选423（3）化学平衡常数及计算

1、三、化学平衡常数三、化学平衡常数化学平衡的特征化学平衡的特征序序号号起始时浓度起始时浓度mol/L698.6K平衡时浓度平衡时浓度mol/L698.6K平衡时平衡时c0 (H2)c0(I2)c0 (HI)H2I2HI10.010670.0119600.0018310.0031290.0176720.011350.00904400.003560.001250.0155930.011340.00751000.0045650.00073780.013544000.010690.0011410.0011410.008410222IHHII2(g) + H2(g) 2HI(g)54.554.654.45

2、54.33根据表中的数据计算出平衡时根据表中的数据计算出平衡时 的值，的值，并分析其中规律。并分析其中规律。222IHHI通过分析实验数据得出：通过分析实验数据得出：1 1、温度不变时，、温度不变时， 为常数为常数 用用K K表示；表示；2 2、常数、常数K 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 3、常数、常数K K与正向建立还是逆向建立平衡无关即与平衡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。建立的过程无关。)()()(222IcHcHIc其它平衡体系的数据进行分析，都有类似的关系。其它平衡体系的数据进行分析，都有类似的关系。对于反应对于反应: aA + bB

3、 cC + dD)()()()(BcAcDcCcKbadc二、数学表达式：二、数学表达式： 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 =一、定义：一、定义： 一定温度下，对于已达平衡的反应体系中，生成一定温度下，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数叫做该反应的化学平衡常数化学平衡常数练习：试写出下列反应的浓度平衡常数的数学表达式：练习

4、：试写出下列反应的浓度平衡常数的数学表达式： 2SO2SO2 2(g)+O(g)+O2 2(g) 2SO(g) 2SO3 3 C(s)+H C(s)+H2 2O(g) CO(g)+HO(g) CO(g)+H2 2(g)(g)催化剂催化剂)()()(22232OcSOcSOcK)()()(22OHcHcCOcK注意：固体或纯溶剂不列入平衡常数的表达式中！注意：固体或纯溶剂不列入平衡常数的表达式中！写出下列各反应的平衡常数写出下列各反应的平衡常数K K(1) 2NO(1) 2NO2 2（g g） N N2 2O O4 4（g g） (2) N(2) N2 2O O4 4（g g） 2NO2NO2

5、2（g g） (3) CaCO(3) CaCO3 3（s s） CaOCaO（s s）+CO+CO2 2（g g） (1) K(1) K1 1=N=N2 2O O4 4/NO/NO2 2 2 2(2) K(2) K2 2=NO=NO2 2 2 2/N/N2 2O O4 4 (3) K(3) K3 3= CO= CO2 2 K K1 1KK2 2 = 1= 11 1、如果反应中有固体和纯液体参加，它们的、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度是固定不变的，化学平衡关系式中只包括气态物

6、质和溶液中各溶质的浓度。如：气态物质和溶液中各溶质的浓度。如：CaCOCaCO3 3(s)(s)= =CaO(s)+COCaO(s)+CO2 2(g)(g)K=COK=CO2 2 COCO2 2(g)+H(g)+H2 2(g)(g)= =CO(g)+HCO(g)+H2 2O(l)O(l)K=CO/(COK=CO/(CO2 2HH2 2)四、书写平衡常数关系式的规则四、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：不必写在平衡关系式中，如：CrCr2 2O O7 72-2-+H+H2 2O O=2CrO2C

7、rO4 42-2-+2H+2H+ +K=CrOK=CrO4 42-2- 2 2HH+ + 2 2/Cr/Cr2 2O O7 72-2- 2 2、同一化学反应，可以用不同的化学反应式来表示，、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。平衡常数。例：例：N N2 2O O4 4（g g） 2NO2NO2 2（g g） 1/2N 1/2N2 2O O4 4（g g） NONO2 2（g g） 1/3N 1/3N2 2O O4 4（g g） 2/3NO2/3NO2 2（g g）K = NOK = N

8、O2 2 2 2/N/N2 2O O4 4 K = NOK = NO2 2/N/N2 2O O4 4 1/21/2K = NOK = NO2 2 2/32/3/N/N2 2O O4 4 1/31/3例例1: 2NO (g) + O1: 2NO (g) + O2 2 (g) 2NO (g) 2NO2 2 K K1 1 2NO 2NO2 2 (g) N (g) N2 2O O4 4 K K2 2 2NO (g) +O 2NO (g) +O2 2(g) N(g) N2 2O O4 4 (g) (g) K K K = KK = K1 1 K K2 2 例例2: 2: C (s) + CO C (s)

9、+ CO2 2(g) 2CO(g) (g) 2CO(g) K KC (s) + HC (s) + H2 2O (g) CO (g) + HO (g) CO (g) + H2 2 (g) (g) K K1 1CO (g) +HCO (g) +H2 2O (g) COO (g) CO2 2 (g) + H(g) + H2 2 (g) (g) K K2 2 K = KK = K1 1/K/K2 23 3、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) )，则总反应的平衡常数，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积等于分步平衡常数之乘积( (商商) )4 4、平衡常数只表现反应

10、进行的程度，即可能性问题，、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，即现实性问题而不表现到达平衡所需的时间，即现实性问题. . 5 5、平衡常数、平衡常数K K 与温度有关，与浓度无关，由与温度有关，与浓度无关，由K K 随温随温度的变化可推断正反应是吸热反应还是放热。度的变化可推断正反应是吸热反应还是放热。 若正若正反应是吸热反应反应是吸热反应, ,升高温度升高温度, ,K K 增大增大; ;若正反应是放热若正反应是放热反应反应, ,升高温度升高温度, ,K K 减少减少; ;(5) K(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 ,

11、 K , K值大，反值大，反应完全。应完全。小结：小结：(1) (1) 平衡是有条件的、动态的。平衡是有条件的、动态的。(2) K(2) K不随起始浓度改变而变。不随起始浓度改变而变。(3) K(3) K与温度有关。与温度有关。(4) K(4) K与方程式写法有关。与方程式写法有关。1.1.平衡常数的数值大小可以判断反应进行的程度，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：大限度。如： N N2 2(g)+O(g)+O2 2(g)(g) 2NO(g)2NO(g)K Kc=1c=11010-30-

12、30(298K)(298K)这意味着这意味着298K298K时，时，N N2 2和和O O2 2基本上没有进行反应，基本上没有进行反应，反之反之NONO分解的逆反应在该温度下将几乎完全进行，分解的逆反应在该温度下将几乎完全进行，平衡时平衡时NONO实际上全部分解为实际上全部分解为N N2 2和和O O2 2。三、平衡常数的意义三、平衡常数的意义2 2、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，

13、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。3 3、反应的平衡常数与反应可能进行的程度。一般来、反应的平衡常数与反应可能进行的程度。一般来说，反应的平衡常数说，反应的平衡常数K KC C10105 5，认为正反应进行得较完，认为正反应进行得较完全；全；K KC C 10 10-5-5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( (逆逆反应较完全）。反应较完全）。例如：不同温度时，反应例如：不同温度时，反应:H2(g)+I2(g) 2HI(g),的平衡常数与温度的关系如下：的平衡常数与温度的关系如下：温度温度623K698K763K浓度平衡常数浓度平衡常数6

14、6 .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面可逆反应的正方向是放热反应上面可逆反应的正方向是放热反应. 对于可逆反应达到平衡后各物质的浓度变化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：关系，在计算中注意：（2 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 = cD: D = c0 0(D) +(D) +c(D)c(D)（3 3）各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式）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。中相应的化学计

15、量数之比。c(A):c(A):c(D)=a:dc(D)=a:d（1 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=cA: A=c0 0(A) - (A) - c(A)c(A)5 5、与平衡常数有关的计算、与平衡常数有关的计算课堂课堂 练习：练习： 450K 450K时往一空容器中通入氮时往一空容器中通入氮N N2 2和和H H2 2，反应，反应达平衡后，测得达平衡后，测得NN2 2=3mol/L=3mol/L，HH2 2=9mol/L=9mol/L，NHNH3 3 =4 mol/L, =4 mol/L, 求求K K、N N2 2和

16、和H H2 2的起始浓度的起始浓度3 9 4042 65 15Kc= NHKc= NH3 3 2 2/N/N2 2 * *HH2 2 3 3 = 4 = 42 2/ /（3 39 93 3） =7.3=7.31010-3-3(mol/L)(mol/L)-2-2 解解: N: N2 2 + 3H + 3H2 2 2NH 2NH3 3起始浓度起始浓度/mol/L /mol/L 反应浓度反应浓度/mol/L /mol/L 平衡浓度平衡浓度/mol/L /mol/L 四、平衡转化率四、平衡转化率 用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观，常用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观，常用平衡转化率用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：%100)()(%100)%(00AcAAcAAAA的初始浓度的平衡浓度的初始浓度%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nnnAAAAK = CO2H2 / COH2O =(2.0)(2.0) / 2.0(1-)2.0(1-) =2 / (1-)2 = 2.6 = 62 %解解:设设CO的转化率为的转化率为，则，则 CO