化学反应条件的选择-化学反应平衡及影响的分析

化学平衡表达式的书写2.2平衡常数1.平衡常数平衡常数K：在一定温度下，对任何可逆反应，达到平衡时,以化学计量数为幂指数的生成物浓度的乘积与以化学计量数为幂指数的反应物浓度的乘积之比，叫实验平衡常数（或经验平衡常数）例如N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

p2(NH3)

p(N2)

p3(H2)经验平衡常数的单位不能确定,它的大小说明平衡时反应进行的程度!!!!!Kp

=‘’

有关组分的浓度(或分压)都必须用相对浓度(或相对分压)来表示，即反应方程式中各物种的浓度(或分压)均须分别除以其标准态的量，即除以c

(1mol

L

1)或p

(100kPa),标准平衡常数是量纲为一的量。例如MnO2(s)+2Cl

(aq)+4H+Mn2+(aq)+Cl2(g)+2H2O(l)

K

=（1）平衡常数表达式中各物质的浓度（或分压），必须是在系统达到平衡状态时相应的值。

（2）平衡常数表达式要与化学方程式相对应。同一个化学反应，用不同化学方程式表示时，平衡常数表达式不同，得到的数值也不相同。

（3）有纯固体s、纯液体l参与反应时，它们的浓度为1，不必写入K

的表达式。稀溶液中的溶剂参与反应时，也不必列入（比如H2O）。

（4）温度发生改变，化学反应的平衡常数也随之改变，因此，在使用时须注意相应的温度。K

=aA+bBcC+dD化学计量数化学计量数化学计量数化学计量数[C/c]c×[D/c]d[A/c]a×[B/c]b1、纯液体和固体不用写进表达式；2、溶液用浓度C表示，气体用分压P表示；3、幂指数=各物质的化学计量数思考：正逆反应的平衡常数之间的关系平衡常数K

与化学反应计量方程式有关；N2+3H22NH3

K

1=(p(NH3)/p

)2

(p(H2)/p

)

3

(p(N2)/p

)

1/2N2+3/2H2NH3

K

2=(p(NH3)/p

)1

(p(H2)/p

)

3/2

(p(N2)/p

)

1/2

1/3N2+H22/3NH3

K

3=(p(NH3)/p

)2/3

(p(H2)/p

)

1

(p(N2)/p

)

1/3

显然K

1=

(K

2)2=(K

3)3

SO2可以被O2氧化成SO3，平衡时，测得反应体系的总压力为0.101MPa,且SO2、O2、SO3的物质的量的比为6.70:1.00:8.10，计算此条件下下列反应的平衡常数K。解题思路：1、写出化学反应式；2、写出平衡常数的表达式；3、求出平衡态时，各物质的浓度；4、计算（1）平衡常数是可逆反应的特征常数。对同类反应来说，K

越大，反应进行得越完全。（2）由平衡常数可以判断反应是否处于平衡状态，以及处于非平衡态时反应进行的方向。

如有一可逆反应：aA+bB⇌dD+eE

在任意态时

,对溶液中的反应

:对于气体反应：

影响化学平衡的因素，正确判断化学平衡移动方向反应商Q：任意态标准平衡常数KΘ：平衡态当Q=K

时，系统处于平衡状态；化学反应进行方向的反应商判据当Q＜K

时，说明生成物的浓度（或分压）小于平衡浓度（或分压），反应将向正方向进行；当Q＞K

时，系统也处于不平衡状态，反应将向逆方向进行。实际应用

为了充分利用某一反应物，常常让价格相对较低的另一反应物过量，以提高前者的转化率；或者从平衡系统中，不断移出生成物，使平衡向右移动，提高转化率。压力的变化对液相或固相反应的平衡几乎没有影响。P=nRT/V能进行化学平衡的相关计算例：合成氨工业中，多采用中温（500℃）、中压（2.03×104kPa）下操作。此条件下反应N2（g)+3H2（g）⇌

2NH3（g）的K

=1.57×10-5。当反应进行至某一阶段时取样分析，得到数据：11.6%NH3，22.1%N2，66.3%H2(体积分数)。试判断此时反应是否已完成（即是否达到平衡状态）。解：p总=2.03×104kPap(NH3)=2.03×104kPa×11.6%=2.35×103kPap(N2)=2.03×104kPa×22.1%=4.49×103kPap(H2)=2.03×104kPa×66.3%=1.35×104kPa

Q＜K

例：已知下列反应在1123K时的标准平衡常数(1)C(石墨)+CO2(g)2CO(g)；K

1=1.3

1014(2)CO(g)+Cl2(g)COCl2(g)；K

2=6.0

10

3计算反应：(3)2COCl2(g)C(石墨)+CO2(g)+2Cl2(g)在1123K时的K

值。解：

2

CO(g)+Cl2(g)

COCl2(g)+）C(石墨)+CO2(g)

2CO(g)(4)C(石墨)+CO2(g)+2Cl2(g)

2COCl2(g)由（2）式乘2再加（1）式得（4）式，根据多重平衡规则：K

4=(K

2)2

K

1而(3)式是(4)式的逆反应，则：

K

3

=1/K

4=1/[(K

2)2

K

1]=1/[(6.0

10

3)2

1.3

1014]=2.1

10

10化学平衡及移动的规律同时可向正逆两个方向进行的化学反应称为可逆反应，并把从左向右进行的反应称作正反应；从右向左进行的反应则称作逆反应。例如在四个密闭容器中分别加入不同数量的H2(g)、I2(g)和HI(g)，发生如下反应：H2(g)+I2(g)

2HI(g)加热到427℃，恒温1、可逆反应恒温化学平衡具有以下特征：(1)化学平衡是一个动态平衡,反应系统达到平衡时，表面上反应已经停止，实际上正逆反应正以相同的速度进行。(2)化学平衡是相对的，同时也是有条件的。条件发生了变化，原有的平衡将被破坏，代之以新的平衡。实际应用

为了充分利用某一反应物，常常让价格相对较低的另一反应物过量，以提高前者的转化率；或者从平衡系统中，不断移出生成物，使平衡向右移动，提高转化率。压力的变化对液相或固相反应的平衡几乎没有影响。P=nRT/V影响化学平衡的因素实际应用

为了充分利用某一反应物，常常让价格相对较低的另一反应物过量，以提高前者的转化率；或者从平衡系统中，不断移出生成物，使平衡向右移动，提高转化率。压力的变化对液相或固相反应的平衡几乎没有影响。P=nRT/V化学反应自发性和化学平衡移动方向的判断依据反应商Q：任意态标准平衡常数KΘ：平衡态当Q=K

时，系统处于平衡状态；化学反应进行方向的反应商判据当Q＜K

时，说明生成物的浓度（或分压）小于平衡浓度（或分压），反应将向正方向进行；当Q＞K

时，系统也处于不平衡状态，反应将向逆方向进行。1、平衡转化率平