平衡状态常数

平衡状态常数第一页，共三十七页，2022年，8月28日【例2】下列说法中可以充分说明反应:P(气)+Q(气)R(气)+S(气),在恒温下已达平衡状态的是（）反应容器内压强不随时间变化B.

P和S的生成速率相等C.反应容器内P、Q、R、S四者共存D.反应容器内总物质的量不随时间而变化B第二页，共三十七页，2022年，8月28日【例3】下列说法可以证明反应N2+3H22NH3

已达平衡状态的是()ACA.1个N≡N键断裂的同时,有3个H－H键形成B.1个N≡N键断裂的同时,有3个H－H键断裂C.1个N≡N键断裂的同时,有6个N－H键断裂D.1个N≡N键断裂的同时,有6个N－H键形成第三页，共三十七页，2022年，8月28日

【例4】在一定温度下的恒容容器中,当下列物理量不再发生变化时,表明反应:A(固)+3B(气)2C(气)+D(气)已达平衡状态的是()A.混合气体的压强B.混合气体的密度C.B的物质的量浓度D.气体的总物质的量BC第四页，共三十七页，2022年，8月28日【例5】在一定温度下,下列叙述不是可逆反应A(气)+3B(气)2C(气)+2D(固)达到平衡的标志的是①C的生成速率与C的分解速率相等②单位时间内生成amolA,同时生成3amolB③A、B、C的浓度不再变化④A、B、C的分压强不再变化⑤混合气体的总压强不再变化第五页，共三十七页，2022年，8月28日⑥混合气体的物质的量不再变化⑦单位时间内消耗amolA,同时生成3amolB⑧A、B、C、D的分子数之比为1:3:2:2A.②⑧B.②⑤⑧C.①③④⑦D.②⑤⑥⑧(

A

)第六页，共三十七页，2022年，8月28日影响化学平衡移动的外界条件外界条件改变平衡移动方向增大反应物的浓度减小生成物的浓度升高反应体系温度增大反应体系的压强正反应方向正反应方向吸热反应方向缩体方向平衡移动的结果减弱“反应物浓度的增大”减弱“生成物浓度的减小”减弱“体系温度的升高”减弱“体系压强的增大”平衡移动的过程更多的反应物转变为生成物更多的反应物转变为生成物反应吸收热量反应减小气体的总量影响平衡一个外界条件的改变平衡向减弱这种改变的方向移动第七页，共三十七页，2022年，8月28日勒夏特列原理，也叫化学平衡移动原理：如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、温度、或压强等），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。第八页，共三十七页，2022年，8月28日注意：①只有单个条件改变，才能应用勒夏特列原理，也叫化学平衡移动原理：如果改变影响平衡的一个条件（如浓度、温度、或压强等），平衡就向能够减弱这种改变的方向移动。②是“减弱”不是“消除”③适用于任何动态平衡体系第九页，共三十七页，2022年，8月28日三、化学平衡常数——化学平衡的特征序号起始时浓度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。第十页，共三十七页，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；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第十一页，共三十七页，2022年，8月28日化学平衡常数1概念：在一定温度下，当可逆反应达到平衡状态时，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，称为该反应的化学平衡常数（简称平衡常数），用符号K表示。第十二页，共三十七页，2022年，8月28日三、平衡常数的单位浓度的单位为mol·L-1

∴K的单位为(mol·L-1)n；二、数学表达式：对于一般的可逆反应mA+nBpC+qD

{c(C)}p{c(D)}q

{c(A)}m{c(B)}n

K=第十三页，共三十七页，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)催化剂注意：反应中的固体或纯溶剂不列入平衡常数的表达式中！第十四页，共三十七页，2022年，8月28日1、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，因为它们的浓度是固定不变的，化学平衡关系式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度。如：CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)Kc=[CO2]CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l)Kc=[CO]/([CO2][H2])四、书写平衡常数关系式的规则第十五页，共三十七页，2022年，8月28日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：Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+Kc=[CrO42-]2[H+]2/[Cr2O72-]第十六页，共三十七页，2022年，8月28日非水溶液中的反应，如有水生成或有水参加反应，此时水的浓度不可视为常数，必须表示在平衡关系式中。如酒精和醋酸的液相反应C2H5OH+CH3COOHCH3COOC2H5+H2OK=[CH3COOC2H5][H2O]/([C2H5OH][CH3COOH])第十七页，共三十七页，2022年，8月28日2、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平衡常数。例：N2O4（g）2NO2（g）

Kc=[NO2]2/[N2O4]1/2N2O4（g）NO2（g）

Kc=[NO2]/[N2O4]1/21/3N2O4（g）2/3NO2（g）

Kc=[NO2]2/3/[N2O4]1/3第十八页，共三十七页，2022年，8月28日3、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1:2NO(g)+O2(g)2NO2

K1

2NO2(g)N2O4

K2

2NO(g)+O2(g)N2O4(g)K=K1K2

第十九页，共三十七页，2022年，8月28日例2:

C(s)+CO2(g)2CO(g)K

C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)K1CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K2

K=K1/K2第二十页，共三十七页，2022年，8月28日返回播放解(1)Kc=[N2O4]/[NO2]2(2)Kc=[NO2]2/[N2O4](3)Kc=[CO2]课堂练习：1.写出下列各反应的平衡常数K(1)2NO2（g）N2O4（g）(2)N2O4（g）2NO2（g）(3)CaCO3（g）CaO（s）+CO2（g）第二十一页，共三十七页，2022年，8月28日4、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.

5、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;第二十二页，共三十七页，2022年，8月28日(5)K值大小标志反应能达到的最大限度,K值大，反应完全。返回播放http://

http://5.小结：(1)平衡是有条件的、动态的。(2)K不随起始浓度大而变。(3)K与温度有关。(4)K与方程式写法有关。第二十三页，共三十七页，2022年，8月28日

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=1×10-30(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、平衡常数的意义第二十四页，共三十七页，2022年，8月28日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值越小，表示反应进行的程度越小，反应物的转化率越小。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）。第二十五页，共三十七页，2022年，8月28日例如：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：△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面可逆反应的正方向是放热反应.第二十六页，共三十七页，2022年，8月28日4、另外还有两点必须指出：

①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Kp很大，但由于速度太慢，常温时，几乎不发生反应。

②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+O22NO

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。或者改变条件使反应在新的条件下进行比较好一些。第二十七页，共三十七页，2022年，8月28日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)5、与平衡常数有关的计算第二十八页，共三十七页，2022年，8月28日例1:合成氨的反应N2+3H22NH3在某温度下各物质的浓度平衡是:[N2]=3mol·L-1,[H2]=9mol·L-1,[NH3]=4mol·L-1求该反应的平衡常数和N2、H2的初始浓度。解：①求平衡常数Kc

Kc=[NH3]2/([N2][H2]3)=16/(3×93)=7.32×10-3

②求N2、H2的初始浓度。

N2+3H22NH3

反应1摩尔N2同时需3molH2生成2molNH3

N2

+

3H2

2NH3平衡3mol·L-1

9mol·L-1

4mol·L-1初始(3+2)

(9+6)

0即：5

15

0答:Kc=7.32×10-3,初始[N2]、[H2]为5.15mol·L-1。第二十九页，共三十七页，2022年，8月28日播放返回课堂练习：

2、450K时往一空容器中通入氮N2和H2，反应达平衡后，测得[N2]=3mol/L，[H2]=9mol/L，[NH3]=4mol/L,求K、N2和H2的起始浓度3940426515∴Kc=[NH3]2/[N2][H2]3=42/（3×93）

=7.3×10-3解:N2+3H22NH3起始浓度/mol/L反应浓度/mol/L平衡浓度/mol/L第三十页，共三十七页，2022年，8月28日四、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：第三十一页，共三十七页，2022年，8月28日(a)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。第三十二页，共三十七页，2022年，8月28日(b)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)的初始浓度均增大到3mol/L,则SO2转化率变为多少？第三十三页，共三十七页，2022年，8月28日（c）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,k=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第三十四页，共三十七页，2022年，8月28日播放返回K=[CO2][H2]/[CO][H2O]=[(2.0α)(2.0α)]/[2.0(1-α)×2.0(1-α)]=α2/(1-α)2=2.6∴α=62%解:设CO的转化率为α，则

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始浓度/mol/L2.0