化学平衡-化学平衡常数

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,*,化学反应速率与化学平衡,化学平衡常数,我们以氢气和碘蒸气的反应为例，分析课本29页表中的数据，然后得出结论。,根据表中的数据计算出平衡时 的值，并分析其中规律。,2,c (HI),c(H,2,),c(I,2,),通过分析实验数据得出：,(1)温度不变(保持457.6,0,C)时，为常数,用 K表示,K=48.74；,(2)常数K与反应的起始浓度大小无关；,(3)常数K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。,2,c (HI),c(H,2,),c(I,2,),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,（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。,、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K10,5,时，该反应进行得基本完全。,3.平衡常数的单位,浓度的单位为molL,-1,K,的单位为(molL,-1,),n,；,、使用平衡常数应注意的几个问题：,(2)在平衡常数表达式中：纯液体（如水）的浓度、固体物质的浓度不写,(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,(1)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。,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,),K,1,=K,2,2,(4),多重平衡规则：,若干方程式相加(减)，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积(商,),例如:,2NO(g)+O,2,(g)2NO,2,(g),K,1,2NO,2,(g),N,2,O,4,(g),K,2,2NO(g)+O,2,(g),N,2,O,4,(g),K,3,K,3,=K,1,K,2,(5)同一化学反应,正、逆反应的平衡常数互为倒数,2NO,2,(g)2NO(g)+O,2,(g),K,2,例如:,2NO(g)+O,2,(g)2NO,2,(g),K,1,K,2,=1/K,1,(1)判断可逆反应是否达到平衡及反应方向,对于可逆反应，在一定温度的,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,.化学平衡常数的应用:,（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,(2)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,根据某反应的平衡常数K随温度变化的情况，可判断该反应是放热反应还是吸热反应。,(5)K值大小标志反应能达到的最大限度,K值越大，,反应物的转化率越大，,反应 越完全。,课堂小结：,(1)平衡是有条件的、动态的。,(2)K不随起始浓度大小而变化。,(3)K与温度有关。,(4)K与方程式写法有关。,Cr,2,O,7,2-,+H,2,O,2CrO,4,2-,+2H,+,C,2,H,5,OH+CH,3,COOH,CH,3,COOC,2,H,5,+H,2,O,CO,2,(g)+H,2,(g),CO(g)+H,2,O(l),C(s)+H,2,O,(g),CO(g)+H,2,(g),练习：写出下列反应平衡常数的表达式,例题:高炉炼铁中发生的基本反应如下:,FeO,(s),+CO,(g),Fe,(s),+CO,2(g),；H0,其平衡常数可表达为:K=,c,(CO,2,)/,c,(CO)，已知1100，K=0.263,1100时，测得高炉中,c,(CO,2,)=0.025mol/L，,c,(CO)=0.1mol/L，在这种情况下该反应是否处于平衡状态_(填“是”或“否”)，此时化学反应向,方向进行，其原因是,。,、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,即：,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；,即：,反应物A:c,平,(A)=c,0,(A)-,c(A),对于反应:,aA+bB cC+dD,平衡转化率：,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：,例题1：在某温度下，将H,2,(g)和I,2,(g)各0.1mol混合物充入10L的密闭容器中，充分反应达到平衡时，测得c(H,2,)=0.0080mol/L，求：,(1)反应的平衡常数,(2)其它条件不变，充入的H,2,(g)和I,2,(g)各0.2mol,求达平衡时各物质的平衡浓度。,c,(CO):,c,(H,2,O)=1:1 时,CO+H,2,O CO,2,+H,2,起始c,1 1 0 0,转化c,x x x x,平衡c,1-,x,1,-x x x,解得,x,=0.5 (CO)=50%,(H,2,O)=50%,c,(CO):,c,(H,2,O)=1:4 时,CO+H,2,O CO,2,+H,2,起始c,1 4 0 0,转化c,x x x x,平衡c,1-,x,4-,x x x,解得,x,=0.8 (CO)=80%,(H,2,O)=20%,例3:已知CO,(,g,),+H,2,O,(,g,),CO,2,(,g,),+H,2,(,g,),800,K,=1.0；求恒温恒容体系中，用,c,(CO):,c,(H,2,O)=1:1或1:4开始，达到平衡时CO和H,2,O(g)的转化率。,(1-,x),(1,-x),x,2,K=1,(1-,x),(4,-x),x,2,K=1,增大一种反应物的浓度，能提高另一种反应物的转化率，而本身的转化率减小,结论：,例4：反应 N,2(,g,),+3H,2(,g,),2NH,3(,g,),在一定条件下进行。设投入的N,2,为1,mol,，H,2,为3,mol,，在一体积恒定，温度恒定的容器中反应，测得平衡时的压强是原来的90%，求转化率,1,。然后再充入1,mol,N,2,和3,mol,H,2,，温度不变，计算新平衡的转化率,2,。,解：,N,2,+3H,2,2NH,3,起始n,1 3 0,转化n,-,a,-3a +2a,平衡n,1-a 3-3a 2a,(1-a)+(3-3a)+2a=4,90%,a=0.2,1,=20%,N,2,+3H,2,2NH,3,起始n,2 6 0,转化n,-b -3b +2b,平衡n,2-b 6-3b 2b,K=0.015 解得：b=0.61,2,=30.5%,例5：可逆反应：2NO,2,N,2,O,4,，温度不变、增加压强的情况下，平衡怎样移动？气体的颜色如何变化？,1、已知一氧化碳与水蒸气的反应为：,CO +H,2,O(g)CO,2,+H,2,催化剂,高温,在427时的平衡常数是9.4。如果反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.01mol/L，计算一氧化碳在此反应条件下的转化率。,练习,2.某温度下：2NO,2,N,2,O,4,，K=1.0,以2,mol,/L NO,2,为起始浓度建立平衡。求平衡时,c,(NO,2,),;,当压缩体积至原来一半时，再求,c,(NO,2,),3.一定温度下的密闭容器中存在如下反应：,2SO,2,+O,2,2SO,3,已知C,(SO,2,),始,=0.4mol/L，C,(O,2,),始,=1mol/L经测定该反应在该温度下的平衡常数K19，试判断，,（1）当SO,2,转化率为50,时，该反应是否达到平衡状态，若未达到，向哪个方向进行？,（2）达平衡状态时，,SO,2,的转化率应为多少？,