化学平衡常数[2]

1、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根据下表数据计算平衡时根据下表数据计算平衡时 的值并分析其中规律：的值并分析其中规律：2c (HI)c(H2) c(I2) 序序号号起始时浓度起始时浓度mol/L457.6K平衡时浓度平衡时浓度mol/L457.6K平衡时平衡时c (H2)c(I2)c (HI)cH2cI2cHI11.19710-26.94410-305.61710-35.93610-41.27010-221.22810-29.96410-303.84110-31.52410-31.68710-23001.52010-21.69610-31.6

2、9610-31.18110-24001.28710-21.43310-31.43310-31.00010-2I2(g) + H2(g) 2HI(g)48.3848.6148.4848.71c (HI)2c(H2) c(I2) 1、定义：、定义：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，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比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）平衡常数（简称平衡常数） 2、 符号：符号：K对于一般的可逆反应对于一般的可逆反应， aA（g）+

3、bB（g） cC （g） + dD （g）当在一定当在一定温度下达到平衡时，可以得出：温度下达到平衡时，可以得出：)()()()(BcAcDcCcKbadc3、表达式：、表达式： 4、单位：、单位：5、意义：、意义：（1）K值越大，表示反应进行的程度越大，反应物值越大，表示反应进行的程度越大，反应物 转化率也越大。转化率也越大。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（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，（3）K只受只受温度影响温度影响%100)(起始浓度转化浓度转化率N2+3H2 2NH32NH3 N2+3H21/2N2+3/2H

4、2 NH3)H(c)N(c)NH(cK232321)NH(c)H(c)N(cK322322)H(c)N(c)NH(cK/22322133K1 = 1/K2 = K32)()()(22OHcHcCOcK注意：反应中的固体或纯液体不列入平衡常数注意：反应中的固体或纯液体不列入平衡常数的表达式中！的表达式中！)()()(22232OcSOcSOcK 试写出下列反应的浓度平衡常数的数学表达式：试写出下列反应的浓度平衡常数的数学表达式： 2SO2(g)+O2(g) 2SO3 C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)催化剂催化剂)(2243OHFeHOFeKA424243)(OHFeHOFeKB42

5、42)(HOHKC4242)(OHHKDD 对于对于3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g)，反应的化学平衡常数表达式为（反应的化学平衡常数表达式为（ ） 自学教材自学教材 P P2929，例，例1 1 应用应用1：直接利用公式求：直接利用公式求K 应用应用2：利用：利用K计算转化率计算转化率例如：例如：不同温度时，反应不同温度时，反应:H2(g)+I2(g) 2HI(g),平衡常数与温度的关系如下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通过改变温度，平衡常数大小的变化趋势

6、可以 判断上面可逆反应的正方向是判断上面可逆反应的正方向是 放热反应放热反应 应用应用3：利用：利用K判断反应热效应判断反应热效应浓度商：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 应用应用4：利用：利用K判断平衡移动方向判断平衡移动方向 练习练习、在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：、在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应： CO2(g) + H2(g)=CO(g) +H2O(g)，其化学平衡常数，其化学平衡常数 K和温度和温度t的关系如下表：的关系如下表： 回答下列问

7、题：回答下列问题：（1）该反应的化学平衡常数表达式）该反应的化学平衡常数表达式K= 。（2）该反应为）该反应为 反应（选填反应（选填“吸热吸热”、“放热放热”）。）。（3）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是 。 A. 容器中压强不变容器中压强不变 B. 混合气体中混合气体中c(CO)不变不变 C. V正正(H2)=V逆逆(H2O) D. c(CO2)=c(CO)（4）某温度下，平衡浓度符合下式：）某温度下，平衡浓度符合下式： c(CO2)c(H2) = c(CO)c(H2O)，试判断此时的温度为，试判断此时的温度为 。t7008008301000

8、1200K0.60.91.01.72.6吸热吸热BC830222HCOOHCO练习、高炉炼铁中发生的基本反应如下练习、高炉炼铁中发生的基本反应如下: FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)Q。其平衡常数可表。其平衡常数可表达为达为: K=c(CO2)/c(CO)，已知，已知1100，K=0.263 (1)若平衡向右进行，高炉内若平衡向右进行，高炉内CO2和和CO的体积比值的体积比值_，平衡常数，平衡常数K值值_(填填“增大增大”“”“减小减小”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

9、该反应是否处于平衡状，在这种情况下该反应是否处于平衡状态态_(填填“是是”或或“否否”)，此时化学反应速率是，此时化学反应速率是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 。增大增大不变不变否否大于大于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4、使用平衡常数应注意的问题、使用平衡常数应注意的问题（1）必须指明温度，反应必须达到平衡状态）必须指明温度，反应必须达到平衡状态（2）平衡常数表示反应进行的程度，不表示反应）平衡常数表示反应进行的程度，不表示反应 的快慢，即速率大，的快慢

10、，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，固体不作考虑，值的计算时，固体不作考虑， 表达式中不需表达表达式中不需表达Fe3O4(s) 4H2(g) 高温高温3Fe(s) + 4H2O(g) 如：如：)H(c)OH(cK2424一定温度下一定温度下(1)(1)判断反应进行的程度判断反应进行的程度K K 值越大，说明平衡体系中生成物所占比例越大，值越大，说明平衡体系中生成物所占比例越大， 正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物转化率越大；反之，就越不完全，转化率就反应物转化率越大；反之，就越不完全，转化率就 越小

11、。越小。(2)(2)利用利用K K可判断反应的热效应可判断反应的热效应若升高温度，若升高温度，K K值增大，则正反应为吸热反应；值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，若升高温度，K K值减小，则正反应为放热反应。值减小，则正反应为放热反应。溶液中平衡常数溶液中平衡常数溶液中包含三大平衡常数：溶液中包含三大平衡常数：弱酸弱碱的电离平衡常数弱酸弱碱的电离平衡常数水的离子积常数水的离子积常数沉淀溶解平衡常数。沉淀溶解平衡常数。一、电离平衡常数（符号：一、电离平衡常数（符号：Ka、 Kb）1、定义：与化学平衡类似、定义：与化学平衡类似,电离平衡的平衡常数电离平衡的平衡常数, 叫做电离常数。叫做电离常

12、数。2 2、表达式：、表达式：Ka =H+ Ac- HAc Kb =NH4+ OH- NH3H2O3、意义：、意义： 25时时 HAc K=1.7510 5 H2CO3 K=4.410 7 H3BO3 K=5.810 10 酸性：酸性：HAc H2CO3 H3BO3 P43 表表3-1c（H+）c（OH-） = K电离电离 c（H2O） 25时时: : 如果升高温度如果升高温度Kw会如何变化会如何变化?为什么为什么?平衡常数：平衡常数： K 电离电离C(H+) . C(OH-） C(H2O） H2O H+OH- KW = c（H+）c（OH-）=1 10-14二、水的离子积常数（符号：二、水的

13、离子积常数（符号：Kw） 分析表格中的数据，有何规律，并解释之。分析表格中的数据，有何规律，并解释之。KwKw1005025200温度温度1.1410-15 6.8110-15 110-14 5.4710-14 110-12温度越高，温度越高，KwKw越大。越大。水的电离是水的电离是吸热吸热过程。过程。升高温度，升高温度，促进促进水的电离水的电离,Kw,Kw增大。增大。 KwKw只只于温度有关于温度有关, ,与浓度无关。与浓度无关。（2）不论是在中性溶液还是在酸碱性溶液，）不论是在中性溶液还是在酸碱性溶液， C(H+)水水C(OH-)水水即即:常温下常温下,任何稀的水溶液中任何稀的水溶液中,都

14、有都有 Kw= C(H+)C(OH)=11014（1）Kw不仅适用于纯水不仅适用于纯水,而且适用于任何而且适用于任何稀稀溶液。溶液。【应用应用】例例:0.1mol/L的盐酸中，的盐酸中，C(OH-)=？(1)一定温度下，难溶电解质在溶液中达到一定温度下，难溶电解质在溶液中达到沉淀沉淀-溶解平衡溶解平衡时时的的 ，叫做溶度积常数或溶度积，通常用，叫做溶度积常数或溶度积，通常用 表示表示。如。如AmBn(s) mAn(aq)nBm(aq)，其溶度积的表达，其溶度积的表达式为：式为：Ksp . (2)Ksp与其他化学平衡常数一样，只与难溶电解质的性质和与其他化学平衡常数一样，只与难溶电解质的性质和

15、有关，而与沉淀的量和溶液中离子的浓度无关。有关，而与沉淀的量和溶液中离子的浓度无关。c(An)mc(Bm)n温度温度平衡常数平衡常数Ksp三、沉淀溶解平衡常数（溶度积常数三、沉淀溶解平衡常数（溶度积常数Ksp）通过比较溶度积与通过比较溶度积与溶液中有关离子浓度幂的乘积溶液中有关离子浓度幂的乘积离子积离子积Qc的相的相对大小，可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解对大小，可以判断难溶电解质在给定条件下沉淀能否生成或溶解QcKsp，QcKsp，Qc Ksp所以所以, 有沉淀析出有沉淀析出n升华升华 对于同类型物质对于同类型物质，Ksp数值越大，难溶电解质在水中数值越大，难溶电解质在水中的

16、溶解能力越强。如由的溶解能力越强。如由Ksp数值可知，数值可知，n溶解能力溶解能力：AgClAgBrAgI， Mg(OH)2Cu(OH)2一般比较难溶物质，往往比较的是饱和溶液中溶质的物质的量浓度一般比较难溶物质，往往比较的是饱和溶液中溶质的物质的量浓度虽然虽然Mg(OH)2的的Ksp较小，但不能认为较小，但不能认为Mg(OH)2比比AgCl更难溶。更难溶。不同类型的物质不同类型的物质，Ksp差距不大时不能直接作为比较依据。差距不大时不能直接作为比较依据。如如25下下：AgCl(s)Ag(aq)Cl(aq)， Ksp1.81010 Mg(OH)2(s) Mg2(aq)2OH(aq)， Ksp5

17、.61012(2009深圳模拟深圳模拟)难溶化合物的饱和溶液存在溶解平衡难溶化合物的饱和溶液存在溶解平衡,例如例如: AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq), Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq)+ (aq), 在一定温在一定温度下度下,其离子浓度积为常数其离子浓度积为常数,这一常数叫溶度积常数这一常数叫溶度积常数,用用Ksp表示表示,已知已知:Ksp(AgCl)=c(Ag+)c(Cl-)=1.810-10,Ksp(Ag2CrO4)=c2(Ag+)c( )=1.910-12,现用现用0.01 mol/LAgNO3溶液滴定溶液滴定0.01 mol/LKCl和和0.001 mol/LK2C

18、rO4混合溶液混合溶液,通过计算回答通过计算回答:24CrO24CrO4有关有关Ksp的简单计算的简单计算(1)Cl- 谁先沉淀谁先沉淀?(2)当刚出现当刚出现Ag2CrO4沉淀时沉淀时,溶液中溶液中Cl-浓度是多少浓度是多少?(设混合设混合溶液在反应中体积不变溶液在反应中体积不变)24CrO答案答案: (1)Cl- (2)4.110-6 mol/Ln1已已知知Ag2SO4的的Ksp为为2.0105，将适量，将适量Ag2SO4固体溶于固体溶于100 mL水中至刚好饱和，水中至刚好饱和，该过程中该过程中Ag和和SO 浓度随时间变化关系浓度随时间变化关系如右图所示如右图所示饱和饱和Ag2SO4溶液

19、中溶液中c(Ag)0.034 molL1。若。若t1时刻在上述体系中加时刻在上述体系中加入入100 mL 0.020 nmolL1 Na2SO4溶液，下列示意图中，溶液，下列示意图中，能正确表示能正确表示t1时刻后时刻后Ag和和SO 浓度随时浓度随时间变化关系的是间变化关系的是()n解析：解析：在在饱和饱和Ag2SO4溶液中，溶液中，c(Ag)0.034 molL1，则，则c( )0.017 molL1，加入，加入100 mL 0.020 molL1 Na2SO4溶液溶液后，后，c(Ag)0.017 nmolL1，c( ) 0.0 185 molL1，nc(Ag)2c( )5.31062.01

20、05，不会析出，不会析出Ag2SO4沉淀，则沉淀，则c(Ag)n 0.017 molL1，B正确。正确。n答案：答案：Bn【例例2】 某温度某温度时，时，BaSO4在水中的沉淀溶解在水中的沉淀溶解平衡曲线如右图所示。下列说法中正确的是平衡曲线如右图所示。下列说法中正确的是()n提示：提示：BaSO4(s) Ba2(aq)SO(aq)的的平衡常数平衡常数Kspc(Ba2)c(SO42-)，称为溶度积，称为溶度积常数常数nA加入加入Na2SO4可以使溶液由可以使溶液由a点变到点变到b点点nB通过蒸发可以使溶液由通过蒸发可以使溶液由d点变到点变到c点点nCd点无点无BaSO4沉淀生成沉淀生成nDa点

21、对应的点对应的Ksp大于大于c点对应的点对应的Ksp解析解析:a点在平衡曲线上点在平衡曲线上,此时溶液中存在溶解平衡此时溶液中存在溶解平衡,加入加入Na2SO4会增大会增大,平衡左移平衡左移,Ba2+浓度应降低浓度应降低,A项错项错;d点点时时,溶液不饱和溶液不饱和,蒸发溶液蒸发溶液,c( ) c(Ba2+)均增大均增大,B项错项错;d点表示溶液的点表示溶液的QcKsp,所以溶液不饱和所以溶液不饱和,不会沉淀不会沉淀,C项正确项正确;Ksp是一常数是一常数,温度不变温度不变Ksp不变不变,所以该曲线上任一点的所以该曲线上任一点的Ksp都都相等相等,D项错误项错误 24SO24SO已知常温下，已

22、知常温下，KspMg(OH)2=210-10, KspCu(OH)2=210-20。 1、向浓度均为、向浓度均为2mol.L-1的的MgCl2和和CuCl2混合溶液中混合溶液中逐滴加入氨水，先生成逐滴加入氨水，先生成 沉淀沉淀(填化学式填化学式)，生成，生成该沉淀的离子方程为该沉淀的离子方程为 。2、若要除掉其中的铜离子，则应加入、若要除掉其中的铜离子，则应加入 (填化学式填化学式)，并调节并调节PH范围为范围为 。 3、若往、若往Mg(OH)2的悬浊液中逐滴滴入的悬浊液中逐滴滴入CuCl2溶液，该过溶液，该过程发生的离子反应是程发生的离子反应是 ；该反应的该反应的K的表达式的表达式 ，其数值

23、为，其数值为 ；若最后，；若最后，该溶液中铜离子浓度为该溶液中铜离子浓度为210-12mol.L-1，则此时溶液的，则此时溶液的PH值为值为 ，溶液中镁离子浓度为，溶液中镁离子浓度为 。典例探究典例探究Cu(OH)2Cu2+2NH3 H2O=Cu(OH)2+2NH4+ MgO4pH9Cu2+ Mg(OH)2=Cu(OH)2+Mg2+ 22CuMgK101010210-2molL-1实质：沉淀溶解平衡的移动实质：沉淀溶解平衡的移动“看到看到”微微粒粒“找到找到”平平衡衡“想到想到”移移动动依据数据依据数据考点探究考点探究（1）溶解平衡常数表达式的书写）溶解平衡常数表达式的书写（2）解决溶液中沉淀

24、的生成、溶解和转化的问题）解决溶液中沉淀的生成、溶解和转化的问题解决沉淀溶解平衡问题的一般思路：解决沉淀溶解平衡问题的一般思路：归纳总结归纳总结四大平衡常数应用共同特点：四大平衡常数应用共同特点：（1）表达式的书写）表达式的书写 （2）都只受到温度影响，若温度不变，平）都只受到温度影响，若温度不变，平 衡移动衡移动的问题都可以考虑用平衡常数解决的问题都可以考虑用平衡常数解决 （3）应用平衡常数计算转化率和平衡浓度问题）应用平衡常数计算转化率和平衡浓度问题(5) 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值大，反应完全。值大，反应完全。返 回播 放 课堂小结：课堂小结：

25、(1) 平衡是有条件的、动态的。平衡是有条件的、动态的。(2) K不随起始浓度大而变。不随起始浓度大而变。(3) K与温度有关。与温度有关。(4) K与方程式写法有关。与方程式写法有关。基本模式基本模式“三段式三段式”转化：转化： mx nx px qx 平衡：平衡：a - mx b - nx px qx 基本关系基本关系生成物：平衡浓度起始浓度转化浓度生成物：平衡浓度起始浓度转化浓度 反应物：平衡浓度起始浓度转化浓度反应物：平衡浓度起始浓度转化浓度 例：例： m A + n B p C + q D 起始：起始： a b 0 0转化率转化率%)(100起始浓度起始浓度转化浓度转化浓度转化率转化

26、率 气体的平均分子量气体的平均分子量总总总总nmM mVM 几点定律几点定律a、如果保持、如果保持P、T不变：不变：则气体的体积比等于物质的量之比，即则气体的体积比等于物质的量之比，即则气体的密度比等于摩尔质量之比，即则气体的密度比等于摩尔质量之比，即b、如果保持、如果保持V、T不变：不变：则气体的压强比等于气体物质的量之比，即则气体的压强比等于气体物质的量之比，即2121nnVV2121MM2121nnPP 在一定温度下在一定温度下,容积为容积为20L的容器中充入的容器中充入2molSO2和和1molO2发生反应：发生反应： 2SO2 +O2 2SO3 ，达到平衡时，达到平衡时，容器内气体压

27、强为开始时的容器内气体压强为开始时的70%。试求：。试求： SO2的转化率的转化率 平衡时的平衡时的O2浓度浓度SO3的体积分数的体积分数混合气体的平均相对分子量混合气体的平均相对分子量平衡时混合气体的密度平衡时混合气体的密度90%0.005mol/L85.7%76.28g/L 在一定温度和压强下，将平均分子相对质量在一定温度和压强下，将平均分子相对质量为为8.5的的N2和和H2的混合气体，充入密闭容器的混合气体，充入密闭容器中反应，达到平衡后，混合气体的平均分子中反应，达到平衡后，混合气体的平均分子量为量为10.0，则，则N2的转化率为的转化率为_。 30%练一练一 练练 将固体将固体NH4I置于密闭容器中，在某温度下发生下列置于密闭容器中，在某温度下发生下列反应反应 NH4I(s) NH3(g)+HI(g) 2HI(g) H2(g)+I2(g) 当反应达到平衡时，当反应达到平衡时，c(H2)=0.5mol/L，c(HI)=4mol/L，则则NH3的浓度为（的浓度为（ ） A. 3.5mol/L B. 4mo