第七章 化学反应速率与化学平衡
〖课
题〗第四课时
化学平衡常数 转化率
〖复习目标〗
( 1)理解化学平衡常数的定义并能进行简单计算。 ( 2)了解转化率的含义并能进行简单计算。
〖教学重点〗 化学平衡常数的定义及计算。 〖教学难点〗 化学平衡常数的应用 〖教学过程〗
【知识精讲】
1、化学平衡常数
( 1)概念
在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,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,用符号 K 表示。
( 2)表达式
对于反应 mA(g) + nB(g)
K= m
pC(g) + qD(g) ,
c ?·c (D)
n
p q
(固体和纯液体的浓度视为常数,通常不计入平衡常数表达式中 )。
c (A) ·c(B)
( 3)意义
① K 值越大,反应物的转化率越大,正反应进行的程度越大。
② K 只受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。③化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。
( 4)化学平衡常数的三大应用①判断、
比较可逆反应进行的程度:
一般来说,一定温度下的一个具体的可逆反应:
正反应进
K 值
平衡时生 成物浓度
越大
平衡时反 应物浓度 越小
反应物转
行的程度 越大
化率 越高
越大
越小
越小 越小 越大 越低
②判断正在进行的可逆反应是否达到平衡或反应进行的方向:
对于可逆反应 aA(g) +bB(g)
cC(g) + dD(g) ,在一定温度下的任意时刻,反应物与生成物浓度有
c
d
如下关系:
a
c (C) ·bc(D)
= Qc,称为浓度商。
c (A) ·c(B)
将 Qc 和 K 作比较可判断可逆反应所处的状态。
>K 反应向逆反应方向进行, v正 升高温度,若 K 值增大,则正反应为吸热反应;若 K 值减小,则正反应为放热反应。 2、转化率 转化率=反应物转化的物质的量 或浓度、体积 ×100%。 反应物起始的物质的量 或浓度、体积 【注意】 同一化学反应,如果不改变温度,改变反应物的起始浓度,达到和新平衡后,化学平衡常数不变,反应物的转化率可能改变。 【方法精讲】 1、化学平衡的相关计算 “三段式法 ”是有效解答化学平衡计算题的 “万能钥匙 ”。解题时, 要注意清楚条理地列出起始量、平衡量,按题目要求进行计算,同时还要注意单位的统一。 ( 1)思维模式 条件影响平衡、条件改变平衡可能移动, 看条件 — 进而影响转化率 找关系 — 起始量、变化量、平衡量、转化率的关系 写式子 — 写出平衡常数表达式 求未知 — 列出相关方程式,求解 ( 2)解题步骤①写出涉及的可逆反应的化学 方程式。 ②找出起始量、转化量和平衡量中哪些是已知量,哪些是未知量,按 “三段式 ”列出。转化量、 ③根据问题建立相应的关系式进行计算。 ( 3)具体方法①分析三个量:即起始量、变化量、 平衡量。②明确三个关系: A 、对于同一反应物,起始量-变化量=平衡量。 B、对于同一生成物,起始量+变化量=平衡量。 C、各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。 ③计算模式: 对于反应: mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) ,令 A 、B 起始物质的量 (mol) 分别为 a、 b,达到平衡后,A 的消耗量为 mx,容器容积为 V L。 mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) 起始 (mol) a b 0 0 变化 (mol) mx nx px qx 平衡 (mol) a- mx b- nx px qx px pqx q 则有:①平衡常数:V K= V a- mx V m b- nx n V a-mx - 1 ②A 的平衡浓度: c 平 (A) = V (mol ·L )。 ③A 的转化率: α(A) mx 平 = a ×100% ,α(A) ∶α(B) = a ∶ b = na 。 mx nx mb ④A 的体积分数: φ(A) = a- mx × a+ b+ + q- m- n x100%。p ⑤平衡与起始压强之比: p 平 = a+ b+ p+ q-m-n x。 p 始 a+ b a·M A + b·M B - 1 ⑥混合气体的平均密度: ρ(混 )= (g ·L ) 。 V ⑦混合气体的平均摩尔质量: M = a·M A +b·M B - 1 a+ b+ p+ q- m- n ·mol )。 【特别提醒】( 1)反应起始时,反应物和生成物可能同时存在。x(g ( 2)不同物质的起始浓度之比不一定是化学计量数比。若反应物起始浓度之比等于化学计 量数比,则反应物的转化率相等,平衡时反应物的浓度之比也等于计量数之比。 ( 3)起始浓度、平衡浓度之比不一定等于化学计量数之比,但物质之间是按化学计量数反 应和生成的,故各物质的浓度变化之比一定等于化学计量数比,这是计算的关键。 2、理解化学平衡常数的三种关系 ( 1)与化学方程式书写形式的关系: