必修4化学平衡常数

1、第三节化学平衡第三节化学平衡第二章第二章 化学反应速率与化学平衡化学反应速率与化学平衡 化学平衡常数化学平衡常数温度温度（K）序序号号初始浓度（初始浓度（mol/L）平衡浓度（平衡浓度（mol/L）平衡时平衡时c (H2)c(I2)c (HI)c (H2)c(I2)c (HI)698.60.010670.0119600.0018310.0031290.017670.011350.00904400.0035600.0012500.01559000.010690.0011410.0011410.008410798.60.011350.0090400.004560.001950.00859 000.

2、016550.003390.003390.00977 000.012580.002580.002580.00742 【活动探究】已知反应【活动探究】已知反应H2 (g)I2 (g) 2HI (g) 0，在，在698.6K和和798.6K时分别用不同起始浓度的时分别用不同起始浓度的H2、I2(g)、HI进行反应，平衡后得到以下实验数据。进行反应，平衡后得到以下实验数据。2()CHICC22（H ）（I ）1、请计算填写表中空格。、请计算填写表中空格。2、讨论：分析上述数据，你能得出什么结论？、讨论：分析上述数据，你能得出什么结论？ 54.498 54.618 54.329 8.298 8.306

3、 8.272一、化学平衡常数一、化学平衡常数（K K）1 1、定义、定义 一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，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成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数是个常数，这个常数叫做该反应的化学平衡常数。是个常数，这个常数叫做该反应的化学平衡常数。2 2、平衡常数的数学表达式及其单位、平衡常数的数学表达式及其单位mgnBgpCg +qDgA对于一般的可逆反应 （ ）（ ）（ ）（ ）pqmnC C（C） C（D）（A）C（B）nmol（/L）K=K=K K的单位的单位：npq -m n（） （+

4、）当浓度的单位为当浓度的单位为 molmolL L-1-1，称标准平衡常数，称标准平衡常数，标准平衡常数标准平衡常数不写单位。不写单位。写出反应：N2（g）+3H2（g） 2NH3 （g） 的平衡常数表达式。写出反应： C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)的平衡常数表达式。CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g) CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(l)写出反应：的平衡常数表达式。写出反应： 2NH3 （g） N2（g）+3H2（g） 的平衡常数表达式。3、使用平衡常数应注意的几个问题：、使用平衡常数应注意的几个问题：(1)化学平衡常数的大小只与温度有关化学平衡常数的大

5、小只与温度有关 ;(2)常数常数K与与反应的反应的起始浓度大小起始浓度大小无关；无关；(3)常数常数K与与正向建立还是逆向建立平衡无关即与平衡正向建立还是逆向建立平衡无关即与平衡建立的建立的途径无关。途径无关。(4)在平衡常数表达式中：纯液体（如水）的浓度、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固体物质的浓度不写(5)化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关4、化学平衡常数的意义：、化学平衡常数的意义：定量的衡量化学反应进行的程度定量的衡量化学反应进行的程度（1）K值越大，表示反应进行的程度越大，反应物转化值越大，表示反应进行的程度

6、越大，反应物转化 率也越大。率也越大。（2）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。（1）判断正在进行的可逆反应是否平衡及不平衡向何方向进行）判断正在进行的可逆反应是否平衡及不平衡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：生成物的浓度有如下关系：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5、化学平衡常数的应用：、化学平衡常数的

7、应用：（2）利用可判断反应的热效应）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例如：例如：不同温度时，反应不同温度时，反应:H2(g)+I2(g) 2HI(g),的浓度的浓度平衡常数与温度平衡常数与温度的关系如下：的关系如下：温度温度623K698K763K浓度平衡常数浓度平衡常数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断上面可逆反应的正方向是放热反应正方向是放

8、热反应. 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等于它们在化学方程式中相应的中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)6、有关化学平衡常数的计算、有关化学平衡常数的计算（4）反应物

9、反应物A的平衡转化率（该条的平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：件最大转化率）可表示：%100)()(%100)%(00AcAAcAAAA的初始浓度的平衡浓度的初始浓度对于可逆反应对于可逆反应: mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g)%100%100)%(始平始初始的物质的量的平衡物质的量初始的物质的量nnnAAAA(1)已知初始浓度和平衡浓度求平衡已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平衡转化率常数和平衡转化率例例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,

10、,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

11、)C(I2)=0.25解解(2)设设H2的消耗浓度为的消耗浓度为xH2 + 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 0K=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(2)(2)已知平衡常数和初始浓度求已知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及平衡浓度及转化率转化率例例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

12、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

13、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)

14、=x2(0.01-x)2=9.4X=0.00754COCO的转化率为的转化率为0.00754/0.010.00754/0.01100%=75.4%100%=75.4%答答:略略 练习练习2：对于反应：对于反应2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g) ,若若在一定温度下，将初始浓度为在一定温度下，将初始浓度为0.4mol/L的的SO2(g)和和1.0mol /LO2(g)混合注入一密闭容器中，当达到平衡状混合注入一密闭容器中，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80%,试求在该温试求在该温度下度下（1）此反应的平衡常数。）此反应的平衡常数。（2）求）求

15、SO2(g)、O2(g)、 SO3(g)的平衡浓度。的平衡浓度。解：由题意可得：解：由题意可得： 2SO2(g) + O2 (g) 2SO3(g)起始浓度起始浓度: 0.4 1.0 0 转化浓度转化浓度:0.4 :0.4 x 80 平衡时浓度平衡时浓度:0.08 0.84 0.32:0.08 0.84 0.32 0.16 0.32 0.16 0.32K=C(SO3)2C(SO2)2 C(O2 )=19答答:略略 CO + H2O CO2 + H2 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% CO + H2O CO2 + H2 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