化学平衡平衡常数时.pptx

以氢气和碘蒸气的反应为以氢气和碘蒸气的反应为例，分析课本例，分析课本P29表中的表中的数据，得出结论。数据，得出结论。探究探究I2(g)+H2(g)起始时各物质的浓度起始时各物质的浓度(molL-1)平衡时各物质的浓度平衡时各物质的浓度(molL-1)平衡常数平衡常数H2I2HIH2I2HI1.19710-26.99410-35.61710-35.93610-41.27010-248.381.22810-29.96410-33.84110-31.52410-31.68710-248.611.20110-28.40310-34.58010-39.73310-41.48610-249.54001.52010-21.69610-31.19710-31.18110-248.48001.28710-21.43310-31.19710-31.00010-248.71003.77710-24.21310-34.21310-32.93410-248.81化学平衡常数化学平衡常数平均值平均值48.742HI(g)c2(HI)c(I2)c(H2)(1)温度不变温度不变(保持保持457.60C)时，时，为常数为常数,用用 K表示表示,K=48.74；2c (HI)c(H2)c(I2)分析、讨论实验数据得出：分析、讨论实验数据得出：(2)常数常数K与反应的起始浓度大小无关；与反应的起始浓度大小无关；(3)常数常数K与正向建立还是逆向建立平衡无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。关，即与平衡建立的过程无关。在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，生成物生成物浓度幂之积浓度幂之积与与反应物浓度幂之积反应物浓度幂之积的的比值比值是一个常数，是一个常数，这个常数就是该反应的这个常数就是该反应的化学平衡常数，取实验的平均化学平衡常数，取实验的平均值值。二、平衡常数的数学表达式及单位：二、平衡常数的数学表达式及单位：K=一、化学平衡常数定义：一、化学平衡常数定义：在在一定温度下一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物生成物浓度幂之积浓度幂之积与反应物与反应物浓度幂之积浓度幂之积的比值是的比值是一个一个常数常数，这个常数就是化学平衡常数，这个常数就是化学平衡常数 对于一般的可逆反应对于一般的可逆反应mA+nB pC+qD 浓度的单位为浓度的单位为molL-1 ，在应用中，在应用中，k作为一个量纲，作为一个量纲，常常不写单位。常常不写单位。cp(C)c q(D)cm(A)cn(B)三、书写平衡常数关系式的规则三、书写平衡常数关系式的规则 1.如果反应中有如果反应中有固体和纯液体固体和纯液体参加，它们参加，它们的浓度不写在平衡关系式中。的浓度不写在平衡关系式中。CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l)K=c(CO2)K=啊啊C(CO)c(CO2)c(H2)例：例：N2(g)+3 H2(g)2NH3(g)K1=1.60 10 5 1/2N2(g)+3/2 H2(g)NH3(g)K2=3.87 10 2K1 K2，K1=K22 2.2.化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数，每个化学方程式都有自己的平衡常数关系式数，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。若反应方向改变，则平衡常及相应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变。若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩数改变。若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，尽管是同一个反应，平衡常数也会改变。小，尽管是同一个反应，平衡常数也会改变。例例1（1）2NO(g)+O2(g)2NO2 K1 （2）2NO2(g)N2O4 K2 3.多重平衡规则多重平衡规则 总反应式是由若干方程式总反应式是由若干方程式相加相加(减减)得得到的，则总反应的平衡常数等于分步反应到的，则总反应的平衡常数等于分步反应的平衡常数之的平衡常数之乘积乘积(商商)2NO(g)+O2(g)N2O4(g)=K1 K2K例例2:（1）C(s)+CO2(g)2CO(g)K （2）C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)K1（3）CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K2K=K1/K2求求K与与K1,K2的关系式：的关系式：例：在某温度下，可逆反应：例：在某温度下，可逆反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)的平衡的平衡常数为，下列说法正确的是常数为，下列说法正确的是()A.K越大，达到平衡时，反应进行的程度越大，达到平衡时，反应进行的程度越大越大 B.K越小，达到平衡时，反应物的转化越小，达到平衡时，反应物的转化率越大率越大 C.K随反应物浓度改变而改变随反应物浓度改变而改变 D.K随温度改变而改变随温度改变而改变ADCr2O72-+H2OCO2(g)+H2(g)C(s)+H2O(g)练习：写出下列反应平衡常数的表达式练习：写出下列反应平衡常数的表达式CO(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l)2CrO42-+2H+4.K只受温度影响，与浓度无关只受温度影响，与浓度无关（）若升高温度，值增大，则正反应为吸热反应（）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（）若升高温度，值减小，则正反应为放热反应由由K随温度的变化可推断正反应是吸热反应还是放热随温度的变化可推断正反应是吸热反应还是放热例如：不同温度时，反应例如：不同温度时，反应:H2(g)+I2(g)2HI(g),的浓度平衡常数与温度的关系如下：的浓度平衡常数与温度的关系如下：温度温度623K698K763K平衡常数平衡常数66.954.445.9 通过改变温度，平衡常数大小的变化趋势可以判断通过改变温度，平衡常数大小的变化趋势可以判断上可逆反应的正方向是放热反应上可逆反应的正方向是放热反应.1.1.平衡常数平衡常数K K值的大小，可推断反应进行的程度。值的大小，可推断反应进行的程度。K K 值越大，表示反应进行的程度越大，反应物的值越大，表示反应进行的程度越大，反应物的转化率越大；转化率越大；K K 值越小，表示反应进行的程度越小，值越小，表示反应进行的程度越小，反应物的转化率越小。反应物的转化率越小。2.2.反应的平衡常数与反应可能进行的程度。一般来说，反应的平衡常数与反应可能进行的程度。一般来说，反应的平衡常数反应的平衡常数K10K105 5，认为正反应进行得较完全；，认为正反应进行得较完全；K K 1010-5-5则认为这个反应的正反应很难进行则认为这个反应的正反应很难进行(逆反应较完逆反应较完全）全）说明正反应在该条件下不可能进行说明正反应在该条件下不可能进行。四、平衡常数的意义四、平衡常数的意义如：如：N2(g)+O2(g)2NO(g)K=110-30(298K)这意味着这意味着298K时，时，N2和和O2基本上没有进行反应，基本上没有进行反应，反之反之NO分解的逆反应在该温度下将几乎完全进行，平衡时分解的逆反应在该温度下将几乎完全进行，平衡时NO实际上全部分解为实际上全部分解为N2和和O2。因此没有必要在该条件下进行实验，以免浪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。件下进行比较好一些。3、判断正在进行的可逆是否平衡及不平衡向何方、判断正在进行的可逆是否平衡及不平衡向何方向进行向进行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：如下关系：叫该反应的浓度商叫该反应的浓度商（1）QCK，反应向正方向进行，反应向正方向进行（2）QCK，反应处于平衡状态，反应处于平衡状态（3）QCK，反应向逆方向进行，反应向逆方向进行 对于可逆反应对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)4.平衡常数数值的大小，只能大致告诉我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们一个可逆反应的正向反应所进行的最大程度，程度，并不能预示反应达到平衡所需要的并不能预示反应达到平衡所需要的时间。时间。如：如：2SO2(g)+O2 2SO3(g)298K时时K很大，但由于速度太慢，常很大，但由于速度太慢，常温时，几乎不发生反应。温时，几乎不发生反应。对于可逆反应达到平衡后各物质的浓度变化关系，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：在计算中注意：（2）生成物：平衡浓度）生成物：平衡浓度=初始浓度初始浓度+转化浓度转化浓度 生成物生成物D:D=c0(D)+c(D)（3）各物质的转化浓度之比各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中等于它们在化学方程式中相应的相应的化学计量数之比化学计量数之比。c(A):c(D)=a:d（1）反应物：平衡浓度）反应物：平衡浓度=初始浓度初始浓度-转化浓度；转化浓度；反应物反应物A:A=c0(A)-c(A)五、有关化学平衡常数的计算五、有关化学平衡常数的计算平衡转化率平衡转化率: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，常用平衡转化率平衡转化率来表示反应限度。来表示反应限度。对于可逆反应对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)反应物反应物A的平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：的平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：例例1:1:在某温度下在某温度下,将将H H2 2和和I I2 2各各0.10mol0.10mol的气态混合物充入的气态混合物充入 10L10L的密闭容器中的密闭容器中,充分反应充分反应,达到平衡后达到平衡后,测得测得C(HC(H2 2)=0.0080mol/L.)=0.0080mol/L.(1)(1)求该反应的平衡常数求该反应的平衡常数(2)(2)在上述温度下在上述温度下,该容器中若通入该容器中若通入H H2 2和和I I2 2蒸汽各蒸汽各 0.20mol.0.20mol.试求达到化学平衡状态时各物质的浓度试求达到化学平衡状态时各物质的浓度.H2 +I2 2HI解解(1)根据题意得根据题意得:平衡浓度平衡浓度mol/L:0.0080 0.0080 0.0040 起始浓度起始浓度mol/L:0.01 0.01 0K=C(HI)2C(H2)C(I2)=0.25(1)已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平衡转化率已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平衡转化率H2 +I2 2HI平衡浓度平衡浓度mol/L:0.02-x 0.02-x 2x起始浓度起始浓度mol/L:0.02 0.02 0解解(2)设设H2的消耗浓度为的消耗浓度为xK=C(HI)2C(H2)C(I2)=0.25=(2x)2(0.02-x)2X=0.0040mol/LC(H2)=c(I2)=0.016mol/LC(HI)=0.0080mol/L答答:略略例例2:在密闭容器中在密闭容器中,将将2.0molCO与与10molH2O混合加热混合加热 到到800,达到下列平衡达到下列平衡:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K=1.0 求求CO转化为转化为CO2的转化率的转化率.解解:设达到平衡时设达到平衡时COCO转化为转化为COCO2 2的物质的量为的物质的量为x,Vx,V为容器容积为容器容积 CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始浓度起始浓度:2.0V10V0V0V2.0V平衡浓度平衡浓度:2.0V10-xVxVxV2.0-xVK=c(CO2)c(H2)C(CO)C(H2O)=1.0X=1.66CO转化为转化为CO2的转化率为的转化率为83%.答答:略略例例3:在在2L的容器中充入的容器中充入 1mol CO和和 1mol H2O(g),发生反发生反应：应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)800时反应达时反应达平衡平衡,若若k=1.求：求：（1）CO的平衡浓度和转化率。的平衡浓度和转化率。（2）若温度不变，上容器中充入）若温度不变，上容器中充入 的是的是1mol CO和和 4mol H2O(g)，CO和和H2O(g),的平衡浓度和转化率是多少。的平衡浓度和转化率是多少。（3）若温度不变，上容器中充入）若温度不变，上容器中充入 的是的是2mol CO和和 4mol H2O(g)，CO和和H2O(g),的平衡浓度和转化率是多少。的平衡浓度和转化率是多少。（4）若温度不变，要使）若温度不变，要使CO的转化率达到的转化率达到90%，在题干，在题干的条件下还要充入的条件下还要充入 H2O(g)物质的量为多少。物质的量为多少。（2）知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率。）知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率。c c(CO):(CO):c c(H(H2 2O)=1:1 O)=1:1 时时时时 起始起始c 1 1 0 0转化转化c -x -x x x平衡平衡c 1-x 1-x x x 解得解得 x=0.5 (CO)=50%(H2O)=50%c c(CO):(CO):c c(H(H2 2O)=1:4 O)=1:4 时时时时起始起始c 1 4 0 0转化转化c -x -x x x平衡平衡c 1-x 4-x x x解得解得 x=0.8 (CO)=80%(H2O)=20%(1-x)(1-x)x2K=1(1-x)(4-x)x2K=1 增大一种反应物的浓度，能提高另一种反应物的转化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率，而本身的转化率减小结论：结论：CO+H2OCO2 +H2CO+H2OCO2 +H2例题例题2:在在2L的容器中充入的容器中充入 1mol CO和和 1mol H2O(g),发生发生反应：反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)800时反应时反应达平衡达平衡,若若k=1.求：求：（1）CO的平衡浓度和转化率。的平衡浓度和转化率。（2）若温度不变，上容器中充入）若温度不变，上容器中充入 的是的是1mol CO和和 4mol H2O(g)，CO和和H2O(g),的平衡浓度和转化率是多少。的平衡浓度和转化率是多少。（3）若温度不变，上容器中充入）若温度不变，上容器中充入 的是的是2mol CO和和 4mol H2O(g)，CO和和H2O(g),的平衡浓度和转化率是多少。的平衡浓度和转化率是多少。（4）若温度不变，要使）若温度不变，要使CO的转化率达到的转化率达到90%，在题干，在题干的条件下还要充入的条件下还要充入 H2O(g)物质的量为多少。物质的量为多少。（2）知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率。）知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率。(3)已知平衡转化率和初始浓度求平衡常数已知平衡转化率和初始浓度求平衡常数例例3:反应反应SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g),若若在一定温度下，将物质的量浓度均为在一定温度下，将物质的量浓度均为2mol/L的的SO2(g)和和NO2(g)注入一密闭容器中，当达到平衡状注入一密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中态时，测得容器中SO2(g)的转化率为的转化率为60%，试求：，试求：在该温度下。此反应的浓度平衡常数。在该温度下。此反应的浓度平衡常数。小结小结化学平衡常数的涵义化学平衡常数的涵义:化学反应的程度化学反应的程度利用平衡常数利用平衡常数,可以求平衡时各组分的浓度可以求平衡时各组分的浓度和反应物的转化率和反应物的转化率关键关键:(1)将起始浓度将起始浓度,变化浓度变化浓度,平衡浓度表示清平衡浓度表示清楚楚(“三步法三步法”);(2)代到平衡常数表示式中代到平衡常数表示式中;(3)解方程解方程.练习练习1、已知一氧化碳与水蒸气的反应为、已知一氧化碳与水蒸气的反应为CO +H2O(g)CO2 +H2催化剂催化剂高温高温在在427时的平衡常数是时的平衡常数是9.4。如果反应开始时，一氧化碳和水。如果反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是蒸气的浓度都是0.01mol/L，计算一氧化碳在此反应条件下的转，计算一氧化碳在此反应条件下的转化率。化率。解解:设设COCO的消耗浓度为的消耗浓度为x xCO +H2O(g)CO2 +H2催化剂催化剂高温高温起始浓度起始浓度:0.01 0.01 0 0 平衡时浓度平衡时浓度:0.01-x 0.01-x x x:0.01-x 0.01-x x xK=C(CO2)C(H2)C(CO)C(H2O)=x2(0.01-x)2=9.4X=0.00754CO的转化率为的转化率为0.00754/0.01100%=75.4%答答:略略2、现有一定温度下的密闭容器中存在如下反应：、现有一定温度下的密闭容器中存在如下反应：2SO2+O2 2SO3已知已知C(SO2)始始=0.4mol/L，C(O2)始始=1mol/L经测定该反应在该温经测定该反应在该温 度下的平衡常数度下的平衡常数K19，试判断，试判断，（1）当）当SO2转化率为转化率为50时，该反应是否达到平衡状态，若未时，该反应是否达到平衡状态，若未 达到，哪个方向进行？达到，哪个方向进行？（2）达平衡状态时，）达平衡状态时，SO2的转化率应为多少？的转化率应为多少？