化学平衡常数时

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,c(H,2,),c(I,2,),平衡常数的推导,序号,起始时浓度,mol/L,698.6K,平衡时浓度,mol/L,698.6K,平衡时,c(H,2,),c(I,2,),c(HI),C(H,2,),C(I,2,),C(HI),1,0.01067,0.01196,0,0.001831,0.003129,0.01767,2,0.01135,0.009044,0,0.00356,0.00125,0.01559,3,0.01134,0.007510,0,0.004565,0.0007378,0.01354,4,0,0,0.01069,0.001141,0.001141,0.008410,54.5,54.6,54.45,54.33,根据表中的数据计算出平衡时 的值，并分析其中规律。,c (HI),2,2,c (HI),c(H,2,),c(I,2,),I,2,(g)+H,2,(g)2HI(g),第,1,页,/,共,20,页,1,、定义：,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。这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数）,2,、表达式：,四、化学平衡常数,第,2,页,/,共,20,页,（,1,）,K,值越大，表示反应进行的程度越大，反应物转化率也越大。,3,、化学平衡常数的意义：,定量的衡量化学反应进行的程度,（,2,）一般当,K,10,5,时，该反应进行得基本完全。,4,、判断可逆反应是否达到平衡及反应向何方向进行,对于可逆反应，在一定的温度的任意时刻，反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系：,叫该反应的浓度商,第,3,页,/,共,20,页,（,1,）,Q,C,K,，反应向正方向进行,（,2,）,Q,C,K,，反应处于平衡状态,（,3,）,Q,C,K,，反应向逆方向进行,5,、利用可判断反应的热效应,（）若升高温度，值增大，则正反应为吸热反应,（）若升高温度，值减小，则正反应为放热反应,第,4,页,/,共,20,页,例如：,不同温度时，反应,:,H,2,(g)+I,2,(g)2HI(g),的浓度,平衡常数与温度,的关系如下：,温度,623K,698K,763K,浓度平衡常数,66.9,54.4,45.9,通过改变温度，平衡常数大小的变化趋势可以判断上面可逆反应的,正方向是放热反应,.,第,5,页,/,共,20,页,6,、使用平衡常数应注意的几个问题：,(2),在平衡常数表达式中：水,(l),的浓度、固体物质的浓度、纯液体浓度不写,(1),化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。,CaCO,3,(s),CaO(s)+CO,2,(g),CO,2,(g)+H,2,(g),CO(g)+H,2,O(l),K,=c(CO,2,),K,=c(CO)/c(CO,2,)c(H,2,),第,6,页,/,共,20,页,6,、使用平衡常数应注意的几个问题：,(4),同一条件下,正、逆反应的平衡常数互成倒数关系。,例如：,N,2,+3H,2,2NH,3,的,K,1,值,与,N,2,+3H,2,的,K,2,值关系,2NH,3,K,1,=1/K,2,(3),化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关,例如：,N,2,+3H,2,2NH,3,的,K,1,值,与,1/2N,2,+3/2H,2,NH,3,的,K,2,值不一样,K,1,=K,2,2,第,7,页,/,共,20,页,对于反应,:aA+bB cC+dD,7,、有关化学平衡常数的计算,达到平衡后各物质的浓度变化关系：,（,2,）生成物：平衡浓度,=,初始浓度,+,转化浓度,生成物,D:c,平,(D)=c,0,(D)+,c(D),（,3,）各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中相应的化学计量数之比。,c(A):,c(D)=a:d,（,1,）反应物：平衡浓度,=,初始浓度,-,转化浓度；,反应物,A:c,平,(A)=c,0,(A)-,c(A),第,8,页,/,共,20,页,概念理解：,平衡转化率,用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观，常用,平衡转化率,来表示反应限度。,对于可逆反应,:,mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),反应物,A,的平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：,第,9,页,/,共,20,页,5,、典型例题剖析,（,1,）求该反应的平衡常数。,（,2,）在上述温度下，该容器中若通入氢气和碘蒸气各,0.30mol,。试求达到化学平衡时各物质的浓度。,例,1,在某温度下，将氢气和碘蒸气各,0.1mol,的,气态混合物充入,10L,的密闭容器中，充分反应，,达到平衡后，测得,C,（,H,2,）,=0.008mol/L,。,第,10,页,/,共,20,页,审题思路要求平衡常数，先要求出平衡时各物质的浓度；求出平衡常数后，在同温下利用公式可以求消耗浓度，再求平衡浓度,。,解（,1,）依题意知，,H,2,（,g,）,+I,2,（,g,）,2HI,（,g,）,起始浓度（,mol/L,）,0.010 0.010 0,转化浓度（,mol/L,）,0.002 0.002 0.004,平衡浓度（,mol/L,）,0.008,0.008,0.004,K=C,2,(HI)/C(H,2,)C(I,2,),=(0.004),2,/0.0080.008=0.25,第,11,页,/,共,20,页,（,2,）设反应中转化（或消耗）了,Xmol/L,的氢气。依据题意则,H,2,（,g,）,+I,2,（,g,）,2HI,（,g,）,起始浓度（,mol/L,）,0.030 0.030 0,转化浓度（,mol/L,）,X X 2X,平衡浓度（,mol/L,）,0.03-X 0.03-X 2X,由于温度不变，故,K,值不变,则有,K=C,2,(HI)/C(H,2,)C(I,2,),=(2X),2,/(0.03-X),2,=0.25,解得,X0.0053mol/L,平衡时,C(H,2,)=C(I,2,)=0.0247mol/L,，,C(HI)=0.0106mol/L,答（略）,例,2,在密闭容器中，将,2.0molCO,与,10molH,2,O,混合加热到,800,0,C,，达到下列平衡,CO(g)+H,2,O(g)CO,2,(g)+H,2,(g),且,K=1.0,，求,CO,转化为,CO,2,的转化率,解设,CO,转化为,CO,2,的转化率为,X,。,CO(g)+H,2,O(g)CO,2,(g)+H,2,(g),n,起始,/mol 2.0 10 0 0,n,消耗,/mol,2.0 x 2.0 x 2.0 x 2.0 x,n,平衡,/mol 2.0(1-x)10-2.0 x 2.0 x 2.0 x,由题意知,K=c(CO,2,)c(H,2,)/c(CO)cH,2,O,=2.0 x2.0 x/v2.0,（,1-x,）,（,10-2.0 x,）,/v =1,解得,x=0.83,即为,83%,答,CO,转化为,CO,2,的转化率为,83%,。,第,13,页,/,共,20,页,1,、,(2000,天津高考）在某温度下，可逆反应：,mA(,g),+nB(g)pC(g)+qD(g),的平衡常数为，下列说法正确的是（）,.,越大，达到平衡时，反应进行的程度越大,.,越小，达到平衡时，反应物的转化率越大,.,随反应物浓度改变而改变,.,随温度改变而改变,课堂练习,第,14,页,/,共,20,页,2,、,(,上海高考）在一定体积密闭容器中，进行如下反应：,CO,2,(g)+H,2,(g)CO(g)+H,2,O(g),其平衡常数和温度,t,的关系如下：,(1)k,的表达式为：,(2),该反应为,反应（“吸热”或“放热”）,(3),能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据（）,.,容器中压强不变,.,混合气体中,CO,浓度不变,.v(H,2,),正,=v(H,2,O),逆,D.c(CO,2,)=c(CO),(4),若,c(CO,2,).c(H,2,)=c(CO).c(H,2,O),此时温度为,.,t/,C,700,800,830,1000,1200,k,0.6,0.9,1.0,1.7,2.6,吸热,BC,830,0,C,第,15,页,/,共,20,页,高炉炼铁中发生的反应有,:,FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO,2,(g);H,3,、设在某温度时，在容积为,1L,的密闭容器内，把氮气和氢气两种气体混合，反应后生成氨气。实验测得，当达到平衡时，氮气和氢气的浓度各为,2mol/L,，生成氨气的浓度为,3mol/L,，求这个反应在该温度下的平衡常数和氮气、氢气在反应开始时的浓度。,解题思路该题可用已知的平衡浓度代入平衡,常数求算公式进行计算，然后根据起始浓度等,于消耗浓度加上平衡浓度，计算出氮、氢气的,起始浓度。,解,N,2,+3H,2,2NH,3,C,起始,/mol.L,-1,3.5 6.5 0,C,转化,/mol.L,-1,1.5 4.5,3,C,平衡,/mol.L,-1,2 2 3,则,K=C,2,(NH,3,)/C(N,2,)C,3,(H,2,)=32/223=0.563,又从方程式可知生成,3mol NH,3,，必须消耗,1.5molN,2,和,4.5molH,2,，,N,2,在反应开始时的浓度,=2+1.5=3.5(mol/L),，,H,2,在反应开始时的浓度,=2+4.5=6.5(mol/L),。,答（略）,4,、,0.05gN,2,O,4,气体放入,200mL,密闭容器中并在,25,0,C,保温，,N,2,O,4,2NO,2,，,K=0.00577,。求每一组分气体的平衡浓度。,解题思路现在要求各组分的平衡浓度，已知,反应起始的物质的量和体积、该温度的平衡常,数，则可采用列三行、填对空的方法弄清关系,然后用平衡常数的表达式代入已知量进行求解。,解四氧化二氮的起始浓度,C(N,2,O,4,)=0.05g92g/mol0.2L=2.7210,-3,mol/L,设其反应中消耗的浓度为,X,N,2,O,4,2NO,2,C,起始,/mol.L,-1,2.72 10,-3,0,C,转化,/mol.L,-1,X 2X,C,平衡,/mol.L,-1,2.72 10,-3,X 2X,K=C,2,(NO,2,)/C(N,2,O,4,)=(2X),2,/(2.72 10,-3,X)=0.00577,，,解得,X=1.39 10,-3,mol/L,平衡时,C(NO,2,)=(2.72 10,-3,X)mol/L,=(2.72-1.39)10,-3,mol/L=1.33 10,-3,mol/L,C(N,2,O,4,)=2X=21.39 10,-3,mol/L=2.78 10,-3,mol/L,