 ，若密度不变，则化学反应达到平衡状态，若密度不变，则化学反应达到平衡状态。 (4) 物质的量相等则平衡。物质的量相等则平衡。项目项目 m A(g) + n B (g) p C (g) +q D (g) 是否是否 平衡平衡混合混合体系体系中各中各组分组分的的含量含量各物质的物质的量或物质的量的各物质的物质的量或物质的量的分数一定分数一定各物质的质量或质量分数一定各物质的质量或质量分数一定各气体的体积或体积分数一定
4、各气体的体积或体积分数一定总压强、总体积、总物质的量一总压强、总体积、总物质的量一定定平衡平衡平衡平衡平衡平衡不一定不一定判断化学平衡状态的方法判断化学平衡状态的方法m A(g) + n B (g) p C (g) +q D (g)是否是否 平衡平衡正、正、逆反逆反应速应速率关率关系系在单位时间内消耗了在单位时间内消耗了mmolA的的同时生成了同时生成了mmolA在单位时间内消耗了在单位时间内消耗了nmolB的的同时消耗了同时消耗了pmolC在单位时间内生成了在单位时间内生成了nmolB的的同时消耗了同时消耗了qmolD（均指（均指v v逆逆 ）v v(A) ? v v(B) ? v v(C)
5、 ? v v(D) = m ? n ? p ? q， v v正不一定等于正不一定等于v v逆逆平衡平衡平衡平衡不一定不一定不一定不一定m A(g) + n B (g) p C (g) +q D (g) 是否是否 平衡平衡压强压强当当m + np + q 时，总压力时，总压力一定（其它条件一定）一定（其它条件一定）当当m + n =p + q时，总压力时，总压力一定（其它条件一定）一定（其它条件一定）混合混合气体气体的平的平均均M当当 m + n p + q 时，时，M一定一定当当 m + n = p + q 时，时，M一一定定不一定不一定不一定不一定平衡平衡平衡平衡温温度度任何化学反应都伴随着
6、能任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定量变化，当体系温度一定是（其他条件一定）是（其他条件一定）密密度度颜颜色色密度一定密度一定反应体系中有色物质的颜反应体系中有色物质的颜色不变色不变平衡平衡不一定不一定平衡平衡【例例3】某温度下，可逆反应：某温度下，可逆反应：N N2 2（g g）+ 3H+ 3H2 2（g g） 2NH2NH3 3（g g）在恒容的容器中反应达到）在恒容的容器中反应达到平衡的标志是（平衡的标志是（ ） A ANHNH3 3的生成速率与的生成速率与NHNH3 3的分解速率相等。的分解速率相等。 B B单位时间生成单位时间生成n molNn molN2 2，同时生成，同
7、时生成3n 3n molH molH2 2。 C C N N2 2、H H2 2、NHNH3 3的分子数之比为的分子数之比为1 1 ：3 3 ：2 2 。 D D N N2 2、H H2 2、NHNH3 3的物质的量浓度保持不变。的物质的量浓度保持不变。 E E容器中气体的密度保持不变。容器中气体的密度保持不变。F F混合气体的平均摩尔质量保持不变。混合气体的平均摩尔质量保持不变。G G容器中气体的总压强保持不变。容器中气体的总压强保持不变。H. H. 断裂断裂3molH-H3molH-H键的同时键的同时2molN-H2molN-H键键. .I. 3VI. 3V正正(H(H2 2)=2V)=2
8、V逆逆(NH(NH3 3) )【例例2 2】 下列说法中可以充分说明反应下列说法中可以充分说明反应: : P(P(气气)+Q()+Q(气气) R() R(气气)+S()+S(气气) ,) ,在恒容容在恒容容器中已达平衡状态的是（器中已达平衡状态的是（ ） 反应容器内密度不随时间变化反应容器内密度不随时间变化 P P和和S S的生成速率相等的生成速率相等C. C. 反应容器内反应容器内P P、Q Q、R R、S S四者共存四者共存 D.D.反应容器内总物质的量不随时间而变化反应容器内总物质的量不随时间而变化B【例例3 3】下列说法可以证明反应下列说法可以证明反应N N2 2+3H+3H2 2 2
9、NH2NH3 3 已达平衡状态的是已达平衡状态的是( )( )A.1A.1个个NNNN键断裂的同时键断裂的同时, ,有有3 3个个H HH H键形成键形成B.1B.1个个NNNN键断裂的同时键断裂的同时, ,有有3 3个个H HH H键断裂键断裂C.1C.1个个NNNN键断裂的同时键断裂的同时, ,有有6 6个个N NH H键断裂键断裂D.1D.1个个NNNN键断裂的同时键断裂的同时, ,有有6 6个个N NH H键形成键形成AC 【例例4 4】在一定温度下的恒容容器中在一定温度下的恒容容器中, ,当下列物当下列物理量不再发生变化时理量不再发生变化时, ,表明反应表明反应: : A(A(固固)
10、+3B()+3B(气气) 2C() 2C(气气)+D()+D(气气) )已达平衡状态已达平衡状态的的（ ) )A.A.混合气体的压强混合气体的压强 B.B.混合气体的密度混合气体的密度C.BC.B的物质的量浓度的物质的量浓度 D.D.气体的总物质的气体的总物质的量量BC变形：若上题变为变形：若上题变为A(A(气气)+3B()+3B(气气) ) 2C(2C(气气)+D()+D(气气) )则答案为（则答案为（ ）ACD【例例5 5】 在一定温度下在一定温度下, ,下列叙述不是可逆反应下列叙述不是可逆反应A(A(气气)+3B()+3B(气气) 2C() 2C(气气)+2D()+2D(固固) )达到平
11、衡的标志的是达到平衡的标志的是 C C的生成速率与的生成速率与C C的分解速率相等的分解速率相等 单位时间内生成单位时间内生成amolA,amolA,同时生成同时生成3amolB3amolBA A、B B、C C的浓度不再变化的浓度不再变化A A、B B、C C的分压强不再变化的分压强不再变化混合气体的总压强不再变化混合气体的总压强不再变化混合气体的物质的量不再变化混合气体的物质的量不再变化单位时间内消耗单位时间内消耗amolA,同时生成同时生成 3amolBA、B、C、D的分子数之比为的分子数之比为1:3:2:2 A. B. C. D.A 我们知道，在一定条件下的可逆反应存在化学平衡状我们知
12、道，在一定条件下的可逆反应存在化学平衡状态。那么，当达到化学平衡状态时，究竟有多少反应态。那么，当达到化学平衡状态时，究竟有多少反应物转化成了生成物，平衡体系中各物质的浓度之间是物转化成了生成物，平衡体系中各物质的浓度之间是否有一定的关系？请大家完成否有一定的关系？请大家完成 P48P48页的交流与讨论，页的交流与讨论，回答下面问题回答下面问题P48P48交流与讨论交流与讨论1 1、通过计算同学们是否发现什么规律？其中浓、通过计算同学们是否发现什么规律？其中浓 度的指数与化学方程式有何关系？度的指数与化学方程式有何关系？2 2、如果反应物或生成物不止一种，情况又如何、如果反应物或生成物不止一种
13、，情况又如何 呢？如在一定条件下，可逆反应呢？如在一定条件下，可逆反应H H2 2 + I+ I2 2(g) (g) 2HI 2HI，起始以及平衡时各物质的浓度如下表所，起始以及平衡时各物质的浓度如下表所 示。他们的浓度间存在何种关系？示。他们的浓度间存在何种关系？起始时浓度起始时浓度mol/Lmol/L698.6K698.6K平衡时浓度平衡时浓度mol/Lmol/L698.6K698.6K平衡时平衡时c(Hc(H2 2) )c(Ic(I2 2) )c(HI)c(HI)c(Hc(H2 2) )c(Ic(I2 2) )c(HI)c(HI)1.0671.067X10X10-2-21.1961.19
14、6X10X10-3-30 01.8311.831X10X10-3-33.129 3.129 X10X10-3-31.7671.767X10X10-2-21.1351.135X10X10-2-29.0449.044X10X10-3-30 03.563.56X10X10-3-31.251.25X10X10-3-31.5591.559X10X10-2-21.1341.134X10X10-2-20.0070.0075105100 04.5654.565X10X10-3-37.3787.378X10X10-3-31.3541.354X10X10-2-20 00 01.0691.069X10X10-2-2
15、1.141.14X10X10-3-31.1411.141X10X10-3-38.418.41X10X10-3-3I2(g) + H2(g) 2HI(g)54.554.654.4554.33 c c 2 2(HI)(HI)c c(H(H2 2) )c c(I(I2 2) )通过分析实验数据得出：通过分析实验数据得出：(1)(1)温度不变温度不变时，时， 是一个定值是一个定值, ,用用K K表示；表示；(2)(2)常数常数K K与反应的与反应的起始浓度大小无关起始浓度大小无关；(3)(3)常数常数K K与正向建立还是逆向建立平衡无关与正向建立还是逆向建立平衡无关即与平衡建立的即与平衡建立的过程无关
16、。过程无关。 c c 2 2(HI)(HI)c c(H(H2 2) )c c(I(I2 2) )其中其中c c为各组分的平衡浓度，为各组分的平衡浓度，温度一定，温度一定，K K为定值为定值。大量实验事实表明，对下列可逆反应：大量实验事实表明，对下列可逆反应： a a A + A + b b B B c c C + C + d d D D在在一定温度一定温度下，无论反应物的起始浓度如何，反应下，无论反应物的起始浓度如何，反应达到平衡状态后，各物质的物质的量浓度满足下面达到平衡状态后，各物质的物质的量浓度满足下面关系：关系：)()()()(B BcAc cD DcCc cK Kb ba ad dc
17、 c = = 分析表分析表2-82-8和表和表2-92-9中的数据，总结中的数据，总结P49P49交流与讨论交流与讨论（1 1）必须指明温度，反应必须达到平衡状态）必须指明温度，反应必须达到平衡状态（2 2）平衡常数表示反应进行的程度，不表示反应）平衡常数表示反应进行的程度，不表示反应 的快慢，即速率大，的快慢，即速率大，K K值不一定大值不一定大（3 3）在进行）在进行K K值的计算时，固体不作考虑，表达值的计算时，固体不作考虑，表达 式中不需表达式中不需表达如：如：一定温度下一定温度下Fe3O4(s) + 4H2(g) 高温高温3Fe(s) + 4H2O(g) ) )H H( (c c)
18、)O OH H( (c cK K2 24 42 24 4= =（4 4）在进行）在进行K K值的计算时，稀溶液中的值的计算时，稀溶液中的 H H2 2O O的浓度可不表达的浓度可不表达一定温度下一定温度下CrCr2 2O O7 72-2- + H + H2 2O O 2CrO2CrO4 42-2- + 2H + 2H+ +如：如：) )( ( () )( (2 27 72 22 22 24 42 2- -+ +- -= =O OCrCrc cH ) H ) c cCrOCrOc cK K（5 5）平衡常数的表达式与方程式的书写方式有关）平衡常数的表达式与方程式的书写方式有关K K1 1 = =
19、 1 1/K/K2 2 = K= K3 32 2例如，在某温度下：例如，在某温度下：N N2 2+3H+3H2 2 2NH 2NH3 32NH2NH3 3 N N2 2+ 3H+ 3H2 2 N N2 2+ H+ H2 2 NH NH3 31 12 23 32 2) )NHNH( (c c) )H H( (c c) )N N( (c cK K322322=)()() )(2 22 2/ /3 32 22 2/ /1 13 33 3H HcN Nc cNHNHc cK K= =) )H H( (c c) )N N( (c c) )NHNH( (c cK K232321=（6 6）利用）利用K K
20、 值可判断某状态是否处于平衡状态值可判断某状态是否处于平衡状态)B(c)A(c)D(c)C(cKnmqp KK K K ，KK K K ，KKK K ，则：则：如某温度下，可逆反应如某温度下，可逆反应mA(g) + nB(g) mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)pC(g) + qD(g)平衡常数为平衡常数为K K，若某时刻时，反应物，若某时刻时，反应物和生成物的浓度关系如下：和生成物的浓度关系如下：v v正正 v v逆，反应处于平衡状态逆，反应处于平衡状态v v正正 v v逆，反应向正方向进行逆，反应向正方向进行v v正正 v v逆，反应向逆方向进行逆，反应向逆方向进行练习
21、：高炉炼铁中发生的基本反应如下练习：高炉炼铁中发生的基本反应如下: : FeO(s)+CO(g) Fe(s)+COFeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2 2(g)Q(g)Q。其平衡常数可表。其平衡常数可表达为达为: _ : _ ，已知，已知11001100，K=0.263K=0.263 (1) (1)若反应向右进行，高炉内若反应向右进行，高炉内COCO2 2和和COCO的体积比值应的体积比值应该该_，平衡常数，平衡常数K K值值_(_(填填“增大增大”“”“减小减小”或或“不变不变”) ) (2)1100 (2)1100时，测得高炉中时，测得高炉中c(COc(CO2 2)=0.025mo
22、l)=0.025molL L-1-1，c(CO)=0.1molc(CO)=0.1molL L-1-1，在这种情况下该反应是否处于平衡状，在这种情况下该反应是否处于平衡状态态_(_(填填“是是”或或“否否”) )，此时化学反应速率是，此时化学反应速率是V V正正_V_V逆逆( (填填“大于大于”、“小于小于”或或“等于等于”) )，其原因，其原因是是 。增大增大不变不变否否大于大于c(COc(CO2 2)/c(CO)/c(CO)0.250.250.2630.263，说明不是平衡状态，说明不是平衡状态，且向正反应方向进行且向正反应方向进行 K K=c(CO=c(CO2 2)/c(CO)/c(CO)
23、 通过讨论我们知道了化学平衡常数的通过讨论我们知道了化学平衡常数的定义和表达式的书写。大家是否产生定义和表达式的书写。大家是否产生疑问，提出化学平衡常数的概念有什疑问，提出化学平衡常数的概念有什么意义？对我们研究化学反应进行的么意义？对我们研究化学反应进行的程度有什么帮助呢？程度有什么帮助呢？交流与讨论交流与讨论K K值的大小，表示在一定温度下，反应达到平衡时该反值的大小，表示在一定温度下，反应达到平衡时该反应进行的程度（反应的限度）。应进行的程度（反应的限度）。（1 1）K K值越大，表明反应进行的程度越大；反之则越小。值越大，表明反应进行的程度越大；反之则越小。（2 2）K K值与浓度无关
24、，随温度变化而变化值与浓度无关，随温度变化而变化a a A + A + b b B B c c C + C + d d D D)()()()(BcAcDcCcKbadc=表示反应限度的方法之一表示反应限度的方法之一 平衡转化率是可逆反应在指定条件下的最大转化平衡转化率是可逆反应在指定条件下的最大转化率。率。 转化率转化率= = 100%100% 某反应物消耗浓度某反应物消耗浓度该反应物起始浓度该反应物起始浓度三、平衡转化率三、平衡转化率平衡转化率：平衡转化率：在一定条件下，可逆反应达化学在一定条件下，可逆反应达化学平衡状态时，某一反应物的消耗量与该反应物平衡状态时，某一反应物的消耗量与该反应物
25、的起始量之比。的起始量之比。 表示反应限度的方法之二表示反应限度的方法之二【例【例1 1】某温度下，向某温度下，向10L10L真空容器中注入真空容器中注入1.00 1.00 mol Hmol H2 2(g) (g) 和和 1.00 mol I1.00 mol I2 2(g)(g)，反应平衡后，反应平衡后I I2 2(g)(g)的浓度为的浓度为0.020 0 mol0.020 0 molL L-1-1。试求该温。试求该温度下度下 H H2 2(g)+I(g)+I2 2(g) 2HI(g)(g) 2HI(g)的平衡常数。的平衡常数。解：据题意可知，起始时解：据题意可知，起始时c c(H(H2 2)
26、 )= =c c(I(I2 2)=0.100mol)=0.100molL L-1-1，平衡时平衡时c c(H(H2 2) )= =c c(I(I2 2)=0.0200mol)=0.0200molL L-1-1，生成的，生成的c c(HI)(HI) = = 0.160mol0.160molL L-1-1H2(g) + I2(g) 2HI(g)C(C(始）始）0.100 0.100 00.100 0.100 0C CC(C(终）终）0.0800 0.0800 0.1600.0800 0.0800 0.1600.0200 0.0200 0.160 0.0200 0.0200 0.160 K =(0.
27、160)2(0.0200)2= 64.0 c2(HI) c(H2) c(I2)=答：平衡常数为答：平衡常数为64.064.0。 【例例2 2】在一密闭容器中，在一密闭容器中，COCO与与H H2 2O O混合加热混合加热 到到800800达到下列平衡：达到下列平衡：CO(g)+HCO(g)+H2 2O(g) O(g) CO CO2 2(g)+H(g)+H2 2(g) (g) K K=1.00=1.00若反应开始时若反应开始时COCO和和H H2 2O O的浓度分别为的浓度分别为0.200 0.200 molmolL L-1 -1 和和1.00mol1.00molL L-1-1，求达到平衡时，求
28、达到平衡时COCO转化转化为为COCO2 2转化率是多少？转化率是多少？ c c( (平平) 0.200) 0.200 x x 1.00 1.00 x x xx x x 解得解得: x = 0.166: x = 0.166解：设平衡时解：设平衡时COCO2 2和和H H2 2的浓度为的浓度为x x molmolL L-1-1K =x2(0.200 x)(1.00 x)CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)c c( (始始) 0.200 1.00 0 0) 0.200 1.00 0 0c c( (变变) ) x x x xx x x x= 1.00c(CO2) c(H2) c(CO) c(H2O)=答:平衡时平衡时COCO转化为转化为COCO2 2转化率转化率是83.0% % 。 = 100%= 83.0% 0.1660.200
