第三节（第三课时）平衡常数和平衡转化率1-3

1、一、化学平衡常数一、化学平衡常数 平衡常数的推导平衡常数的推导序序号号起始时浓度起始时浓度mol/L698.6K平衡时浓度平衡时浓度mol/L698.6K平衡时平衡时c0 (H2)c0(I2)c0 (HI)H2I2HI10.010670.0119600.0018310.0031290.0176720.011350.00904400.003560.001250.0155930.011340.00751000.0045650.00073780.013544000.010690.0011410.0011410.008410222IHHII2(g) + H2(g) 2HI(g)54.554.654.4

2、554.33根据表中的数据计算出平衡时根据表中的数据计算出平衡时 的值，并分析其中规律。的值，并分析其中规律。222IHHI通过分析实验数据得出：通过分析实验数据得出：(1)温度不变温度不变时，时， 为常数为常数 用用K表示表示,K = 54.5；(2)常数常数K与与反应的反应的起始浓度大小起始浓度大小无关；无关；(3)常数常数K与与正向建立还是逆向建立平衡无关即与平衡建立的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。过程无关。222IHHI)()()()(BcAcDcCcKbadc对于下列可逆反应：对于下列可逆反应：aA + bB cC + dD，则有：，则有： 在一定温度时，当一个

3、可逆反应达到平衡状态时，在一定温度时，当一个可逆反应达到平衡状态时，生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，是一个常数，这个常数这个常数称为称为化学平衡常数化学平衡常数简称平衡常数简称平衡常数平衡常数一般有平衡常数一般有浓度平衡常数浓度平衡常数KC和和压强平衡常数压强平衡常数Kp两种。两种。练习：练习：试写出下列反应的浓度平衡常数的数学表达式：试写出下列反应的浓度平衡常数的数学表达式： 2SO2(g)+O2(g) 2SO3 C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)催化剂催化剂22223OSOSOKC22OHHCO

4、KC反应中的固体或纯溶剂不列入平衡常数的表达式中！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？上两浓度平衡常数的单位分别是？第第1个化学平衡常数个化学平衡常数K的单位是：的单位是：L/mol;第第2个化学平衡常数个化学平衡常数K的单位是：的单位是：mol/L;3平衡常数的单位平衡常数的单位K的单位与反应的化学方程式有关，由化学方程式决定，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。（也可省略不写）无固定的单位。（也可省略不写）4.使用平衡常数的注意事项使用平衡常数的注意事项)()()()(BcAcDcCcKbadcaA + bB cC + dD

5、（2）K值值表达式中表达式中，固体固体、液态液态水水不写；不写；（1）K只与温度有关，所以使用时应注明温度；只与温度有关，所以使用时应注明温度；CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l) K=CO/(CO2H2)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) K=COH2O/(CO2H2)H(c)N( c)NH(cK232321)NH(c)H(c)N(cK322322)H(c)N(c)NH(cK/22322133N2+3H2 2NH32NH3 N2+ 3H2 N2 + H2 NH31232（4）平衡常数表示反应进行的程度，不表示反应的）平衡常数表示反应进行的程度，不表示反应的 快慢，即

6、速率大，快慢，即速率大，K值不一定大；值不一定大；（3）化学平衡常数的表达式与化学方程式的书写方式有关。）化学平衡常数的表达式与化学方程式的书写方式有关。同一个化学反应，由于书写的方式不同，平衡常数就不同。同一个化学反应，由于书写的方式不同，平衡常数就不同。即即。(5)多重平衡规则多重平衡规则若干方程式相加若干方程式相加(减减)，则总反应的平衡，则总反应的平衡 常数等于分步平常数等于分步平衡常数之乘积衡常数之乘积(商商)例例1: 2NO (g) + O2 (g) 2NO2 K1 2NO2 (g) N2O4 K2 2NO (g) +O2(g) N2O4 (g) K K = K1 K2例例2: C

7、 (s) + CO2(g) 2CO(g) K C (s) + H2O (g) CO (g) + H2 (g) K1CO (g) +H2O (g) CO2 (g) + H2 (g) K2K = K1/K2例例1 1：在某温度下：在某温度下, ,将将H H2 2和和I I2 2各各0.01 mol0.01 mol的混合物充入的混合物充入10 L10 L的的密闭容器中密闭容器中, ,充分反应充分反应, ,达到平衡后达到平衡后c(Hc(H2 2)=0.0080 mol/L)=0.0080 mol/L。求该反应的平衡常数求该反应的平衡常数 （写出计算过程）（写出计算过程）针对性训练：针对性训练：0.25

8、0.25一般来说，一般来说，K 105，认为，认为正反应进行得较完全正反应进行得较完全 K 10-5 认为认为 正反应很难进行正反应很难进行（逆反应较完全）逆反应较完全） 10-5 K 105 认为是认为是可逆反应可逆反应N2(g)+O2(g) 2NO(g) K =110-30(298K)判断反应进行的程度判断反应进行的程度5 5、化学平衡常数意义、化学平衡常数意义若正反应是吸热反应若正反应是吸热反应, ,升高温度升高温度, ,例：例：反应反应:H2(g)+I2(g) 2HI(g),起始起始浓度相浓度相同，同，平衡常数与温度平衡常数与温度的关系如下：的关系如下：温度温度623K698K763K

9、平衡常数平衡常数66 .954.445.9K K 值增大值增大; ;若正反应是放热反应若正反应是放热反应, ,升高温度升高温度,K,K值减少。值减少。判断反应判断反应H 正反应是吸热还是放热？正反应是吸热还是放热？ 对于可逆反应对于可逆反应: mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g)QC k ， 未达平衡，未达平衡，逆向进行逆向进行。逆正 QC = k , 达平衡，达平衡，平衡不移动平衡不移动。逆正逆正QC k , 未达平衡，未达平衡，正向进行。正向进行。)()()()(BcAcDcCcQnmqpC)()()()(BcAcDcCcQnmqpC判断反应方向（化学是否达到平衡）判断反应方向

10、（化学是否达到平衡） 1 例题例题:高炉炼铁中发生的反应有高炉炼铁中发生的反应有:FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g); H ,p+q 增大压强，增大压强，A,B转化率增大，减小压强，转化率降低转化率增大，减小压强，转化率降低m+np+q 转化率降低转化率降低m+n2故答案为故答案为A、D。例例3：在一密闭容器中，反应：在一密闭容器中，反应A() B()C()达达平衡后，保持温度不变，将容器容积压缩到原来的一半，当平衡后，保持温度不变，将容器容积压缩到原来的一半，当达到新的平衡时，达到新的平衡时，B和和C的浓度均是原来的的浓度均是原来的2.2倍，则错误的倍，则错误的为：为： （

11、）A.平衡向逆反应方向移动了平衡向逆反应方向移动了 B.物质物质A的转化率增了的转化率增了C.物质物质C的质量分数增加了的质量分数增加了 D. 2再次充入反应物引起的转化率变化再次充入反应物引起的转化率变化 情况一：只有一种反应物参加的可逆反应情况一：只有一种反应物参加的可逆反应 例例2. 一定温度下，在一定容的密闭容器中充入一定温度下，在一定容的密闭容器中充入NO2发生如下反应：发生如下反应：2NO2 N2O4并达到平衡，此时并达到平衡，此时NO2的转化率为的转化率为p%，再次充入，再次充入NO2，其转化率将（，其转化率将（ ）A. 增大增大 B. 减小减小 C. 不变不变 D. 无法确定无

12、法确定分析：依据平衡的建立与途径无关。向平衡体系中分析：依据平衡的建立与途径无关。向平衡体系中继续充入继续充入NO2，达到的平衡与以下平衡等效：将继续，达到的平衡与以下平衡等效：将继续充入的充入的NO2在另一容器中建立原平衡的等效平衡和原在另一容器中建立原平衡的等效平衡和原平衡体系压缩在一起建立的平衡。由此可知，充入平衡体系压缩在一起建立的平衡。由此可知，充入NO2相当于增大原平衡的压强，相当于增大原平衡的压强，NO2的转化率增大。的转化率增大。 答案：答案：A 例例3. 一定温度下，在可变的密闭容器中充入一定温度下，在可变的密闭容器中充入NO2发发生如下反应：生如下反应：2NO2 N2O4并

13、达到平衡，此时并达到平衡，此时NO2的的转化率为转化率为p%，再次充入，再次充入NO2，其转化率将（，其转化率将（ ）A. 增大增大 B. 减小减小 C. 不变不变 D. 无法确定无法确定 C 小结：只有一种反应物参加的可逆反应，增小结：只有一种反应物参加的可逆反应，增大反应物浓度大反应物浓度（恒温恒容）（恒温恒容）达到新平衡，相达到新平衡，相当于增大原体系的压强，转化率的变化根据当于增大原体系的压强，转化率的变化根据压强对平衡移动的影响来判断。压强对平衡移动的影响来判断。情况二：两种或两种以上反应物参加的可逆反应情况二：两种或两种以上反应物参加的可逆反应例例4. 一定温度下，在一定容的密闭容

14、器中充入一定温度下，在一定容的密闭容器中充入N2和和H2发发生反应生反应N2+3H2 2NH3并达到平衡，并达到平衡， N2的转化率为的转化率为c%。向平衡混合物中充入向平衡混合物中充入N2 ，达到新平衡后，达到新平衡后， N2的转化率的转化率将（将（ ）A. 增大增大B. 减小减小C. 不变不变D. 无法确定无法确定分析分析：充入：充入N2 （可用极限思想解释）平衡向正反应（可用极限思想解释）平衡向正反应方向移动，方向移动，H2的转化率增大，而的转化率增大，而N2的转化率却减小。的转化率却减小。 答案答案：B小结小结：两种或两种以上反应物参加的可逆反应达：两种或两种以上反应物参加的可逆反应达

15、到平衡后，增大一种反应物的浓度，浓度增大的到平衡后，增大一种反应物的浓度，浓度增大的物质转化率减小，其他物质的转化率增大。物质转化率减小，其他物质的转化率增大。 例例4. 4. 一定温度下，在一定容的密闭容器中入一定温度下，在一定容的密闭容器中入2molN2molN2 2、3molH3molH2 2发生反应发生反应N2 2+3H2 2 2NH3 3：并达到平衡。若向平衡混合气体中再次充入并达到平衡。若向平衡混合气体中再次充入2molN2 2、3molH2 2达到平衡时达到平衡时N2 2、H2 2的转化率将：的转化率将：均增大均增大_ 例例5. 5. 一定温度下，在一定容的密闭容器中入一定温度下

16、，在一定容的密闭容器中入2molN2molN2 2、3molH3molH2 2发生反应发生反应N2 2+3H2 2 2NH3 3：并达到平衡。若向平衡混合气体中再次充入并达到平衡。若向平衡混合气体中再次充入3molN2 2、3molH2 2达到平衡时达到平衡时N2 2、H2 2的转化率将：的转化率将：N2的转化率先增大后减小，所以无法确定，而的转化率先增大后减小，所以无法确定，而H2的转化率始终增大。的转化率始终增大。_小结小结：两种或两种以上反应物参加的可逆反应，：两种或两种以上反应物参加的可逆反应，若按起始比例充入反应物，相当于增大原平衡体若按起始比例充入反应物，相当于增大原平衡体系的压强

17、；若不按起始比例充入，可把充入的反系的压强；若不按起始比例充入，可把充入的反应物分解为两部分，一部分等于起始比例，另一应物分解为两部分，一部分等于起始比例，另一部分是单一物质，结合例部分是单一物质，结合例4与例与例3的原理综合考虑的原理综合考虑得出正确答案。得出正确答案。单反应物单反应物mA (g) pB(g)+qC(g)多反应物多反应物mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g)n(A),(A)(B) 恒温恒温恒压恒压平衡右移，平衡右移，(A)不变不变 如果按原比例同倍数增加反应如果按原比例同倍数增加反应物物n(A)和和n(B) ， (A) 、(B)不变不变恒温恒温恒容恒容相当于增压相当

18、于增压m=p+q; 不变不变 mp+q; mp+q; m+np+q; mp+q; m+np+q; 向平衡体系减少反应物向平衡体系减少反应物 后转化率的影响后转化率的影响 （原平衡都是从正反应建立）（原平衡都是从正反应建立）2：将装有：将装有1molNH3的密闭容器加热，部分的密闭容器加热，部分NH3分解后达到平衡，分解后达到平衡，此混合气体中此混合气体中NH3的体积分数为的体积分数为x%；若在同一容器中最初充入的是；若在同一容器中最初充入的是2 mol NH3，密封、加热到相同温度，反应达到平衡时，设此时混，密封、加热到相同温度，反应达到平衡时，设此时混合气体中合气体中NH3的体积分数为的体积

19、分数为y%。则。则x和和y的正确关系是（的正确关系是（ ）、 、 、= 、解析：可先将后一种看做是两倍体积的容器中于同温下建立平衡，解析：可先将后一种看做是两倍体积的容器中于同温下建立平衡，此时两平衡等效，再将后者体积缩小为前者一样大，即加压，平衡此时两平衡等效，再将后者体积缩小为前者一样大，即加压，平衡向气体体积缩小方向移动，即逆向移动。所以后者氨的转化率变小，向气体体积缩小方向移动，即逆向移动。所以后者氨的转化率变小，故答案为故答案为B。B练习：练习：3. 一定温度下，将一定温度下，将a mol PCl5通入一个容积不变的密闭容器通入一个容积不变的密闭容器中，达到如下平衡：中，达到如下平衡

20、：PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g)，测得平衡混合气，测得平衡混合气体的压强为体的压强为P1，此时维持温度不变，再向容器中通入，此时维持温度不变，再向容器中通入a mol PCl5，再达平衡时测得平衡混合气体的压强为再达平衡时测得平衡混合气体的压强为P2，则，则P1与与P2的关系是的关系是（ ）。）。A.2P1P2 C. 2P1=P2 D.无法判断无法判断2.在两个恒容容器中有平衡体系：在两个恒容容器中有平衡体系：A(g) 2B(g)和和2C(g) D(g)，X1和和X2分别是分别是A和和C的转化率。在温度不变情况下，均增加相同的的转化率。在温度不变情况下，均增加相同的A和和C的物质

21、的量，下列判断正确的是（的物质的量，下列判断正确的是（ ）AX1降低，降低，X2增大增大 BX1、X2均降低均降低 CX1增大，增大，X2降低降低 DX1、X2均增大均增大BA练习练习3:在在2L的容器中充入的容器中充入 1mol CO和和 1mol H2O(g),发生反应：发生反应：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) 800时反应达平衡时反应达平衡,若若k=1.求：求：（1）CO的平衡浓度和转化率。的平衡浓度和转化率。（2）若温度不变，上容器中充入）若温度不变，上容器中充入 的是的是1mol CO和和 2mol H2O(g)， CO和和H2O(g),的平衡浓度和转化率是的平衡

22、浓度和转化率是多少。多少。（3）若温度不变，上容器中充入）若温度不变，上容器中充入 的是的是1mol CO和和 4mol H2O(g)， CO和和H2O(g),的平衡浓度和转化率是的平衡浓度和转化率是多少。多少。（4）若温度不变，要使）若温度不变，要使CO的转化率达到的转化率达到90%，在，在题干的条件下还要充入题干的条件下还要充入 H2O(g) 物质的量为多少物质的量为多少。在某一容积为在某一容积为2 L的密闭容器内，加入的密闭容器内，加入0.8 mol的的H2和和0.6 mol的的I2，在一定的条件下发生如下反应：在一定的条件下发生如下反应：H2(g)+I2(g) 2HI(g)+Q(Q0)

23、反应反应中各物质的浓度随时间变化情况如图中各物质的浓度随时间变化情况如图1：揭揭 秘秘 高高 考考(1)该反应的化学平衡常数表达式为该反应的化学平衡常数表达式为_。(2)根据图根据图1数据，反应开始至达到平衡时，平均速率数据，反应开始至达到平衡时，平均速率v(HI)为为(3)反应达到平衡后，第反应达到平衡后，第8分钟时：分钟时：若升高温度，化学平衡常数若升高温度，化学平衡常数K_(填填“增大增大”、“减小减小”或或“不不变变”)；HI浓度的变化正确的是浓度的变化正确的是_(用图用图2中中ac的编号回答的编号回答)。若加入若加入I2，H2浓度的变化正确的是浓度的变化正确的是_(用图用图2中中df的编号回答的编号回答)。减小 c2(HI)c(H2)c(I2)K=cf揭揭 秘秘 高高 考考0.167 mol/(Lmin)。(4)反应达到平衡后，第反应达到平衡后，第8分钟时，若反容器的容积扩大分钟时，若反容器的容积扩大一倍，请在图一倍，请在图3中画出中画出8分钟后分钟后HI浓度的变化情况。浓度的变化情况。解：揭揭 秘秘 高高 考考(1)反应进行到反应