化学平衡---化学平衡常数

1、化学平衡化学平衡化学平衡常数化学平衡常数化学平化学平衡特点衡特点(1)(2)等：等：(3)动：动： (4)定：定：(5)变变:动态平衡（正逆反应仍在进行）动态平衡（正逆反应仍在进行）条件改变，原平衡被破坏，在新的条条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。件下建立新的平衡。正反应速率正反应速率=逆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，反应混合物中各组分的浓度保持不变，各组分的含量一定。各组分的含量一定。序序号号起始时各物质浓度起始时各物质浓度 ( (1010-3-3 mol/L )mol/L )平衡时各物质浓度平衡时各物质浓度 ( (1010-3-3 mol/L )mol

2、/L )平衡平衡常数常数H2I2HIH2I2HI111.976.94405.6170.593612.70212.289.96403.8411.52416.8730015.201.6961.69611.8140012.871.4331.43310.0050037.774.2134.21329.3448.3848.6148.7148.8148.48 在在457.6 反应反应H2 (g)I2 (g) 2HI (g) K K 值与过程无关、浓度变化无关值与过程无关、浓度变化无关表表 1根据教材根据教材P29表中的数据计算出平衡表中的数据计算出平衡 的值并分析讨论表中数据的值并分析讨论表中数据 2c (

3、HI)c(H2) c(I2) 通过分析实验数据得出：通过分析实验数据得出：(1)温度不变时，温度不变时， 为常数为常数 用用K表示表示,K =48.74；(2)常数常数K与反应的起始浓度大小与反应的起始浓度大小无关无关；(3)常数常数K与正向建立还是逆向建立平衡无关，即与平衡建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。立的过程无关。2c (HI)c(H2) c(I2) 如果对其它平衡体系的数据进行分析，如果对其它平衡体系的数据进行分析，都有类似的关系都有类似的关系。对于反应对于反应: aA（g) + bB （g) cC （g) + dD （g) )()()()(BcAcDcCcK

4、badc一、定义：一、定义： 在在一定温度下，当一个可逆反应一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物与反应物浓度幂之积浓度幂之积的比值是一个常的比值是一个常数，这个常数就是该反应的数，这个常数就是该反应的 化学平衡常数化学平衡常数（简称平衡常数）（简称平衡常数） 用符号用符号K表示表示三、平衡常数的单位浓度的单位为molL-1 K的单位为(molL-1)n；称经验平衡常数称经验平衡常数,但高中阶段一般不写单位但高中阶段一般不写单位二、数学表达式：二、数学表达式： 对于一般的可逆反应对于一般的可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+q

5、D (g)c (C) c (D) pqc (A) c (B) mnK=练习：试写出下列反应的浓度平衡常数的数学表达式：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) 2SO3(g) C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)催化剂催化剂)()()(22232OcSOcSOcK)()()(22OHcHcCOcK注意：注意：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！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：C

6、aCO3(s) CaO(s)+CO2(g)K=C（CO2）四、书写平衡常数关系式的规则四、书写平衡常数关系式的规则Fe3O4(s) + 4H2(g) 高温高温3Fe(s) + 4H2O(g) )()(2424HcOHcK 2、 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+)()()(2722242OCrcHcCrOcK 3、非水溶液中的反应，如有水生成或有水参加非水溶液中的反应，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。如乙醇和醋酸的液相反应在平衡关系

7、式中。如乙醇和醋酸的液相反应C2H5OH+CH3COOH CH3COOC2H5+H2OK=C（CH3COOC2H5）C（H2O）/C（C2H5OH）C（CH3COOH）)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 NH312324、同一化学反应，可以用不同的化学反应式来表示，、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。平衡常数。试比较试比较K1与与

8、K2、K3是怎样的关系？是怎样的关系？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 常数等于分步平衡常数之乘积常数等于分步平衡常数之乘积(商商)例1: 2NO (g) + O2 (g) 2NO2 K1 2NO2 (g) N2O4 K2 2NO (g) +O2(g) N2O4 (g) K K = K1 K2 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变式: NO (g) +

9、 1/2O2 (g) NO2（g) K1 2NO2 (g) N2O4 (g) K2 2NO (g) +O2(g) N2O4 (g) K K = K12 K2 对于方程式的变化，不光涉及到加减的问题，对于方程式的变化，不光涉及到加减的问题，还可以出现乘除系数的情况，请看下面关于还可以出现乘除系数的情况，请看下面关于例例1的变式。的变式。6、平衡常数只表现反应进行的程度，即可能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，即性问题，而不表现到达平衡所需的时间，即现实性问题现实性问题. 7、平衡常数K与温度有关，与浓度无关。 由由K随温度的变化可推断正反应是吸热反应随温度的

10、变化可推断正反应是吸热反应还是放热。还是放热。 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,K 增大增大;若正若正反应是放热反应反应是放热反应,升高温度升高温度,K 减少减少;(5) K值大小标志反应能达到的最大限度值大小标志反应能达到的最大限度,K值大，反应越值大，反应越完全完全,但并不能预示反应达到平衡所需要的时间越短。但并不能预示反应达到平衡所需要的时间越短。K的的大小与反大小与反 应速率的大小没有关系。应速率的大小没有关系。8. 小结：小结：(1) 平衡是有条件的、动态的。平衡是有条件的、动态的。(2) K不随起始浓度大小而变。不随起始浓度大小而变。(3) K与温度有关。与

11、温度有关。(4) K与方程式写法有关。与方程式写法有关。深度思考：通过学习平衡常数，你能否解释压强深度思考：通过学习平衡常数，你能否解释压强的变化是如何影响平衡移动的？的变化是如何影响平衡移动的？1.平衡常数的数值大小可以判断反应进行的程度，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：限度。如： N2(g)+O2(g) 2NO(g)Kc=110-30(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。五

12、、平衡常数的意义五、平衡常数的意义2、平衡常数平衡常数K K值的大小，可推断反应进行的程度。值的大小，可推断反应进行的程度。 K值越大，值越大，表示反应表示反应进行的程度越大，进行的程度越大，反应物的反应物的转转化率越大；化率越大；K值越小，值越小，表示反应表示反应进行的程度越小，进行的程度越小，反反应物的应物的转化率越小。转化率越小。3、反应的平衡常数与反应可能进行的程度。反应的平衡常数与反应可能进行的程度。一般来一般来说，反应的平衡常数说，反应的平衡常数KC105，认为，认为正反应进行得较完正反应进行得较完全；全；KC 10-5则认为这个反应的则认为这个反应的正反应很难进行正反应很难进行(

13、逆反逆反应较完全）。应较完全）。例如：例如：不同温度时，反应不同温度时，反应:H2(g)+I2(g) 2HI(g),的的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浓度平衡常数浓度平衡常数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上面可逆反应的正方向是放热反应正方向是放热反应.六、平衡转化率六、平衡转化率( )100% =该反应物的该反应物的起始浓度起始浓度该反应物的该反应物的平衡浓度平衡浓度该反应物的起始浓度该反应物的起始浓度1、定义：、定义：2、表达式：、表达式：

14、3、理解注意：、理解注意：(1)、转化率是对反应物而言的；、转化率是对反应物而言的；(2)、在一定温度下可逆反应中，、在一定温度下可逆反应中，K值越大，反应物的值越大，反应物的转化率就越高；转化率就越高；(3)、对于一给定可逆反应，、对于一给定可逆反应，K值只与温度有关值只与温度有关，而，而a不仅与温度有关也与反应物起始浓度有关不仅与温度有关也与反应物起始浓度有关。(a)已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平衡转化率衡转化率 例例1：对于反应：对于反应2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g) ,若在若在一定温度下，将一定温度下，将0.1mol的的SO2(g

15、)和和0.06mol O2(g)注注入一体积为入一体积为2L的密闭容器中，当达到平衡状态时，测的密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中有得容器中有0.088mol的的SO3(g)试求在该温度下试求在该温度下（1）此反应的平衡常数。）此反应的平衡常数。（2）求）求SO2(g)和和O2(g)的平衡转化率。的平衡转化率。注：温度一定时，对于一个化学反应，平衡常数虽然注：温度一定时，对于一个化学反应，平衡常数虽然一定，一定，但不同的反应物的平衡转化率可能不同但不同的反应物的平衡转化率可能不同。不能。不能脱离具体的反应物谈平衡转化率。脱离具体的反应物谈平衡转化率。(b)已知平衡转化率和初始浓度求平衡常

16、数已知平衡转化率和初始浓度求平衡常数例例2:反应反应SO2(g)+ NO2(g) SO3(g)+NO(g) ,若若在一定温度下，将物质的量浓度均为在一定温度下，将物质的量浓度均为2mol/L的的SO2(g)和和NO2(g)注入一密闭容器中，当达到平衡状注入一密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中态时，测得容器中SO2(g)的转化率为的转化率为60%，试求：，试求：在该温度下。在该温度下。（1）此反应的浓度平衡常数。）此反应的浓度平衡常数。（2）若）若SO2(g) 和和NO2的初始浓度均增大到的初始浓度均增大到3mol/L,则则SO2转化率变为多少？转化率变为多少？（c）知平衡常数和初始浓度求

17、平衡浓度及转化率。）知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率。例例3、在、在1200时测得下列反应达平衡时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。若反应从CO2(g)和和H2(g)开始，且开始，且CO2(g)和和H2(g)的初始浓度的初始浓度分别为分别为A、B、C三种情况。试计算三种情况。试计算A情况下各物质情况下各物质的平衡浓度及的平衡浓度及CO2(g)和和H2(g)平衡转化率。平衡转化率。 初始浓度初始浓度ABCCo(H2)mol/L0.01000.01200.0080Co(CO2)mol/L 0.01000.01000.010

18、0将根据将根据B、C组数据计算各物质的平衡浓度和平衡组数据计算各物质的平衡浓度和平衡转化率转化率(),分析结果，得出什么结论？分析结果，得出什么结论？练习练习1、在密闭容器中，将、在密闭容器中，将NO2加热到某温度时，可进加热到某温度时，可进行如下反应：行如下反应：2NO2（g） 2NO(g)+O2(g)，在平衡在平衡时各物质的浓度分别是：时各物质的浓度分别是：NO2=0.06mol/L,NO=0.24mol/L,O2=0.12mol/L.试求：试求：（1）该温度下反应的）该温度下反应的平衡常数。平衡常数。（2）开始时）开始时NO2的浓度。的浓度。（3） NO2的转化率。的转化率。练习练习2:

19、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，上述容器中充入）若温度不变，上述容器中充入 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

20、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。练习练习3：高炉炼铁中发生的基本反应如下：高炉炼铁中发生的基本反应如下: FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)Q。其平衡常数可表。其平衡常数可表达为达为: K=c(CO2)/c(CO)，已知，已知1100，K=0.263 (1)若要使反应向右进行，高炉内若要使反应向右进行，高炉内CO2和和CO的体积比值的体积比值_，平衡常数，平衡常数K值值_(填填“增大增大”“”“减小减小”或或“不变不变

21、”) (2)1100时，测得高炉中时，测得高炉中c(CO2)=0.025molL-1，c(CO)=0.1molL-1，在这种情况下该反应是否处于平衡状，在这种情况下该反应是否处于平衡状态态_(填填“是是”或或“否否”)，此时化学反应速率是，此时化学反应速率是V正正_V逆逆(填填“大于大于”、“小于小于”或或“等于等于”)，其原因是，其原因是 。增大增大不变不变否否大于大于c(CO2)/c(CO)0.250.263，说明不是平衡状态，且向正反应，说明不是平衡状态，且向正反应方向进行方向进行 平衡常数和转化率的计算平衡常数和转化率的计算 对某一可逆反应，在对某一可逆反应，在一定温度一定温度下，无论

22、反应物的下，无论反应物的起始浓度如何，反应达到起始浓度如何，反应达到平衡状态平衡状态后，反应物与生成后，反应物与生成物物浓度的系数次方的比浓度的系数次方的比是一个常数，称为是一个常数，称为化学平衡常化学平衡常数数，用，用K表示。表示。)()()()(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：注意：其中注意：其中c为各组分的为各组分的平衡浓度平衡浓度， K值只随值只随温度温度改变。改变。小结：小结：)()()()(BcAcDcCcKbadcaA + bB cC + dDK值的大小表示值的大小表示在该温度下在该温度下达到平衡时，反应进行的程度。达到平衡时，反应进行的程度。K值越值越大大，表明反应进行的，表明反应进行的程度越大程度越大；反之则越小；反之则越小4、使用平衡常数的注意事项、使用平衡常数的注意事项（2）K值值表达式中表达式中，固体、液态水固体、液态水不写；不写；（3）平衡常数的表达式与方程式的书写方式有关；）平衡常数的表达式与方程式的书写方式有关；（1）K只与温度有关，所以使用时应