内容正文:
第二节:化学平衡
判定可逆反应到达平衡状态的标志:
定性视角
(1)ν正= ν逆≠0 (2)变量不变
定量视角
(1)三段式 (2)平衡时的相关数据
任务 1
探究平衡时各物质浓度的定量关系
序号 起始时浓度mol/L 平衡时浓度mol/L
c(H2) c(I2) c(HI) c(H2) c(I2) c(HI)
1 1.197×10-2 6.944×10-3 0 5.617×10-3 5.936×10-4 1.270×10-2
2 1.228×10-2 9.964×10-3 0 3.841×10-3 1.524×10-3 1.687×10-2
3 1.201×10-2 8.403×10-3 0.0 4.580×10-3 9.733×10-4 1.486×10-2
4 0 0 1.520×10-2 1.696×10-3 1.696×10-3 1.181×10-2
5 0 0 1.287×10-2 1.433×10-3 1.433×10-3 1.000×10-2
6 0 0 3.777×10-2 4.213×10-3 4.213×10-3 2.934×10-2
恒温: 457.6℃
平衡时
48.37
48.62
49.54
48.49
48.70
48.50
H2(g)+I2(g)⇌2HI(g)
结论2:该常数与反应物的起始浓度大小无关;
与正向建立还是逆向建立平衡无关。
c2(HI)
c(H2) · c(I2)
结论1: 一定温度下, 为常数
实验结论
任务 2
在其他条件相同时,探究不同温度下,平衡时各物质浓度的定量关系
其他条件相同指的是什么?
序号 温度 起始时浓度mol/L 平衡时
c(H2) c(I2) c(HI)
1 350℃ 投料比均相同
2 425℃
3 490℃
4 530℃
66.9
54.4
45.9
40.8
c2(HI)
c(H2) · c(I2)
结论1:不同温度下, 所对应的数值不同
实验结论
结论2:随着T升高, 逐渐减小
c2(HI)
c(H2) · c(I2)
任务3
认识化学平衡常数
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,该常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数),用符号K表示。
对于可逆反应mA(g) + nB(g) ⇌ pC(g) + qD(g)
K =
cp(C)·cq(D)
cm(A)·cn(B)
K有
单位吗?
K值大小标志反应能达到的最大限度,可推断反应进行的程度。K值越大,表示反应进行的程度越大,反应物的转化率越大;反应越完全。一般来说,反应的平衡常数K>105,认为正反应进行得较完全;K <10-5则认为这个反应的正反应很难进行(逆反应较完全)。
K越大,速率越大吗?
任务4
书写相关反应的化学平衡常数
反应 K
① 1/2N2(g)+3/2H2(g)⇌NH3(g)
② N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)
③ 2NH3(g)⇌N2(g)+3H2(g)
④ FeO(s)+CO(g)⇌Fe(s)+CO2(g)
⑤ AgCl(s)⇌Ag+(aq)+Cl-(aq)
⑥ Cr2O72-(aq)+H2O⇌2CrO42-(aq)+2H+(aq)
①、②、③的K有何联系?
任务5
利用定量关系判定可逆反应
是否达到平衡
K
Q
Q
在任意时刻,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值,称为浓度商,常用Q表示。
对于可逆反应mA(g) + nB(g) ⇌ pC(g) + qD(g)
Q =
cp(C)·cq(D)
cm(A)·cn(B)
Q < K:反应向正反应方向进行,v正 > v逆 ;
Q = K:反应处于化学平衡状态,v正 = v逆 ;
Q > K:反应向逆反应方向进行,v正 < v逆 。
【例1】在某温度下,将含有H2和I2各0.10 mol 的气态混合物充入10 L 的密闭容器中,充分反应并达到平衡后,测得c(H2)=0.0080 mol·L-1:
(1)计算该反应的平衡常数。
(2)在上述温度下,若起始时向该容