平衡常数计算及等效平衡

1、平衡常数计算及等效平衡第1页，共28页，2022年，5月20日，7点12分，星期三2 SO2 + O2 2 SO3 对于上述已经达到平衡的可逆反应，增大SO2或O2的浓度，减小SO3的浓度，加压都会使平衡右移，直到建立新的平衡。 右移到何时才能平衡呢？第2页，共28页，2022年，5月20日，7点12分，星期三一、化学平衡常数这个常数叫做该反应的化学平衡常数，简称平衡常数。（一）、概念： 一定温度下，当可逆反应 mA+nB pC+qD达平衡时，有 Kc = C p D q A m B n 1、一定温度下，Kc为常数，只随温度变化而变化，与浓度和压强无关。2、固体和纯液体不出现在表达式中。第3页

2、，共28页，2022年，5月20日，7点12分，星期三一、化学平衡常数3、Kc有单位，其单位随表达式变化。浓度的单位molL-1 K的单位为(molL-1)n4、表达式随方程式书写而变化。2 SO2 + O2 2 SO3 Kc1= ?SO2 + O2 SO3 Kc2= ?关系？ 3 H2 + N2 2 NH3 Kc1= ?关系？ 2 NH3 3 H2 + N2 Kc2= ? CaCO3 (s) CaO (s) + CO2(g) Kc= ?第4页，共28页，2022年，5月20日，7点12分，星期三5、多重平衡规则若干方程式相加(减)，则总反应的平衡 常数等于分步平衡常数之乘积(商)例 : 2N

3、O (g) + O2 (g) 2NO2 K1 2NO2 (g) N2O4 K2 2NO (g) +O2(g) N2O4 (g) K3 =? K3 = K1 K2 第5页，共28页，2022年，5月20日，7点12分，星期三一、化学平衡常数6、任意状态时 = Q c c p(C) c q (D) c m(A) c n (B)Q c称为浓度商，可用于判断反应方向。可逆反应的 Qc总是趋向等于KcQc Kc 反应逆向进行Qc Kc 反应正向进行Qc = Kc 平衡Qc 总是趋向等于 Kc 第6页，共28页，2022年，5月20日，7点12分，星期三 为什么增大反应物浓度、减小生成物浓度平衡会右移呢？

4、2 SO2 + O2 2 SO3为什么加压平衡会右移呢？平衡右移，反应物的转化率一定增大？第7页，共28页，2022年，5月20日，7点12分，星期三一、化学平衡常数同一反应中各反应物的转化率是否相同呢?（二）、平衡转化率：已转化量与初始量之比对于可逆反应 mA+nB pC+qD （A）=c0(A) -A c0(A) 100%n0(A) n平(A) n0(A) 100%=恒容任意第8页，共28页，2022年，5月20日，7点12分，星期三1、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大限度。如：N2(g)+O2(g) 2NO(g)Kc=110-30

5、(298K)这意味着298K时，N2和O2基本上没有进行反应，反之NO分解的逆反应在该温度下将几乎完全进行，平衡时NO实际上全部分解为N2和O2。(三)、平衡常数的意义一、化学平衡常数第9页，共28页，2022年，5月20日，7点12分，星期三2、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最大程度，并不能预示反应达到平衡所需要的时间。如：2SO2(g)+O2 2SO3(g)298K时Kc很大，但由于速度太慢，常温时，几乎不发生反应。第10页，共28页，2022年，5月20日，7点12分，星期三3、平衡常数数值极小的反应，说明正反应在该条件下不可能进行，如:N2+O2 2

6、NO Kc=10-30 (298K) 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，以免浪费人力物力。第11页，共28页，2022年，5月20日，7点12分，星期三一、化学平衡常数例：在一密闭容器中，恒温时发生如下反应 又知该条件下Kc=19，已知 c(SO2)始=0.4mol/L, c(O2)始= 1 mol/L，试判断当SO2转化率为50%时该反应是否平衡？平衡时SO2、O2的转化率分别为多少？是否相等？（四）、化学平衡的计算：三段式法步骤：1、写出化学方程式 2、列出起始量、变化量、平衡量。 3、根据已知条件列方程计算。2 SO2 + O2 2 SO3第12页，共

7、28页，2022年，5月20日，7点12分，星期三起始浓度(mol/L)50%时 注意解题步骤！变化浓度(mol/L) 解 析三段式法0.4100.20.20.10.20.20.92 SO2 + O2 2 SO3b+c B ab+c C a=b+c D a=b=caX(g) bY(g) +c Z(g)第16页，共28页，2022年，5月20日，7点12分，星期三1、起始浓度(mol/L)3、起始浓度(mol/L)某温度时下面反应的Kc=22、起始浓度(mol/L) 210120010.52 SO2 + O2 2 SO3各条件下建立的平衡有何特点？1、起始浓度(mol/L)3、起始浓度(mol/

8、L)某温度时下面反应的Kc=1.332、起始浓度(mol/L) 210202410H2 + I2 2 HI各条件下建立的平衡有何特点？第17页，共28页，2022年，5月20日，7点12分，星期三二、等效平衡 对于一定条件下的可逆反应 1、先加入反应物，从正反应方向开始， 可以建立化学平衡。 2、若先加入生成物，从逆反应方向开 始，也可以建立相同的化学平衡。 3、若同时加入反应物与生成物，从中 间状态开始，也可以建立相同的化 学平衡。（一）化学平衡的建立途径第18页，共28页，2022年，5月20日，7点12分，星期三可见：化学平衡的建立与途径无关，不同的始态可以达到相同的终态相同的平衡等效平

9、衡。（二）等效平衡的概念：在一定条件下（恒T、V或恒T、p）对于同一可逆反应，只是起始时加入物质的量不同，达到平衡时任何组分的分数（n%、V%）均相同，则二平衡等效。 1、条件：恒 T、V 或 恒 T、p 2、各组分的 n% 或 V% 对应分别相等 则二平衡等效。此时 n或V不一定相同。第19页，共28页，2022年，5月20日，7点12分，星期三（三）分类与解法第类：恒T、V，n(g) 0 的可逆反应 推向一边，完全相同。第 类：恒T、V，n(g) = 0 的可逆反应 推向一边，成比例。 第类：恒T、p下任意 的可逆反应 推向一边，成比例。 3、解题思路：寻找等效中介， 再用勒夏特列原理转化

10、。第20页，共28页，2022年，5月20日，7点12分，星期三例1、在一定的温度下，把2molSO2和1molO2通入一定容积的密闭容器里，发生如下反应：2SO2 + O2 2SO3 当此反应进行到一定的程度时，反应混合物就处于化学平衡状态。现在该容器中，维持温度不变，令a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2、和SO3的物质的量(mol)。如果a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时反应混合物中三种气体的百分含量仍跟上述平衡时的完全相同。请填写下列空白：(1)若a=0、b=0，则c= ，(2)若a=0.5，则b= ， c= ，(3)a、b、c 取值必须满足一般

11、的条件是 ， 。(用两个方程式表示，一个只含a和c，另一个只含b和c )20.25 1.5 a+c=2 b+c/2=1第21页，共28页，2022年，5月20日，7点12分，星期三第22页，共28页，2022年，5月20日，7点12分，星期三例2 在一个恒温、恒容密闭容器中，进行以下反应：H2 (g)十 Br2 (g) 2HBr(g) 已知加入lmolH2和2molBr2时，达到平衡后生成amolHBr(见下表已知项)在相同条件下，且保持平衡时各组分的体积分数不变，对下列编号一的状态，填写表中的空白。 (高考科研试测题)2a00.52g-4m(g-m)a第23页，共28页，2022年，5月20

12、日，7点12分，星期三例3 在一个盛有催化剂容积可变的密闭容器中，保持恒温、恒压，进行以下反应：N2 +3H2 2NH3 。已知加入1molN2和4molH2时达到平衡后生成amol NH3 (见下表“已知”项)。在相同温度、压强下，保持平衡时各组分的体积分数不变。对下列编号的状态填写表中的空白。1.5a00.52g-8m(g-3m)a第24页，共28页，2022年，5月20日，7点12分，星期三练习1、在一个密闭容器中，加入2molA和1molB ，发生下述反应（A、B、C、D都为气体）：达到平衡时，C的浓度为1.2mol/L , C的体积分数为a% 。若维持容器的压强和温度不变，按下列配比

13、作为起始物质，达到平衡后，C的浓度仍是1.2mol/L（或C的体积分数仍是a%）的是（ ）A、3mol C+1mol D B、1mol A+0.5mol B+1.5mol C+0.5mol DC、1mol A+0.5mol B+1.5mol C D、4mol A+2mol BA 2 A + B 3 C+DBD第25页，共28页，2022年，5月20日，7点12分，星期三2、A、B两容器，A容器容积固定，B容器容积可变。一定温度下，在A中加入2molN2和3molH2，当N2 (g)+3H2 (g) 2NH3 (g) 反应达平衡时，生成的NH3的物质的量为m。同温下，保持B的容积为A的一半，并加

14、入1mol NH3，当B中反应达平衡时要使B中各物质的质量分数与上述A容器中达到平衡时相同，则起始时应加入 molN2 和 molH2AB0.50第26页，共28页，2022年，5月20日，7点12分，星期三3、恒温恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下反应： A(g) + B(g) C(g)(1)若开始时放入1molA和1molB，达到平衡后，生成amolC，这时A的物质的量为 mol。(2)若开始时放入3molA和3molB，到达平衡后，生成C的物质的量为 mol(3)若开始时放入xmolA、2molB和1molC，到达平衡后，C的物质的量是3amol，x= mol.(4)若在(3)的平衡混合物中再加入3molC，待再次到达平衡后，C的物质的量是 mol.1-a3a