选择性必修一《2.2 化学反应的限度》（1）优秀ppt课件

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在工业生产和实验室中，人们会遇到各种各样的可逆反应，如合成氨的反应，研究表明，可逆反应在适当条件下进行一段时间后会达到化学平衡状态。此时， 平衡混合物的组成不再随时间的延续而变化，反应达到一定的限度。回顾必修2所学过的知识，我们知道，给定条件下，可逆反应达到化学平衡状态是反应所能达到的最大程度，即该反应的限度。（点）请大家思考，我们应该如何定量地描述化学反应的限度呢？

首先，请大家来完成任务一，表中所列为测量反应二氧化碳和氢气生成一氧化碳和水蒸气在1473 K时各物质的初始浓度和平衡浓度所获得的数据。第一，请你根据表中的实验数据计算平衡时，CO的浓度和水蒸气浓度的乘积与CO2浓度和氢气浓度乘积的比值，将计算结果填入表中。

我们一起来看，这里总共给出了四组实验数据，先看第一组数据，给出的二氧化碳、氢气、一氧化碳、水蒸气的平衡浓度分别为0.0040、0.0040、0.0060、0.0060，将数据代入表达式，即0.0060和0.0060的乘积除以0.0040和0.0040的乘积，（点）计算其结果等于2.25，（点）用同样的思路，我们可以计算第二组、第三组和第四组所给的实验数据，计算结果分别约为2.27、2.42、2.16。

下面请大家分析计算所得数据，寻找其中的规律。你有什么发现？

通过分析上述反应的实验数据和计算结果，可以得出以下结论：，第一，温度为 1473 K，平衡时，一氧化碳的浓度和水蒸气浓度的乘积与二氧化碳的浓度和氢气浓度的乘积的比值为常数；第二，该常数与反应的起始浓度大小无关；第三，该常数与正向建立还是逆向建立平衡无关，即与平衡建立的过程无关。

那么，以上结论是否还适合其他可逆反应平衡状态呢？

下面请大家完成任务二，验证你所获得的规律，除此之外，你还能获得哪些结论。在698.6 K 时，1mol 碘蒸气和1mol氢气反应生成2mol碘化氢这一反应中，各物质的初始浓度和平衡浓度如下。同学们分别运用了什么方法来验证我们刚才所获得的规律呢？

首先，来看一下这位同学的计算思路，（点）他想通过计算碘化氢的平衡浓度除以氢气平衡浓度和碘蒸气平衡浓度乘积来验证规律，我们以第一组数据为例来进行分析，将相关数据代入表达式，即0.01767除以 0.00183与0.00313的乘积 ，（点）计算结果约为3085，（点）运用同样的思路计算其它四组实验数据，计算结果分别约为3503、4004、15321、6471，通过这一组验证，（点）我们发现计算结果不是常数。那么是不是刚才所获得的规律不具有普适性呢？

又有的同学认为，因为1mol氢气和1mol碘蒸气反应生成了2mol碘化氢，所以应该计算平衡时，碘化氢浓度的平方与（氢气浓度和碘蒸气浓度乘积）的比值进行验证才是合理的。到底是不是这样呢？我们分别来进行计算，第一组数据，用0.01767的平方除以0.00313和0.00183的乘积，（点）计算结果约为54.51，（点）运用相同的思路计算其他四组实验数据，计算结果分别约为54.61、54.21、54.08、54.42.（点）可以发现计算结果近似相等，可以认为是一个常数，验证了前面获得的规律。

为了更好地验证上述结论的正确性，我们再举一例，这是工业上制备硫酸过程中的核心反应。表中所给为不同温度下，2mol二氧化硫和1mol氧气生成2mol三氧化硫这一反应中各物质的初始浓度和平衡浓度的数据。根据刚才的分析，同学们应该很快能发现，（点）这里我们应该分别计算，三氧化硫平衡浓度的平方与二氧化硫平衡浓度的平方和氧气平衡浓度乘积的比值。代入数据，（点）计算结果分别约为19.39、19.02、7.81和7.57。（点）通过这一组计算，我们又有新的发现，即温度一定时，计算结果才为常数。温度不同，数值不同。

我们把大家发现的规律总结一下，即在一定温度时，当一个可逆反应达到平衡状态时，生成物平衡浓度的幂之积与反应物平衡浓度的幂之积的比值是一个常数。我们把这个常数称为化学平衡常数，简称平衡常数。现在我们来回答一开始提出的问题，如何定量地表征化学反应的限度。（点）科学家在研究了大量实验的基础上，总结出可以用化学平衡常数来定量描述化学反应的限度。

对于任意可逆反应，amolA和bmolB反应生成cmolC和dmolD的平衡常数的表达式为，C的平衡浓度的c次方与D的平衡浓度的d次方的乘积与A的平衡浓度的a次方和B的平衡浓度的b次方的乘积之比。这里需要指出的是，对于有纯固体或纯液体参与的反应，纯固体或纯液体不列入平衡常数的表达式中。

通过前面的数据计算，我们还可以进一步归纳化学平衡常数的影响因素，即一个反应的化学平衡常数的大小只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。（点）这里再次特别强调，化学平衡常数只受温度的影响！

认识了平衡常数的定义、表达式和影响因素后，请你来完成任务三，第一题，写出下表中各反应的平衡常数表达式，并写出后三个反应的K的单位。

（点）第一反应平衡常数的表达式应该为氨气的平衡浓度除以氮气平衡浓度的二分之一次方与氢气平衡浓度的二分之三次方的乘积。

（点）第二反应平衡常数的表达式为氨气平衡浓度的平方除以氮气的平衡浓度与氢气平衡浓度的三次方之积。

第三反应和第二个反应互为逆反应，（点）其平衡常数的表达式为氮气的平衡浓度乘以氢气平衡浓度的三次方除以氨气平衡浓度的平方。

（点）第四个反应的平衡常数表达式应该是铵根离子的平衡浓度乘以氢氧根离子的平衡浓度除以一水合氨的平衡浓度。单位是mol/L，

第五个反应是氧化亚铁固体和一氧化碳气体反应生成铁单质和二氧化碳气体，由于固体和纯液体的浓度不出现在平衡常数表达式中，（点）所以该反应的平衡常数表达式为，二氧化碳的平衡浓度除以一氧化碳的平衡浓度，单位为1.

最后一个反应是氯化银的沉淀溶解平衡，（点）它的平衡常数的表达式应该是银离子的平衡浓度乘以氯离子的平衡浓度，单位是mol/L的平方。