平衡常数计算及等效平衡

平衡常数计算及等效平衡第1页，课件共28页，创作于2023年2月2SO2+O2

2SO3

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，课件共28页，创作于2023年2月一、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，课件共28页，创作于2023年2月一、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mol·L-1∴K的单位为(mol·L-1)n4、表达式随方程式书写而变化。2SO2+O2

2SO3Kc1=?SO2+O2

SO3Kc2=?关系？

3H2+N2

2NH3Kc1=?关系？

2NH33H2+N2Kc2=?

CaCO3(s)

CaO(s)

+CO2(g)Kc=?第4页，课件共28页，创作于2023年2月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:2NO(g)+O2(g)2NO2

K12NO2(g)N2O4

K2

2NO(g)+O2(g)N2O4(g)K3=?K3=K1K2

第5页，课件共28页，创作于2023年2月一、化学平衡常数6、任意状态时

=Qc

cp(C)cq(D)

cm(A)cn(B)Qc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，课件共28页，创作于2023年2月

为什么增大反应物浓度、减小生成物浓度平衡会右移呢？2SO2+O2

2SO3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，课件共28页，创作于2023年2月一、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

α（A）=c0(A)-[A]c0(A)

×100%n0(A)–n平(A)

n0(A)

×100%=恒容任意第8页，课件共28页，创作于2023年2月

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)、平衡常数的意义一、化学平衡常数第9页，课件共28页，创作于2023年2月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)+O22SO3(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，课件共28页，创作于2023年2月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

2NO

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，课件共28页，创作于2023年2月一、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=1mol/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。2SO2+O2

2SO3第12页，课件共28页，创作于2023年2月起始浓度(mol/L)50%时

注意解题步骤！变化浓度(mol/L)

解析三段式法0.4100.20.20.10.20.20.92SO2+O2

2SO3<Kc

c2(SO3)

c2(SO2)c(O2)

=0.22

0.22×

0.9

=1.1右移平衡第13页，课件共28页，创作于2023年2月起始浓度(mol/L)平衡浓度(mol/L)假设O2浓度变化x时平衡变化浓度(mol/L)

解析三段式法0.4102x2xx2x0.4-2x1-x2SO2+O2

2SO3

[SO3]2

[SO2]2[O2]

=(2x)2

(0.4-2x)2×

(1-x)

=Kc=19解得x=0.16注意解题步骤！α（SO2）=80%α（O2）=16%第14页，课件共28页，创作于2023年2月深入思考：若将SO2的起始浓度变为2mol/L，则SO2和O2的转化率？α（O2）=

α（SO2）=70.5%

可见有两种或两种以上物质参加的反应，增大一种物质的浓度，平衡右移，会使另一种物质的转化率提高，而本身转化率降低。

工业上常增大便宜、易得原料浓度以提高另一物质的转化率。第15页，课件共28页，创作于2023年2月练习1、在一密闭容器中，恒温时发生如下反应已知c(SO2)始=0.4mol/L,c(O2)始=1mol/L，试判断当SO2转化率为70%时该反应达到平衡。（1）求此反应的平衡常数。（2）若将混合物压强增加1倍，平衡如何移动？（3）若恒容充入Ar使压强变为原来的3倍，平衡又如何移动？2SO2+O2

2SO32、恒温时反应达平衡后把容器的体积缩小到原来的一半，X的浓度从0.1到0.19mol/L，则（）Aa>b+cBa<b+cCa=b+cDa=b=caX(g)bY(g)+cZ(g)第16页，课件共28页，创作于2023年2月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)

210120010.52SO2+O2

2SO3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/L)某温度时下面反应的Kc=1.332、起始浓度(mol/L)

210202410H2+I2

2HI各条件下建立的平衡有何特点？第17页，课件共28页，创作于2023年2月二、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，课件共28页，创作于2023年2月可见：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，课件共28页，创作于2023年2月（三）分类与解法第Ⅰ类：恒T、V，△n(g)≠0

的可逆反应

推向一边，完全相同。第

Ⅱ类：恒T、V，△n(g)=0

的可逆反应推向一边，成比例。第Ⅲ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。第20页，课件共28页，创作于2023年2月例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+O22SO3

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)20.251.5a+c=2b+c/2=1第21页，课件共28页，创作于2023年2月第22页，课件共28页，创作于2023年2月[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①一③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，课件共28页，创作于2023年2月[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+3H22NH3

。已知加入1molN2和4molH2时达到平衡后生成amolNH3

(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①～③的状态填写表中的空白。1.5a00.52g-8m(g-3m)a第24页，课件共28页，创作于2023年2月练习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、3molC+1molDB、1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molDC、1molA+0.5molB+1.5molCD、4molA+2molBA

2A+B

3C+DBD第25页，课件共28页，创作于2023年2月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，并加入1molNH3，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