平衡常数和平衡转化率

平衡常数和平衡转化率第一页，共十九页，2022年，8月28日一、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)[H2][I2][HI]10.010670.0119600.0018310.0031290.0176720.011350.00904400.003560.001250.0155930.011340.00751000.0045650.00073780.013544000.010690.0011410.0011410.008410I2(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。第二页，共十九页，2022年，8月28日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+bBcC+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，这个常数称为化学平衡常数简称平衡常数。平衡常数一般有浓度平衡常数KC和压强平衡常数Kp两种。第三页，共十九页，2022年，8月28日在一定温度下，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，这个常数称为浓度平衡常数，用KC表示。1、浓度平衡常数KC对于反应:aA+bBcC+dD例如：合成氨反应：N2+3H2

2NH3

的浓度平衡常数可表示为：

高温高压催化剂第四页，共十九页，2022年，8月28日练习：试写出下列反应的浓度平衡常数的数学表达式：

2SO2(g)+O2(g)2SO3C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)催化剂反应中的固体或纯溶剂不列入平衡常数的表达式中！上两浓度平衡常数的单位分别是？第1个化学平衡常数KC的单位是：L/mol;第2个化学平衡常数KC的单位是：mol/L;KC的单位与反应的化学方程式有关，由化学方程式决定，无固定的单位。第五页，共十九页，2022年，8月28日(1)、平衡常数KC

的表示与可逆反应的系数有关

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

1/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g)2NH3(g)N2(g)+3H2(g)NH3٠H2O(aq)NH4+(aq)+OH-(aq)FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)第六页，共十九页，2022年，8月28日(2)平衡常数KC值的大小，可推断反应进行的程度。

KC

值越大，表示反应进行的程度越大，反应物的转化率越大；KC

值越小，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KC与温度有关，与浓度无关，由KC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,KC

增大;若正反应是放热反应,升高温度,KC

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KC≥105，认为正反应进行得较完全；KC≤10-5则认为这个反应的正反应很难进行(逆反应较完全）。见P47

表2-2-1（2）平衡常数KC的性质第七页，共十九页，2022年，8月28日例如：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势可以判断上可逆反应的正方向是放热反应.第八页，共十九页，2022年，8月28日

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的之积与反应物浓度幂之积的比即浓度商QC与KC比较大小来判断。QC>kc，未达平衡，逆向进行。

QC=kc,

达平衡，平衡不移动。QC<kc,未达平衡，正向移动。第九页，共十九页，2022年，8月28日例题:高炉炼铁中发生的反应有:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g);△H<0(1)该反应的浓度平衡常数表达式Kc=____________;(2)已知1100℃时,Kc=0.263.温度升高,化学平衡移动后达到新的平衡,平衡常数Kc________(增大,减少或不变).(3)1100℃时,测得高炉中c(CO2)=0.025mol/L,c(CO)=0.1mol/L,在这种情况下,该反应是否处于平衡状态________(填是或否),此时反应速率是v正________v逆(填>,<,=).第十页，共十九页，2022年，8月28日4、平衡常数的计算例：对于反应2SO3(g)2SO2(g)+O2(g),若在一定温度下，将2mol的SO3(g)放入一体积为2L的密闭容器中，当达到平衡状态时，测得O2(g)的物质的量为0.6mol,试求（1）此反应的浓度平衡常数。（2）求温度不变时SO3(g)SO2(g)+1/2O2(g),的浓度平衡常数。（3）若已知密闭容器中的总压为100KPa,求该反应的压强平衡常数。第十一页，共十九页，2022年，8月28日练习：在某温度下，将H2(g)和I2(g)各0.1mol混合物充入10L的密闭容器中，充分反应达到平衡时，测得[H2]=0.0080mol/L，求：反应的平衡常数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。（2）生成物：平衡浓度=初始浓度+转化浓度生成物D:[D]=c0(D)+△c(D)（3）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。△c(A):△c(D)=a:d（1）反应物：平衡浓度=初始浓度-转化浓度；反应物A:[A]=c0(A)-△c(A)第十二页，共十九页，2022年，8月28日二、平衡转化率用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观，常用平衡转化率α来表示反应限度。对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)反应物A的平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：第十三页，共十九页，2022年，8月28日(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)2SO3(g),若在一定温度下，将0.1mol的SO2(g)和0.06molO2(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。第十四页，共十九页，2022年，8月28日练习、在密闭容器中，将NO2加热到某温度时，可进行如下反应：2NO22NO+O2，在平衡时各物质的浓度分别是：[NO2]=0.06mol/L,[NO]=0.24mol/L,[O2]=0.12mol/L.试求：（1）该温度下反应的平衡常数。（2）开始时NO2的浓度。（3）NO2的转化率。练习：在某温度下，将H2(g)和I2(g)各0.1mol混合物充入10L的密闭容器中，充分反应达到平衡时，测得[H2]=0.0080mol/L，求：(1)反应的平衡常数(2)其它条件不变，充入的H2(g)和I2(g)各0.2mol,求达平衡时各物质的平衡浓度。第十五页，共十九页，2022年，8月28日(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？第十六页，共十九页，2022年，8月28日练习2:已知某温度下反应:2NO2(g)N2O4(g)若在体积为2L的密闭容器中充入2mol的NO2(g),达平衡时NO2的转化率为50%,求该温度下反应的浓度平衡常数。若温度不变，当NO2的初始为2mol/L时，NO2的转化率为多少。练习：对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),若在一定温度下，将初始浓度为0.4mol/L的SO2(g)和1.0mol/LO2(g)混合注入一密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中SO2(g)的转化率为80%,试求在该温度下（1）此反应的平衡常数。（2）求SO2(g)、O2(g)、SO3(g)的平衡浓度。第十七页，共十九页，2022年，8月28日（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(α),分析结果，得出什么结论？第十八页，共十九页，2022年，8月28日练习3:在2L的容器中充入1molCO和1molH2O(g),发生反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)