2-3-3化学平衡常数.ppt

化学平衡常数 复习 化学平衡的特点有哪些 1 逆 动态平衡 正逆反应仍在进行 条件改变 原平衡被破坏 在新的条件下建立新的平衡 正反应速率 逆反应速率 反应混合物中各组分的浓度保持不变 各组分的含量一定 可逆反应 条件相同 某一可逆反应无论是从正反应开始还是从逆反应开始 最终均可达到同一平衡状态 2 等 3 动 4 定 5 变 6 同 54 5 54 6 54 45 54 33 根据表中的数据计算出平衡时的值 并分析其中规律 730 6K 730 6K 问题探究 分析上表 你得出什么结论 结论2 温度发生变化 K值也发生变化 结论1 在一定温度下 当一个可逆反应达到平衡时 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 以方程式中计量数为幂 对其它平衡体系的数据进行分析 都有类似的关系 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 一 化学平衡常数 符号为K 1 定义 2 数学表达式 3 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 当浓度的单位为mol L 1 称标准平衡常数 标准平衡常数不写单位 4 书写平衡常数关系式的规则 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A CaCO3 s CaO s CO2 g CO2 g H2 g CO g H2O l K c CO2 K c CO c CO2 c H2 B 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 H2O 2CrO42 2H K c CrO42 2c H 2 c Cr2O72 C 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 CH3COOH CH3COOC2H5 H2OK c CH3COOC2H5 c H2O c C2H5OH c CH3COOH 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N2 g 3H2 g 2NH3 g K1 1 50 10 51 2N2 g 3 2H2 g NH3 g K2 3 87 10 3 K1 K2 K1 K22 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 例题 2NO g O2 g 2NO2 g K12NO2 g N2O4 g K22NO g O2 g N2O4 g K K1 K2 2NO2 g 2NO g O2 g K2 例如 2NO g O2 g 2NO2 g K1 K2 1 K1 2NO2 g 2NO g O2 g K2 例如 2NO g O2 g 2NO2 g K1 2NO2 g 2NO g O2 g K2 K2 1 K1 例如 2NO g O2 g 2NO2 g K1 4 同一化学反应 正 逆反应的平衡常数互为倒数 2NO2 g 2NO g O2 g K2 1 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减小 5 引入平衡常数K的意义 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 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K 105 认为正反应进行得较完全 K 10 5则认为这个反应的正反应很难进行 逆反应较完全 当10 5 K 105时 一般认为是可逆反应 4 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Q与K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 达到平衡后各物质的浓度变化关系 2 生成物 平衡浓度 初始浓度 转化浓度即 生成物D c平 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 即 反应物A c平 A c0 A c A 对于反应 aA bBcC dD 二 化学平衡常数的计算 例1 在某温度下 将H2和I2各0 10mol的气态混合物充入10L的密闭容器中 充分反应 达到平衡后 测得c HI 0 0080mol L 1 求反应的平衡常数 2 在上述温度下 将H2和I2各0 20mol的气态混合物充入该密闭容器中 试求达到平衡时各物质的浓度 1 K 16 2 0 004mol L 0 004mol L 0 016mol L 反应物A的平衡转化率 该条件最大转化率 可表示 利用平衡常数 求平衡时反应物的转化率 例2 在密闭容器中 将2 0molCO和10molH2O混合加热到800 C 达到下列平衡 K 1 0求CO转化为CO2的转化率 83 3 c CO c H2O 1 1时CO H2OCO2 H2起始c1100转化c x x x x平衡c1 x1 xxx解得x 0 5 CO 50 H2O 50 c CO c H2O 1 4时CO H2OCO2 H2起始c1400转化c x x x x平衡c1 x4 xxx解得x 0 8 CO 80 H2O 20 例3 已知CO g H2O g CO2 g H2 g 800 K 1 0 求恒温恒容体系中 用c CO c H2O 1 1或1 4开始 达到平衡时CO和H2O g 的转化率 增大一种反应物的浓度 能提高另一种反应物的转化率 而本身的转化率减小 结论 例4 反应N2 g 3H2 g 2NH3 g 在一定条件下进行 设投入的N2为1mol H2为3mol 在一体积恒定 温度恒定的容器中反应 测得平衡时的压强是原来的90 求转化率 1 然后再充入1molN2和3molH2 温度不变 计算新平衡的转化率 2 解 N2 3H22NH3起始n130转化n a 3a 2a平衡n1 a3 3a2a 1 a 3 3a 2a 4 90 a 0 2 1 20 N2 3H22NH3起始n260转化n b 3b 2b平衡n2 b6 3b2bK 0 015解得 b 0 61 2 30 5 小结 化学平衡常数的涵义 化学反应的程度利用平衡常数 可以求平衡时各组分的浓度和反应物的转化率关键 1 将起始浓度 变化浓度 平衡浓度表示清楚 三步法 2 代到平衡常数表示式中 3 解方程 练习1 已知一氧化碳与水蒸气的反应为 在427 时的平衡常数是9 0 如果反应开始时 一氧化碳和水蒸气的浓度都是0 01mol L 计算一氧化碳在此反应条件下的转化率 75 巩固提高 练习2 合成氨反应N2 3H22NH3在某温度下达平衡时 各物质的浓度是 N2 2mol L 1 H2 6mol L 1 NH3 4mol L 1 求该温度时的平衡常数和N2 H2的初时浓度 N2 4molH2 12mol K 练习3 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 K SO2 88 O2 73 3 练习4 反应SO3 g NO g SO2 g NO2 g 若在一定温度下 将物质的量浓度为1mol L的SO3 g 和7mol L的NO g 注入一密闭容器中 当达到平衡状态时 测得容器中SO3 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SO3 g 的初始浓度增大到7mol L 则它们的转化率变为