化学：3.3《化学平衡常数及计算》课件（新人教版选修4）

欢迎进入化学课堂 三 化学平衡常数 化学平衡的特征 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 通过分析实验数据得出 1 温度不变时 为常数用K表示 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 其它平衡体系的数据进行分析 都有类似的关系 一 定义 一定温度下 对于已达平衡的反应体系中 生成物以它的化学计量数为乘幂的浓度之积除以反应物以它的化学计量数为乘幂的浓度之积是个常数 这个常数叫做该反应的化学平衡常数 三 平衡常数的单位浓度的单位为mol L 1 K的单位为 mol L 1 n 二 数学表达式 对于一般的可逆反应mA nB pC qD 注意 反应中的固体或纯溶剂不列入平衡常数的表达式中 1 如果反应中有固体和纯液体参加 它们的浓度不应写在平衡关系式中 因为它们的浓度是固定不变的 化学平衡关系式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度 如 CaCO3 s CaO s CO2 g Kc CO2 CO2 g H2 g CO g H2O l Kc CO CO2 H2 四 书写平衡常数关系式的规则 稀溶液中进行的反应 如有水参加 水的浓度也不必写在平衡关系式中 如 Cr2O72 H2O 2CrO42 2H Kc CrO42 2 H 2 Cr2O72 非水溶液中的反应 如有水生成或有水参加反应 此时水的浓度不可视为常数 必须表示在平衡关系式中 如酒精和醋酸的液相反应C2H5OH CH3COOH CH3COOC2H5 H2OK CH3COOC2H5 H2O C2H5OH CH3COOH 2 同一化学反应 可以用不同的化学反应式来表示 每个化学方程式都有自己的平衡常数关系式及相应的平衡常数 3 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1 2NO g O2 g 2NO2K12NO2 g N2O4K22NO g O2 g N2O4 g K K1 K2 例2 C s CO2 g 2CO g KC s H2O g CO g H2 g K1CO g H2O g CO2 g H2 g K2K K1 K2 解 1 Kc N2O4 NO2 2 2 Kc NO2 2 N2O4 3 Kc CO2 课堂练习 1 写出下列各反应的平衡常数K 1 2NO2 g N2O4 g 2 N2O4 g 2NO2 g 3 CaCO3 g CaO s CO2 g 4 平衡常数只表现反应进行的程度 即可能性问题 而不表现到达平衡所需的时间 即现实性问题 5 平衡常数K与温度有关 与浓度无关 由K随温度的变化可推断正反应是吸热反应还是放热 若正反应是吸热反应 升高温度 K增大 若正反应是放热反应 升高温度 K减少 5 K值大小标志反应能达到的最大限度 K值大 反应完全 返回 播放 5 小结 1 平衡是有条件的 动态的 2 K不随起始浓度大而变 3 K与温度有关 4 K与方程式写法有关 1 平衡常数的数值大小可以判断反应进行的程度 估计反应的可能性 因为平衡状态是反应进行的最大限度 如 N2 g O2 g 2NO g Kc 1 10 30 298K 这意味着298K时 N2和O2基本上没有进行反应 反之NO分解的逆反应在该温度下将几乎完全进行 平衡时NO实际上全部分解为N2和O2 三 平衡常数的意义 2 平衡常数K值的大小 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 K值越小 表示反应进行的程度越小 反应物的转化率越小 3 反应的平衡常数与反应可能进行的程度 一般来说 反应的平衡常数KC 105 认为正反应进行得较完全 KC 10 5则认为这个反应的正反应很难进行 逆反应较完全 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 4 另外还有两点必须指出 平衡常数数值的大小 只能大致告诉我们一个可逆反应的正向反应所进行的最大程度 并不能预示反应达到平衡所需要的时间 如 2SO2 g O2 2SO3 g 298K时Kp很大 但由于速度太慢 常温时 几乎不发生反应 平衡常数数值极小的反应 说明正反应在该条件下不可能进行 如 N2 O2 2NOKc 10 30 298K 所以常温下用此反应固定氮气是不可能的 因此没有必要在该条件下进行实验 以免浪费人力物力 或者改变条件使反应在新的条件下进行比较好一些 对于可逆反应达到平衡后各物质的浓度变化关系 在计算中注意 2 生成物 平衡浓度 初始浓度 转化浓度生成物D D c0 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 A c0 A c A 5 与平衡常数有关的计算 例1 合成氨的反应N2 3H2 2NH3在某温度下各物质的浓度平衡是 N2 3mol L 1 H2 9mol L 1 NH3 4mol L 1求该反应的平衡常数和N2 H2的初始浓度 解 求平衡常数KcKc NH3 2 N2 H2 3 16 3 93 7 32 10 3 求N2 H2的初始浓度 N2 3H2 2NH3反应1摩尔N2同时需3molH2生成2molNH3N2 3H2 2NH3平衡3mol L 19mol L 14mol L 1初始 3 2 9 6 0即 5150答 Kc 7 32 10 3 初始 N2 H2 为5 15mol L 1 课堂练习 2 450K时往一空容器中通入氮N2和H2 反应达平衡后 测得 N2 3mol L H2 9mol L NH3 4mol L 求K N2和H2的起始浓度 394 0 4 26 515 Kc NH3 2 N2 H2 3 42 3 93 7 3 10 3 四 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 反应物A的平衡转化率 该条件最大转化率 可表示 a 已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平衡转化率 注 温度一定时 对于一个化学反应 平衡常数虽然一定 但不同的反应物的平衡转化率可能不同 不能脱离具体的反应物谈平衡转化率 b 已知平衡转化率和初始浓度求平衡常数 c 知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率 将根据B C组数据计算各物质的平衡浓度和平衡转化率 分析结果 得出什么结论 K CO2 H2 CO H2O 2 0 2 0 2 0 1 2 0 1 2 1 2 2 6 62 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全