第二章第三节化学平衡第四课时

1、第二章化学反应速率和化学平衡第二章化学反应速率和化学平衡第三节化学平衡第三节化学平衡第四课时化学平衡常数根据下表数据计算平衡时根据下表数据计算平衡时 的值并分析其中规律：的值并分析其中规律：2c (HI)c(H2) c(I2) 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c (H2)c(I2)c (HI)cH2cI2cHI10.010670.0119600.0018310.0031290.0176720.011350.00904400.003560.001250.0155930.011340.00751000.0045650.0007

2、3780.013544000.010690.0011410.0011410.008410I2(g) + H2(g) 2HI(g)54.554.654.4554.33c (HI)2c(H2) c(I2) K1、定义：、定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡在一定温度下，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。这个常数就是该反积的比值是一个常数。这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数）应的化学平衡常数（简称平衡常数） 符号：符号：K实验测得：实验测得：同一反应（如：同一反应（如：aA+bB cC+dD）在在某温度

3、下达到的化学平衡状态，平衡常数的表达式是：某温度下达到的化学平衡状态，平衡常数的表达式是：)()()()(BcAcDcCcKbadc2、表达式：、表达式：2c (HI)c(H2) c(I2) I2(g) + H2(g) 2HI(g)推导出平衡常数为：推导出平衡常数为：由反应由反应其中其中c为各组分的平衡浓度为各组分的平衡浓度，温度一定，温度一定，K为定值。为定值。3、意义：、意义：（1）K值越大，表示反应进行的程度越大，反应物值越大，表示反应进行的程度越大，反应物 转化率也越大。转化率也越大。定量的衡量化学反应进行的程度定量的衡量化学反应进行的程度（3）一般当）一般当K105 时，该反应进行得

4、基本完全，时，该反应进行得基本完全， K 10-5 时则认为该反应很难进行时则认为该反应很难进行(逆反应较完全）逆反应较完全）（2）K只受只受温度影响温度影响，而其它外界条件如：，而其它外界条件如： 浓度、浓度、 压强、催化剂等变化对其无影响。压强、催化剂等变化对其无影响。%100)(起始浓度转化浓度转化率如：如：N2(g)+O2(g)2NO(g) K=110-30 (298K)在在298K时，时，N2和和O2基本上没有进行反应，基本上没有进行反应，反之反之NO分解的逆反应在该温度下将几乎完全进行，平衡分解的逆反应在该温度下将几乎完全进行，平衡时时NO实际上全部分解为实际上全部分解为N2和和O

5、2。所以所以常温下用此反应固定氮气是不可能的常温下用此反应固定氮气是不可能的。因此。因此没有必要在该条件下进行实验，以免浪费人力物力。没有必要在该条件下进行实验，以免浪费人力物力。或者改变条件使反应在新的条件下进行比较好一些。或者改变条件使反应在新的条件下进行比较好一些。4、使用平衡常数应注意的问题、使用平衡常数应注意的问题（1）必须指明温度，反应必须达到平衡状态）必须指明温度，反应必须达到平衡状态（2）平衡常数表示反应进行的程度，不表示反应）平衡常数表示反应进行的程度，不表示反应 的快慢，即速率大，的快慢，即速率大，K值不一定大值不一定大（3）在进行）在进行K值的计算时，固体不作考虑，表达式

6、中值的计算时，固体不作考虑，表达式中 不需表达不需表达Fe3O4(s) + 4H2(g) 高温高温3Fe(s) + 4H2O(g) 如：如：)H(c)OH(cK2424一定温度下一定温度下4、使用平衡常数应注意的问题、使用平衡常数应注意的问题（4）在进行）在进行K值的计算时，稀溶液中的值的计算时，稀溶液中的H2O的浓度的浓度 可不表达可不表达Cr2O72- + H2O 2CrO42- + 2H+如：如：)OCr(c)H(c)CrO(cK2722242一定温度下：一定温度下：4、使用平衡常数应注意的问题、使用平衡常数应注意的问题（5）平衡常数的表达式与方程式的书写有关）平衡常数的表达式与方程式的

7、书写有关N2+3H2 2NH32NH3 N2+3H21/2N2+3/2H2 NH3)H(c)N( c)NH(cK232321)NH(c)H(c)N(cK322322)H(c)N(c)NH( cK/22322133K1 = 1/K2 = K32 某温度下：某温度下：4、使用平衡常数应注意的问题、使用平衡常数应注意的问题（6）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)，则总反应的平衡常数等于，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积分步平衡常数之乘积(商商)。例例1: 2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g) K1 2NO2 (g) N2O4 (g) K2 2NO (g

8、) +O2(g) N2O4 (g) K = K1 K2 C (s) + CO2(g) 2CO(g) K C (s) + H2O (g) CO (g) + H2 (g) K1 CO (g) +H2O (g) CO2 (g) + H2 (g) K24、使用平衡常数应注意的问题、使用平衡常数应注意的问题（6）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) )，则总反应的平衡常数等于，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积分步平衡常数之乘积( (商商) )。例例2: K = K1/ / K2 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

9、学表达式： 2SO2(g)+O2(g) 2SO3 C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)催化剂催化剂)()()(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！)()()(22232OcSOcSOcK5、应用：、应用：(1)(1)判断反应进行的程度判断反应进行的程度K K 值越大，说明平衡体系中生成物所占比例越大，值越大，说明平衡体系中生成物所占比例越大， 正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物转化率越大；反之，就越不完全，转化率就反应物转化率越大；

10、反之，就越不完全，转化率就 越小。越小。(2)(2)利用利用K K可判断反应的热效应可判断反应的热效应若升高温度，若升高温度，K K值增大，则正反应为吸热反应；值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，若升高温度，K K值减小，则正反应为放热反应。值减小，则正反应为放热反应。例如：例如：不同温度时，反应不同温度时，反应:H2(g)+I2(g) 2HI(g),平衡常数与温度的关系如下平衡常数与温度的关系如下：温度温度623K698K763K平衡常数平衡常数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正方向是判断上面

11、可逆反应的正方向是 放热反应放热反应(3)(3)判断反应进行的方向判断反应进行的方向对于可逆反应，在一定温度下的任意时刻，反应物的对于可逆反应，在一定温度下的任意时刻，反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系：浓度和生成物的浓度有如下关系：叫该反应叫该反应的浓度商的浓度商（1）QCK ，反应向正方向进行，反应向正方向进行（2）QCK ，反应处于平衡状态，反应处于平衡状态（3）QCK ，反应向逆方向进行，反应向逆方向进行转化率转化率 （1）含义：平衡转化率是指对于可逆反应来说，平衡时已转化了的某反应物的量与转化前该反应物的量之比，用来表示反应限度。（2）表达式：对于反应aA+bB cC+dD，反应物

12、A的转化率可以表示为：（A）=（A的初始浓度A的平衡浓度）/A的平衡浓度100% =反应物转化的物质的量（或浓度、体积）/反应物起始的物质的量（或浓度、体积）平衡移动方向与反应物转化率的关系（1）压强和温度的影响温度或压强改变后，若能使化学平衡向正反应方向移动，则反应物的转化率一定增大。（2）反应物用量的影响若反应物只有一种，如aA(g) bB(g)+cC(g)，增加A的量，平衡正向移动，A的转化率的变化为：若在恒温恒压条件，A的转化率不变；若在恒温恒容条件下，相当于（等效于）加压，A的转化率与气态物质的化学计量数有关：a=b+c，A的转化率不变ab+c，A的转化率增大ab+c，A的转化率减小

13、若反应物不止一种，如aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)： 若只增加A的量，平衡向正反应方向移动，则A的转化率减小，B的转化率增大。 若在恒温恒压条件下，同等倍数地增加A、B的物质的量，平衡向正反应方向移动，但A、B的转化率不变。 若在恒温恒容条件下，同等倍数地增加A、B的物质的量，平衡向正反应方向移动，A、B的转化率与气态物质的化学计量数有关：a+b=c+d，A、B的转化率不变；a+bc+d，A、B的转化率增大；a+bc+d，A、B的转化率减小；K = C(CO2)C(H2) / C(CO)C(H2O) =(2.0)(2.0) / 2.0(1-)2.0(1-) =2 / (1-)2

14、 = 2.6 = 62 %解解:设设CO的转化率为的转化率为，则，则 CO(g) + H2O (g) CO2 (g) + H2 (g)起始浓度起始浓度/ mol/L 2.0 2.0 0 0转化浓度转化浓度/ mol/L 2.0 2.0 2.0 2.0平衡浓度平衡浓度/ mol/L 2.0(1-) 2.0(1-) 2.0 2.0例题：例题： 反应反应CO (g) + H2O (g) CO2 (g) + H2 (g)在在749K达平衡，达平衡，K=2.60,求：当求：当CO、H2O (g)的起始浓度都为的起始浓度都为 2.0 mol/L达平衡达平衡后，后，CO的转化率的转化率 。课堂课堂 练习：练

15、习： 450K时往一空容器中通入氮时往一空容器中通入氮N2和和H2，反应达平衡后，反应达平衡后，测得测得C(N2)=3mol/L，C(H2)=9mol/L，C(NH3) =4 mol/L, 求求K、N2和和H2的起始浓度。的起始浓度。3 9 4042 65 15K= C(NH3)2/C(N2) (H2 ) 3 = 42/（393） =7.310-3解解: N2 + 3H2 2NH3起始浓度起始浓度/mol/L 转化浓度转化浓度/mol/L 平衡浓度平衡浓度/mol/L 1、对于、对于3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g)，反应，反应的化学平衡常数表达式为（的化学平衡常数表

16、达式为（ ） )(2243OHFeHOFeKA424243)(OHFeHOFeKB4242)(HOHKC4242)(OHHKDD 2、在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：、在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应： CO2(g) + H2(g)=CO(g) +H2O(g)，其化学平衡常数，其化学平衡常数 K和温度和温度t的关系如下表：的关系如下表： 回答下列问题：回答下列问题：（1）该反应的化学平衡常数表达式）该反应的化学平衡常数表达式K= 。（2）该反应为）该反应为 反应（选填反应（选填“吸热吸热”、“放热放热”）。）。（3）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是）能判断该反应是否达

17、到化学平衡状态的依据是 。 A. 容器中压强不变容器中压强不变 B. 混合气体中混合气体中c(CO)不变不变 C. V正正(H2)=V逆逆(H2O) D. c(CO2)=c(CO)（4）某温度下，平衡浓度符合下式：）某温度下，平衡浓度符合下式： c(CO2)c(H2) = c(CO)c(H2O)，试判断此时的温度为，试判断此时的温度为 。t70080083010001200K0.60.91.01.72.6吸热吸热BC830222HCOOHCO3、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

18、达为: K=c(CO2)/c(CO)，已知，已知1100，K=0.263 (1)若平衡向右进行，高炉内若平衡向右进行，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”) (2)1100时，测得高炉中时，测得高炉中c(CO2)=0.025mol/L，c(CO)=0.1mol/L，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 。增大增大增大增大否否大

19、于大于c(CO2)/c(CO)0.250.263，说明不是平衡状态，说明不是平衡状态，且向正反应方向进行且向正反应方向进行(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，反应完全。值大，反应完全。返 回播 放 课堂小结：课堂小结：(1) 平衡是有条件的、动态的。平衡是有条件的、动态的。(2) K不随起始浓度大而变。不随起始浓度大而变。(3) K与温度有关。与温度有关。(4) K与方程式写法有关。与方程式写法有关。基本模式基本模式“三段式三段式”转化：转化： mx nx px qx 平衡：平衡：a - mx b - nx px qx 基本关系基本关系生成物：平衡

20、浓度起始浓度转化浓度生成物：平衡浓度起始浓度转化浓度 反应物：平衡浓度起始浓度转化浓度反应物：平衡浓度起始浓度转化浓度 例：例： m A + n B p C + q D 起始：起始： a b 0 0转化率转化率%)(100起始浓度起始浓度转化浓度转化浓度转化率转化率 气体的平均分子量气体的平均分子量总总总总nmM mVM 几点定律几点定律a、如果保持、如果保持P、T不变：不变：则气体的体积比等于物质的量之比，即则气体的体积比等于物质的量之比，即则气体的密度比等于摩尔质量之比，即则气体的密度比等于摩尔质量之比，即b、如果保持、如果保持V、T不变：不变：则气体的压强比等于气体物质的量之比，即则气体

21、的压强比等于气体物质的量之比，即2121nnVV2121MM2121nnPP 在一定温度下在一定温度下,容积为容积为20L的容器中充入的容器中充入2molSO2和和1molO2发生反应：发生反应： 2SO2 +O2 2SO3 ，达到平衡时，达到平衡时，容器内气体压强为开始时的容器内气体压强为开始时的70%。试求：。试求： SO2的转化率的转化率 平衡时的平衡时的O2浓度浓度SO3的体积分数的体积分数混合气体的平均相对分子量混合气体的平均相对分子量平衡时混合气体的密度平衡时混合气体的密度90%0.005mol/L85.7%76.28g/L 在一定温度和压强下，将平均分子相对质量在一定温度和压强下

22、，将平均分子相对质量为为8.5的的N2和和H2的混合气体，充入密闭容器的混合气体，充入密闭容器中反应，达到平衡后，混合气体的平均分子中反应，达到平衡后，混合气体的平均分子量为量为10.0，则，则N2的转化率为的转化率为_。 30%练一练一 练练 将固体将固体NH4I置于密闭容器中，在某温度下发生下列置于密闭容器中，在某温度下发生下列反应反应 NH4I(s) NH3(g)+HI(g) 2HI(g) H2(g)+I2(g) 当反应达到平衡时，当反应达到平衡时，c(H2)=0.5mol/L，c(HI)=4mol/L，则则NH3的浓度为（的浓度为（ ） A. 3.5mol/L B. 4mol/L C. 4.5mol/L D. 5mol/L D 一定条件下，在一定条件下，在2SO2+O2 2SO3的化学平衡体的化学平衡体系中，各物质的浓度分别是系中，各物质的浓度分别是2.0mol/L、0.8mol/L、2.4mol/L，则氧气在反应起始时的浓度可能是，则氧气在反应起始时的浓度可能是: （A）0.82mol/L (B)