化学平衡常数课件.pptx

化学平衡常数化学平衡常数1.结论结论：一定：一定温度温度下，下，生成生成物浓度物浓度的系数次方的乘积的系数次方的乘积与与反应物浓度反应物浓度系数次方的系数次方的乘积之比为一常数此常数乘积之比为一常数此常数为平衡常数。用为平衡常数。用K表示。表示。：浓度的单位为浓度的单位为molL-1 K的单位为的单位为(molL-1)n；二、二、平衡常数的平衡常数的数学表达式及单位：数学表达式及单位：对于一般的可逆反应对于一般的可逆反应mA+nB pC+qD c(C)pc(D)q c(A)mc(B)n K=K值的大小，表示在一定温度下，反值的大小，表示在一定温度下，反应达到平衡时该反应进行的程度（反应达到平衡时该反应进行的程度（反应的限度）。应的限度）。1 K值越大，反应程度增大，转化率越值越大，反应程度增大，转化率越高；反之则转化率越低。高；反之则转化率越低。一般当一般当K105时，该反应进行得基本完全。时，该反应进行得基本完全。二、意义二、意义化学平衡常数化学平衡常数2反之对于反之对于K值值很小的反应说明正反应在该条件下很小的反应说明正反应在该条件下不可能进行，如不可能进行，如:N2+O22NOKc=10-30(298K)所以常温下用此反应固定氮气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，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。条件下进行比较好一些。3、平衡常数数值的大小，只能大致告诉、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最大程度，并不能预示反应达到平衡所需要的时间。如：需要的时间。如：2SO2(g)+O2=2SO3(g)298K时时K很大，但由于速度太慢，很大，但由于速度太慢，常温时，几乎不发生反应。常温时，几乎不发生反应。4、K只受温度的影响，与反应物或生成物只受温度的影响，与反应物或生成物的浓度变化无关，对于吸热反应来说，温度的浓度变化无关，对于吸热反应来说，温度越高，越高，K值越大；对于放热反应来说，温度值越大；对于放热反应来说，温度越高，越高，K值越小。所以我们可以利用值越小。所以我们可以利用K值判值判断反应的热效应。断反应的热效应。三、使用平衡常数应注意的问题三、使用平衡常数应注意的问题化学平衡常数化学平衡常数（1）必须指明）必须指明温度温度，反应必须达到平衡状态，反应必须达到平衡状态（2）平衡常数表示反应进行的程度，）平衡常数表示反应进行的程度，不表示不表示 反应的快慢反应的快慢，即速率大，即速率大，K值不一定大值不一定大（3）在进行）在进行K值的计算时，值的计算时，固体固体、液态液态水不水不作考虑，表达式中不需表达作考虑，表达式中不需表达Fe3O4(s)+4H2(g)高温高温3Fe(s)+4H2O(g)如：如：一定温度下一定温度下三、使用平衡常数应注意的问题三、使用平衡常数应注意的问题（4）在进行）在进行K值的计算时，值的计算时，稀溶液中的稀溶液中的H2O的浓度可不表达的浓度可不表达Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H+如：如：一定温度下一定温度下（5）平衡常数的表达式与方程式的书写有关）平衡常数的表达式与方程式的书写有关N2+3H2 2NH32NH3 N2+3H21/2N2+3/2H2 NH3K1=1/K2=K32三、使用平衡常数应注意的问题三、使用平衡常数应注意的问题某温度下某温度下例例2:2NO(g)+O2(g)2NO2 K1 2NO2(g)N2O4(g)K2 2NO(g)+O2(g)N2O4(g)KK=K1 K2 K 与与 K1、K2是什么关系？是什么关系？（6）多重平衡规则：多重平衡规则：若干方程式相加若干方程式相加(减减)，则，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积(商商)C(s)+CO2(g)2CO(g)K C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)K1CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K2 K=K1/K2（7）、可利用平衡常数的值做标准，判断正在可利用平衡常数的值做标准，判断正在进行的可逆反应是否平衡及不平衡时向何方进行的可逆反应是否平衡及不平衡时向何方向进行建立平衡。如：向进行建立平衡。如：可逆反应可逆反应mA+nB pC+qD c(C)pc(D)q c(A)mc(B)n QC=QC叫做该反应的浓度商叫做该反应的浓度商QCK，反应向逆反应方向进行，反应向逆反应方向进行注：温度一定时，对于一个化学反应，平衡常数虽然注：温度一定时，对于一个化学反应，平衡常数虽然一定，一定，但不同的反应物的平衡转化率可能不同但不同的反应物的平衡转化率可能不同。不能。不能脱离具体的反应物谈平衡转化率。脱离具体的反应物谈平衡转化率。四四 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】在某温度下，将在某温度下，将H2(g)和和I2(g)各各0.10mol混合混合物充入物充入10L的密闭容器中，充分反应达到平衡时，测的密闭容器中，充分反应达到平衡时，测得得c(H2)=0.0080mol/L，求：，求：(1)反应的平衡常数反应的平衡常数(2)其它条件不变，充入的其它条件不变，充入的H2(g)和和I2(g)各各0.20mol,求求达平衡时各物质的平衡浓度。达平衡时各物质的平衡浓度。(1)已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数评析：一般思路评析：一般思路先列出化学反应中各物质的先列出化学反应中各物质的“起始量、转化量、平衡量起始量、转化量、平衡量”(三段式三段式)，求出各物质的平衡浓度，再代入平衡常数公式求解。，求出各物质的平衡浓度，再代入平衡常数公式求解。（2）以知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率。）以知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率。例题：例题：一氧化碳变换反应一氧化碳变换反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)在在773K时时,平平衡常数衡常数Kc=9，如反应开始时，如反应开始时CO和和H2O的浓度都的浓度都是是0.020 molL，计算在这条件下，计算在这条件下，CO的转化率的转化率最大是多少？最大是多少？起始浓度起始浓度:0.020 0.020 0 0转化浓度：转化浓度：x x x x平衡浓度平衡浓度:0.020-x 0.020-x x x 解得解得:x=0.015(molL-1)解：设平衡时解：设平衡时CO2和和H2的浓度为的浓度为x molL-1 K=9x2(0.020-x)2CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)转化率=100=75%0.0150.020例例(丛书丛书P31)高炉炼铁中发生的基本反应如下高炉炼铁中发生的基本反应如下:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)Q。其其平平衡衡常常数数可可表达为表达为:K=c(CO2)/c(CO)，已知，已知1100，K=0.263 (1)若若平平衡衡向向右右进进行行，高高炉炉内内CO2和和CO的的体体积积比比值值_，平平衡衡常常数数K值值_(填填“增增大大”“减减小小”或或“不变不变”)(2)1100时，测得高炉中时，测得高炉中c(CO2)=0.025mol/L，c(CO)=0.1mol/L，在这种情况下该反应是否处于平衡，在这种情况下该反应是否处于平衡状态状态_(填填“是是”或或“否否”)，此时化学反应速，此时化学反应速率是率是V正正_V逆逆(填填“大于大于”、“小于小于”或或“等于等于”)，其原因是，其原因是 。增大增大增大增大否否大于大于c(CO2)/c(CO)0.250.263，说明不是平衡状态，说明不是平衡状态，且向正反应方向进行且向正反应方向进行 课堂小结：课堂小结：(1)K只是只是温度温度的函数，不随起始浓度大小而变化。的函数，不随起始浓度大小而变化。(2)K与与方程式写法方程式写法有关。有关。(3)K值大小标志反应能达到的最大限度值大小标志反应能达到的最大限度,K值越值越大，反应物的转化率越大，反应越完全大，反应物的转化率越大，反应越完全。(4)利用利用K值可以判断反应是否处于平衡状态值可以判断反应是否处于平衡状态,并判断平衡的移动方向并判断平衡的移动方向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知知C(SO2)始始=0.4mol/L，C(O2)始始=1mol/L经测定该经测定该反应在该温度下的平衡常数反应在该温度下的平衡常数K19，试判断，试判断，当当SO2转化率为转化率为50时，该反应是否达到平衡状时，该反应是否达到平衡状态，若未达到，哪个方向进行？态，若未达到，哪个方向进行？例题例题K 19，未达到平衡，向正方向进行。，未达到平衡，向正方向进行。(2002上海高考）（丛书上海高考）（丛书P32）在一定体积密闭容器中，进）在一定体积密闭容器中，进行如下反应：行如下反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其平衡常数和温度其平衡常数和温度t的关系如下：的关系如下：(1)k的表达式为：的表达式为：(2)该反应为该反应为反应（反应（“吸热吸热”或或“放热放热”）(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据（）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据（）.容器中压强不变容器中压强不变.混合气体中浓度不变混合气体中浓度不变.v(H2)正正=v(H2O)逆逆 D.c(CO2)=c(CO)(4)若若c(CO2).c(H2)=c(CO).c(H2O),此时温度为此时温度为 .t/C70080083010001200k0.60.91.01.72.6吸热吸热830BC(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【巩固练习巩固练习1】反应反应SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g),若在一定温度下，将物质的量浓度均为若在一定温度下，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，当达到平衡状态时，测得容注入一密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中器中SO2(g)的转化率为的转化率为60%，试求：在该温度下。，试求：在该温度下。（1）此反应的浓度平衡常数。）此反应的浓度平衡常数。（2）若）若SO2(g)的初始浓度增大到的初始浓度增大到3mol/L,则则SO2和和NO2的的转化率各变为多少？从中你能得出什么结论？转化率各变为多少？从中你能得出什么结论？(答案答案:(1)K=2.25;(2)47.7%73%)通过此题可知增加某一种反应物的浓度，再通过此题可知增加某一种反应物的浓度，再次平衡后其转化率降低，但另一种反应物的次平衡后其转化率降低，但另一种反应物的转化率一定升高。转化率一定升高。练练 习习1.(2000天津高考）在某温度下，可逆反应：天津高考）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（）.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.越小，达到平衡时，反应物的转化率越小，达到平衡时，反应物的转化率越大越大.随反应物浓度改变而改变随反应物浓度改变而改变.随温度改变而改变随温度改变而改变