选修4《化学反应速率和化学平衡》-第3节-化学平衡(4)-化学平衡常数及其应用

六.化学平衡常数1.定义:是指在一定温度下,可逆反应无论从正反应开始,还是从逆反应开始,也无论反应物起始浓度的大小,最后都能达到平衡,这时各种生成物浓度的系数次方的乘积除以各反应物浓度的系数次方的乘积所得的比值。它是个常数，用K表示，例如：K=

[C（C）]p×[C（D）]q

[C（A）]m×[C（B）]nmA+nBpC+qD第一页第二页，共19页。序号起始浓度（mol/L）698.6K平衡浓度（mol/L）698.6K平衡时c0(H2)c0(I2)c0(HI)[H2][I2][HI]10.01070.012000.001830.003130.017720.01140.0090400.003560.001250.015630.01130.0075100.004570.000740.01354000.01070.001140.001140.0084154.5754.6254.5854.61根据表中的数据计算出平衡时的值，并分析其中规律。[实例分析]I2(g)+H2(g)2HI(g)第二页第三页，共19页。[练习]平衡常数表达式的书写：④

2SO2+O22SO3催化剂高温③

N2+3H22NH3催化剂高温、高压

②

C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)⑤

SO2+1/2O2SO3催化剂高温

①CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)K1=C(CO2)K3=C2(NH3)/C（N2）·C3（H2）K2=C(CO)·C（H2）/C（H2O）K4=C2(SO3)/C2（SO2）·C（O2）K5=C(SO3)/C（SO2）·C1/2（O2）K4=K52第三页第四页，共19页。K值大，表示正反应进行的程度大；K值小，表示正反应进行的程度小。一般来说，K>105时,该反应进行得较完全了;K＜10-5时该反应的正反应很难进行,而逆反应进行得较完全。2.平衡常数的意义：例如:N2(g)+O2(g)

2NO(g)K=1×10-30(25℃

)②判断焓变(△H)的符号:若正反应是吸热反应,升高温度,K值增大;若正反应是放热反应,升高温度,K值减小。①判断反应进行的程度:例如:反应:H2(g)+I2(g)2HI(g)起始浓度相同，平衡常数与温度的关系如下：45.954.466.9平衡常数763K698K623K温度△△H<0第四页第五页，共19页。Qc称该反应的浓度商。Qc<K，V(正)>V(逆),

反应向正反应方向进行;Qc

=K，V(正)=V(逆),反应处于平衡状态;Qc

>K，V(正)<V(逆),反应向逆方向进行。[分析]可逆反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，在一定温度时，反应物与生成物的浓度如下关系：Qc

=

[C（C）]p×[C（D）]q

[C（A）]m×[C（B）]n③判断反应进行的方向:第五页第六页，共19页。3.应注意的问题：①化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。②固体和纯液体其浓度可看做常数，不必写出。

[分析]化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变。若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，尽管是同一个反应，平衡常数也会改变。③同一反应，系数不同，K值不同。K1

K2

，K1=K22例如:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)K1

1/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g)K2第六页第七页，共19页。4.化学平衡常数的应用。②可以利用平衡常数的数值做标准，判断正在进行的可逆反应是否平衡及不平衡时向何方进行建立平衡。①化学平衡常数值的大小是可逆反应进行程度的标志。它能够表示出可逆反应进行的完全程度。一个反应的K值越大，说明平衡时生成物的浓度越大，反应物的浓度越小，反应物转化率也越大。可以说，化学平衡常数是一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现。第七页第八页，共19页。[思考与交流]K与K1、K2的关系如何？

2NO(g)+O2(g)2NO2

K1

2NO2(g)N2O4

K22NO(g)+O2(g)N2O4(g)KK=K1×K2第八页第九页，共19页。[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(H2)=0.008mol/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。[解](1)H2+I2(g)2Hl(g)①起始浓度（mol/L）0.010

0.010

0②变化浓度（mol/L）③平衡浓度（mol/L）K=C2(HI)/[C(H2)×C(I2)]=(0.004)2/(0.008×0.008)=0.250.0020.0080.0020.0040.0040.008(2)H2+I2(g)2Hl(g)①起始浓度（mol/L）0.020

0.020

0②变化浓度（mol/L）nn2n③平衡浓度（mol/L）0.020–n0.020-n2nK=C2(HI)/[C(H2)×C(I2)]=(2n)2/(0.020-n)2=0.25,n=0.004mol/L,故:C(H2)=C(I2)]=0.016mol/L,

C(HI)=0.008mol/L第九页第十页，共19页。[例2]在密闭容器中充入2.0molCO和10molH2O(g),发生反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)800℃时反应达平衡,若K=1。求CO和H2O（g）的转化率。[解]设体积为VL，CO消耗浓度为X，H2O的消耗浓度为X

。①起始浓度（mol/L）2.0/V

10/V

00②变化浓度（mol/L）XXXX③平衡浓度（mol/L）2.0/V-X

10.0/V-X

XXK=[C(CO2)×C(H2)]/[C(CO)×C(H2O)]=X2/(2.0/V-X)2=1.0X=1.67Vmol/L故:CO转化为CO2的转化率为(1.67V/Vmol/L/2.0/Vmol/L)×100%=83.5%H2O的转化率为(1.67Vmol/L/10.0/Vmol/L)×100%=16.7%

第十页第十一页，共19页。[变式练习1]PCl5的热分解反应如下：

⑴写出反应的平衡常数表达式；⑵已知某温度下，在容积为10.0L的密闭容器中充入2.00molPCl5，达到平衡后，测得容器内PCl3

的浓度为0.150mol·L。计算该温度下的平衡常数。PCl5（g）PCl3（g）+Cl2（g）。[解]（1）PCl5（g）PCl3（g）+Cl2（g）。(2)PCl5（g）PCl3（g）+Cl2（g）①起始浓度（mol/L）0.20000②变化浓度（mol/L）③平衡浓度（mol/L）0.150

0.150

0.150

0.150

0.150

0.050

=(0.150×0.150)/0.050=0.450(mol/L)第十一页第十二页，共19页。

[变式练习2]高炉炼铁中发生的反应有:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g);△H<0(1)该反应的浓度平衡常数表达式K

=

;(2)已知1100℃时,K

=0.263.温度升高,化学平衡移动后达到新的平衡,平衡常数K

_____(填增大,

减小或不变).(3)1100℃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态_____(填是或否),此时反应速率是V正________V逆(填>,<,=)。减小否＞C（CO2）/C（CO）第十二页第十三页，共19页。[变式练习3]（2011年广东增城6月三模12题）汽车尾气净化中的一个反应如下：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)△H＝－746.8kJ·mol－1，在恒容的密闭容器中，反应达到平衡后，当改变其中一个条件X，Y随X的变化，符合图中曲线的是（）。

A．当X表示温度时，Y表示平衡常数KB．当X表示温度时，Y表示CO的转化率C．当X表示N2的物质的量时，Y表示NO的转化率D．当X表示NO的物质的量时，Y表示平衡常数KD0

xy第十三页第十四页，共19页。[最新高考]（2011·安徽高考9）电镀废液中Cr2O72－可通过下列反应转化成铬黄(PbCrO4)：Cr2O72－（aq）+2Pb2＋（aq）+H2O（l）（l）2PbCrO4（s）+2H＋（aq）ΔH<0该反应达平衡后，改变横坐标表示的反应条件，下列示意图正确的是（）。A第十四页第十五页，共19页。[最新高考]（2011·北京高考12）已知反应：2CH3COCH3(l)CH3COCH2COH(CH3)2(l)。取等量CH3COCH3，分别在0℃和20℃下，测得其转化分数随时间变化的关系曲线（Y－t）如下图所示。下列说法正确的是（）。A.b代表0℃下CH3COCH3的Y－t曲线B.反应进行到20min末，H3COCH3的C.升高温度可缩短反应达平衡的时间并能提高平衡转化率D.从Y=0到Y=0.113，CH3COCH2COH(CH3)2的D先拐先平衡第十五页第十六页，共19页。[最新高考4](2011·北京高考25，12分)在温度t1和t2下，X2(g)和H2反应生成HX的平衡常数如下表：（1）已知t2>t1，HX的生成反应是

反应（填“吸热”