第2章 化学反应的方向、限度与速率

第2节 化学反应的限度

化学反应中，反应物能全部 转化为生成物吗？举例说明。有些化学反应能进行完全，如 镁的燃烧，钠与水的反应； 有些化学反应不能进行完全，如 合成氨，二氧化硫的催化氧化等。

可逆反应

定义：在相同条件下同时向正、反两个方向进行的反应称可逆反应。

2SO2+O2 3H2+N2

2SO3 2NH3

可逆反应的特点

(1)不能进行到底，有一定限度

(2)正反两个方向的反应在同时进行(3)一定条件下，正逆反应达平衡

人们利用可逆反应进行化工生产时要 同时考虑两个因素：反应进行的速率

反应进行的限度

化学反应限度决定原料利用率和产品 的产率，因此，研究可逆反应，提高 化学反应的限度具有重要意义。

交流·研讨实验测得反应H2(g)+ I2(g) 2HI(g)在698.6K 时各物质的初始浓度和平衡浓度。初始浓度(mol/L)C0(H2)

平衡浓度(mol/L) [H2]0.001831 0.003560

0.010670.01135 0.01134 0 0

C0(I2) 0.011960.009044 0.007510 0 0

C0(HI) 00 0 0.004489 0.01069

[I2]0.003129 0.001250

[HI]0.01767 0.01559 0.01354 0.003531 0.008410

[HI]2/ [H2][I2]54.5054.61 54.43

0.004565 0.0007378 0.0004798 0.0004798 0.001141 0.001141

54.1654.32

问题︰请分析计算所得数据，寻找其中的规律。

思考·发现 不管H2,I2和HI的初始浓度是多大，只要保持反 应体系的温度不变，达到化学平衡状态后， ————[H2 ][I2 ] [HI]2

就为常数。

我们通常把这个常数称为 化学平衡常数

一、化学平衡常数

在一定温度下，某个可逆反应达到平衡时，产 物浓度系数次方的乘积与反应物浓度系数次方 的乘积之比是一个常数。这个常数称为化学平 衡常数(K)

试一试对于任一可逆反应：

aA(g)+bB(g)

cC(g)+ dD(g),

试写出其化学平衡常数的表达式。K =[C]c[D]d [A]a[B]b

注意：对于纯固体和纯液体参加的反应，不列入

平衡常数表达式中 ，表达式中只包括气态物质和溶液 中各溶质的浓度。

巩固练习1、写出反应：2SO2(g) + O2(g)

2SO3(g)

的化学平衡常数表达式。

2、写出反应：FeO(s) + CO(g) 的化学平衡常数表达式。

Fe(s)+CO2(g)

拓展练习反应1 2 3 4

KNH3(g)2NH3(g)[NH3] [N2]1/2 [H2]3/2 [ NH3]2 [N2 ] [H2]3 [N2 ] [H2]3 [ NH3]2 [NH4+] [OH-] [NH3· H2O] [CO2] [CO]

单位(mol/L)—1 (mol/L)—2 (mol/L)2

1/2N2(g)+3/2 H2(g)N2(g)+ 3H2(g) 2NH3(g) NH3· H2O(aq) OH—(aq)

N2(g)+ 3H2(g) NH4+(aq)+

mol· L-1

56

FeO(s) + CO(g) CO2(g)AgCl(s) (aq)

Fe(s) +

1(mol· L-1)2

Ag+(aq) + Cl—

[Ag+] [Cl-]

问题：通过上面的练习，你在书写平衡表达式时有了哪些 发现？

二、平衡常数表达式书写的注意事项常数1、平衡常数的表达式与反应

方程式的书写方式有关

(1)与物质的系数有关(2)正、逆反应的平衡常数互为倒数K正=1/K逆

2、平衡常数K有单位，且K的单位与反应式的书写也 有关系。3、有纯固体或纯液体参与的化学反应，它们的浓度视 为常数，不列入平衡常数的表达式；只有溶液和气体 的浓度列入 表达式。

注意：K的值与反应物的起始浓度无关，只随温度变 化而变化

巩固练习在2000K时,反应CO(g)+1/2O2(g) 的平衡常数为K1,则相同温度下反应2CO2(g)

CO2(g)

2CO(g) + O2(g)的平衡常数K2为

(

C

)

A、 1/K1

B 、 K 12

C、 1/K12

D、 K1-1/2

资料在线化 学 反 应2NO(g)+2CO(g)

K的数值 反应程度正反应

N2(g)+2CO2(g)(570K) 约为1059

接近完全正反应几乎 不发生 正逆反应 相当

2HCl(g)

H2(g)+Cl2(g)

(300K)

约为10-33

PCl3(g)+Cl2(g)

PCl5(g) (470K)

约为1

巩固练习1、在相同的温度下，已知反应 ①N2(g)+O2(g) 2NO(g) 平衡常数K=3.84×10-31; ②2SO2(g)+O2 (g) 2SO3平衡常数K=3.1×1026(mol/L)-1.

则在该温度下，两个化学反应的反应程度之间的关系为 ( B ) A、①>② B、①<② C、① =② D、不能确定