2-3-3化学平衡常数

1、化学平衡常数 该反应在一定条件下是不可能进行完全的，即存在一定的限度，而反应的限度的大小对于生产和生活实际有着直接影响。因此仅研究化学反应的方向是不够的，还需要关注化学反应的限度问题。怎样定量描述化学反应的限度呢？化学反应中反应物的转化率受到哪些因素的影响？ 什么叫化学平衡状态？化学平衡有哪些特点？ 在研究了大量实验的基础上，人们发现可以用化学平衡常数来定量描述化学反应的限度。 N2 (g)+ 3 H2 (g) 2NH3 (g) ; H=-92kj.mol-11化学平衡特点1. 只有在恒温条件下，封闭体系中进行的可逆反应，才能建立化学平衡，这是建立化学平衡的前提。2. 正逆反应速度相等是化学平

2、衡建立的条件。3.平衡状态是封闭体系中可逆反应进行的最大限度，各物质浓度都不再随时间改变，这是建立平衡的标志。4化学平衡是有条件的平衡。当外界因素改变时，正、逆反应速度发生变化，原有平衡将受到破坏，直到建立新的动态平衡。2一、化学平衡常数 平衡常数的推导序号起始时浓度mol/L698.6K平衡时浓度mol/L698.6K平衡时c0 (H2)c0(I2)c0 (HI)H2I2HI10.010670.0119600.0018310.0031290.0176720.011350.00904400.003560.001250.0155930.011340.00751000.0045650.000737

3、80.013544000.010690.0011410.0011410.008410I2(g) + H2(g) 2HI(g)54.554.654.4554.33根据表中的数据计算出平衡时 的值，并分析其中规律。3通过分析实验数据得出：(1)温度不变时， 为常数 用K表示,K = 54.5；(2)常数K与反应的起始浓度大小无关；(3)常数K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。其它平衡体系的数据进行分析，都有类似的关系。 对于反应: aA + bB cC + dD 在一定温度时，当一个可逆反应达到平衡状态时，生成物平衡浓度的幂之积与反应物平衡浓度的幂之积的比值是一个常数，这个常数

4、称为化学平衡常数简称平衡常数。4Kc = = = 7.3210-3 NH32N2H23 42393由平衡定律求平衡常数根据物料平衡求初时浓度答:该温度时合成氨反应的化学平衡常数是7.3210-3 ,N2和H2的初时浓度分别为5 molL-1和15 molL-1 解： N2+3H2 2NH3 例1.(P51)合成氨反应N2+3H2 2NH3 在某温度下达平衡时，各物质的浓度是：N2=3molL-1，H2=9 molL-1，NH3=4 molL-1。求该温度时的平衡常数和N2、H2的初时浓度C N2+1/2NH33+25 molL-1N2C H2+3/2NH39+615 molL-1H2K = E

5、e DdAa Bb5二、书写平衡常数关系式的规则原 则各项平衡浓度项只包括浓度可以变化的项(即变量)。1.关系式中不包括固体和纯液体物质浓度项(因为它们的浓度为常数)，只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度。2.水溶液中的反应如有水参加，水浓度为常数，不写在平衡关系式中。但对非水溶液反应，如有水生成或有水参加，必须写上。如醋酸和乙醇的酯化反应:K = CH3COOC2H5 H2O CH3COOHC2H5 OH C2H5OH + CH3COOH CH3COOC2H5 + H2OK = Ee DdAa Bb63.同一化学反应，平衡常数关系式因化学方程式的写法不同而异。N2O4(g) NO2(g)K2=

6、K1 =0.602NO2(g) N2O4(g) K3= =2.781K1N2O4(g) 2NO2 (g) K1= =0.36K = Ee DdAa Bb解：（1） Kc = CO2 H2O2CH4 O2 2（2）Kc = CO2 O2 2课堂练习写出下列可逆反应的平衡常数K的表达式：(1) CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O(g)(2) C(s) + O2 CO27三、平衡常数的单位当浓度的单位为 molL-1，称标准平衡常数，标准平衡常数不写单位。K = Ee DdAa Bb8(2)平衡常数K值的大小，可推断反应进行的程度。 K值越大，表示反应进行的程度越大，反应物的转化率越大；K 值

7、越小，表示反应进行的程度越小，反应物的转化率越小。(1)平衡常数K与温度有关，与浓度无关，由K随温度的变化可推断正反应是吸热反应还是放热。 若正反应是吸热反应,升高温度,K 增大;若正反应是放热反应,升高温度,K 减少;(3)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K105，认为正反应进行得较完全；K 10-5则认为这个反应的正反应很难进行(逆反应较完全）。（2）平衡常数K的性质9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：温度623K698K763K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

8、势可以判断上可逆反应的正方向是放热反应.10 对于可逆反应: mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g)(3)在某温度下，某时刻反应是否达平衡，可用该时刻产物的浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比即浓度商Q与K比较大小来判断。Q k， 未达平衡，逆向进行。 Q = k, 达平衡，平衡不移动。Q k, 未达平衡，正向移动。11 例题:高炉炼铁中发生的反应有:FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g); H ,=).12四 平衡转化率平衡转化率 = 100%平衡时已转化了的某反应物的量转化前该反应物的量初时浓度: 0.020 0.020 0 0平衡浓度: 0.020-x 0.20-x x

9、 x K = = 9x2(0.020-x)2解得:x=0.015 (molL-1 )转化率 = 100 = 75 % 0.0150.020答: 该反应在所给条件下的最大转化率是75%解：设平衡时CO2和H2的浓度为x molL CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)例3(P59) 一氧化碳变换反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)在773K时,平衡常数Kc=9，如反应开始时CO和H2O的浓度都是0.020 molL，计算在这条件下，CO的转化率最大是多少？13(1)已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平衡转化率 例1：对于反应2SO2(g)+ O2(g) 2S

10、O3(g) ,若在一定温度下，将0.1mol的SO2(g)和0.06mol O2(g)注入一体积为2L的密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中有0.088mol的SO3(g)试求在该温度下（1）此反应的平衡常数。（2）求SO2(g)和O2(g)的平衡转化率。注：温度一定时，对于一个化学反应，平衡常数虽然一定，但不同的反应物的平衡转化率可能不同。不能脱离具体的反应物谈平衡转化率。14(2)已知平衡转化率和初始浓度求平衡常数例2: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2mol/L的SO2(g)和NO2(g)注入一密闭容器中，当达到平衡状态

11、时，测得容器中SO2(g)的转化率为60%，试求：在该温度下。（1）此反应的浓度平衡常数。（2）若SO2(g)的初始浓度增大到3mol/L,则它们的转化率变为多少？15（3）知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率。例3、在1200时测得下列反应达平衡时,kc=2.25. CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) 。若反应从CO2(g)和H2(g)开始，且CO2(g)和H2(g)的初始浓度分别为A、B、C三种情况。试计算A情况下各物质的平衡浓度及CO2(g)和H2(g)平衡转化率。 初始浓度ABCCo(H2)mol/L0.01000.01200.0080Co(CO2)mol/L0.01000.01000.0100将根据B、C组数据计算各物质的平衡浓度和平衡转化率(),分析结果，得出什么结论？16五 多重平衡规则某个反应可以表示为两个反应的和(或差)，则总反应的平衡常数等于各分反应平衡常数之积(或商)。这个关系称为多重平衡规则。同理： = - K1 = K3 / K2 = +