化学平衡常数(教育精品).ppt

阅读课本阅读课本29表格，你能得出什么结论？表格，你能得出什么结论？一定温度下，对于一定温度下，对于已达平衡已达平衡的反应体系中，生成物以的反应体系中，生成物以它的化学计量数为乘幂的浓度之积除以反应物以它的它的化学计量数为乘幂的浓度之积除以反应物以它的化学计量数为乘幂的浓度之积是个常数。化学计量数为乘幂的浓度之积是个常数。1、定义：、定义：七、化学平衡常数：七、化学平衡常数：2、平衡常数的数学表达式及单位：、平衡常数的数学表达式及单位：对于一般的可逆反应对于一般的可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)c(C)pc(D)q c(A)mc(B)n K=浓度的单位为浓度的单位为molL-1 K的单位为的单位为(molL-1)n；其中其中c为各组分的为各组分的平衡浓度平衡浓度 化学平衡常数只化学平衡常数只与温度有关与温度有关，而与反应物或生成物的，而与反应物或生成物的浓度无关浓度无关。注意：注意：1、化学平衡关系式中只包括、化学平衡关系式中只包括气态气态物质和物质和溶液溶液中各溶质的浓度。反应中有中各溶质的浓度。反应中有固体固体和纯液体和纯液体参加，它们的浓度是固定不变的，参加，它们的浓度是固定不变的，例：例：CaCOCaCO3 3(s)(s)CaO(s)+COCaO(s)+CO2 2(g)(g)K=c(CO2)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、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。有自己的平衡常数关系式及相应的平衡常数。例例:N:N2 2(g)+3 H(g)+3 H2 2(g)2NH(g)2NH3 3(g)(g)K K1 1=1.60 =1.60 10 10 5 5 1/2N 1/2N2 2(g)+3/2 H(g)+3/2 H2 2(g)NH(g)NH3 3(g)(g)K K2 2=3.87 =3.87 10 10 2 2K1 K2，K1=K22 3、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)，总反应的平衡常数等于分步平衡常数之积，总反应的平衡常数等于分步平衡常数之积(商商)例：例：2NO(g)+O2NO(g)+O2 2(g)2NO(g)2NO2 2 K K1 1 2NO 2NO2 2(g)N(g)N2 2O O4 4 K K2 2 2NO(g)+O 2NO(g)+O2 2(g)N(g)N2 2O O4 4(g)(g)K=KK=K1 1 K K2 2 3、平衡常数的意义、平衡常数的意义（1）平衡常数的数值大小可以判断反应进行的程度，估计反应）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。的可能性。例如：例如：N N2 2(g)+O(g)+O2 2(g)(g)2NO(g)2NO(g)K K=1=1 1010-30 -30 (298K)(298K)298K298K时，时，N N2 2和和O O2 2基本上没有进行反应，反之平衡时基本上没有进行反应，反之平衡时NONO几乎全部几乎全部分解为分解为N N2 2和和O O2 2。K值越大，正向反应进行的程度越大。值越大，正向反应进行的程度越大。（2）平衡常数数值大小，只能大致反映一个可逆反应的正向）平衡常数数值大小，只能大致反映一个可逆反应的正向反应进行的最大程度，反应进行的最大程度，并不能预示反应达到平衡所需要的时间。并不能预示反应达到平衡所需要的时间。例如：例如：2SO2SO2 2(g)+O(g)+O2 2 2SO2SO3 3(g)298K(g)298K时时K K很大，但由于速度太很大，但由于速度太慢，常温时，几乎不发生反应。慢，常温时，几乎不发生反应。一般：一般：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（3）利用）利用K值可判断某状态是否处于平衡状态值可判断某状态是否处于平衡状态 QK，V正正V逆，反应向正方向进行逆，反应向正方向进行QK，V正正V逆，反应处于平衡状态逆，反应处于平衡状态QK，V正正V逆，反应向逆方向进行逆，反应向逆方向进行则：则：如某温度下，可逆反应如某温度下，可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)平衡常数为平衡常数为K，若某时刻时，反应物和生成物的浓度关系如下：，若某时刻时，反应物和生成物的浓度关系如下：（4）利用温度改变时）利用温度改变时K值的变化可判断反应的热效应值的变化可判断反应的热效应若升高温度，若升高温度，K增大，则正反应为吸热反应；增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，若升高温度，K减小，则正反应为放热反应。减小，则正反应为放热反应。4、平衡常数的计算、平衡常数的计算创新创新P21【例题例题1】教材教材P2930【例题例题1、2】讨论讨论：（2011福建）福建）25时时，在含有，在含有Pb2、Sn2的某溶液中，的某溶液中，加入加入过过量金属量金属锡锡（Sn），），发发生反生反应应：Sn（s）Pb2（aq）Sn2（aq）Pb（s），），体系中体系中c（Pb2）和）和c（Sn2）变变化化关系如右关系如右图图所示。所示。下列判断正确的是（下列判断正确的是（）A往平衡体系中加入金属往平衡体系中加入金属铅铅后，后，c（Pb2）增大）增大B往平衡体系中加入少量往平衡体系中加入少量Sn（NO3）2固体后，固体后，c（Pb2）变变小小C升高温度，平衡体系中升高温度，平衡体系中c（Pb2）增大，）增大，说说明明该该反反应应H0D25时时，该该反反应应的平衡常数的平衡常数K2.22、（、（2012海南）海南）已知已知A(g)+B(g)C(g)+D(g)反反应应的平衡常数的平衡常数0.40.61.01.11.7平衡常数平衡常数12001000830900700|温度温度/回答下列回答下列问题问题：(1)该该反反应应的平衡常数表达式的平衡常数表达式K=，H 0；(2)830时时，向一个，向一个5 L的密的密闭闭容器中充入容器中充入0.20mol的的A和和0.80mol的的B，如反，如反应应初始初始6s内内A的平均反的平均反应应速率速率v(A)=0.003 molL-1s-1。则则6s时时c(A)=molL-1，C的物的物质质的量的量为为 mol；若反；若反应经应经一一段段时间时间后，达到平衡后，达到平衡时时A的的转转化率化率为为 ，如果，如果这时这时向向该该密密闭闭容器容器中再充入中再充入1 mol氩氩气，平衡气，平衡时时A的的转转化率化率为为 ；(3)判断判断该该反反应应是否达到平衡的依据是否达到平衡的依据为为 (填正确填正确选项选项前的字母前的字母)：a压压强强不随不随时间时间改改变变 b.气体的密度不随气体的密度不随时间时间改改变变 c.c(A)不随不随时问时问改改变变 d.单单位位时间时间里生成里生成c和和D的物的物质质的量相等的量相等 (4)1200时时反反应应C(g)+D(g)A(g)+B(g)的平衡常数的值为的平衡常数的值为 。和温度的关系如下：和温度的关系如下：在在在在425425时，在时，在时，在时，在1L1L1L1L密闭容器中进行的反应密闭容器中进行的反应密闭容器中进行的反应密闭容器中进行的反应 HH2 2+I+I2 2 2HI 2HI达达达达到平衡，分别说明下列示意图所表示的涵义，由图中的事实可到平衡，分别说明下列示意图所表示的涵义，由图中的事实可到平衡，分别说明下列示意图所表示的涵义，由图中的事实可到平衡，分别说明下列示意图所表示的涵义，由图中的事实可以说明化学平衡具有哪些特征。以说明化学平衡具有哪些特征。以说明化学平衡具有哪些特征。以说明化学平衡具有哪些特征。1molH21mol I22mol HI相当相当相当相当等效等效等效等效化学平衡的建立，与化学反应的途径无关。到达某种条件下的化学平衡的建立，与化学反应的途径无关。到达某种条件下的同一平衡状态有多种实现方式。同一平衡状态有多种实现方式。等等 效效 平平 衡衡等效平衡：等效平衡：在在相同的条件相同的条件下通过不同的途径，达到的相同的下通过不同的途径，达到的相同的 平衡状态。平衡状态。（1 1）相同条件：）相同条件：恒温、恒容或恒温、恒压恒温、恒容或恒温、恒压（2 2）不同途径：）不同途径：（3 3）两平衡等效的标志：）两平衡等效的标志：达到平衡时，各组分的含量（物质的达到平衡时，各组分的含量（物质的量分数、质量分数、体积分数等）均对应相等。量分数、质量分数、体积分数等）均对应相等。正向建立：只加反应物；正向建立：只加反应物；逆向建立：只加生成物；逆向建立：只加生成物；中间建立：反应物、生成物同时加入；中间建立：反应物、生成物同时加入；分批加入：反应一段时间再投料。分批加入：反应一段时间再投料。例：例：2SO2+O2 2SO3 恒温、恒容恒温、恒容起起 2 mol 1 mol 0起起 0 0 2 mol 等效等效起起 4 mol 2 mol 0 平衡右移平衡右移 V(SO3)%大于大于W%起起 0.5 mol _ _如如V(SO3)%均为均为W%现象现象结论：结论：对于反应前后对于反应前后气体总体积变化气体总体积变化气体总体积变化气体总体积变化的反应，在恒温恒容条件下，的反应，在恒温恒容条件下，若等价转换成相同状态同一边物质，两次物质的起始量对应相等，若等价转换成相同状态同一边物质，两次物质的起始量对应相等，则两平衡状态相同。则两平衡状态相同。起起 a b c 极端假设法：极端假设法：通过可逆反应的化学计量系数比换算成通过可逆反应的化学计量系数比换算成同一边的物质同一边的物质的物质的量。的物质的量。例：例：H2 +I2 2HI起起 2 mol 1 mol 0起起 4 mol 2 mol 0结论：结论：对于反应前后对于反应前后气体总体积不变气体总体积不变气体总体积不变气体总体积不变的反应，无论在恒温恒容下，的反应，无论在恒温恒容下，若等价转换成若等价转换成相同状态同一边物质，两次物质的相同状态同一边物质，两次物质的起始量之比起始量之比相等，则两平衡状态相同。相等，则两平衡状态相同。恒温、恒容恒温、恒容1 3 0A.1 3 1B.0.5 1.5 1C.0.5 1.5 0D.1 3 2N2 +3H2 2NH3A.1.5 4.5 0B.1 3 0C.0.5 1.5 0D.2 6 0a b ca+0.5cb+1.5c 0a+0.5c=1 b+1.5c=3 就与原平衡互为等效平衡就与原平衡互为等效平衡N2 +3H2 2NH3讨论：讨论：在一有催化剂、恒温、恒容的密闭容器中，在一有催化剂、恒温、恒容的密闭容器中，N2+3H2 2NH3已知加入已知加入1molN2和和3molH2，达平衡时，达平衡时NH3的体积分数为的体积分数为m%，若初，若初始分别加入下列各物质，始分别加入下列各物质，NH3的体积分数仍为的体积分数仍为m%的是（的是（）A.1molN2+3molH2+1molNH3 B.0.5molN2+1.5molH2+1molNH3C.0.5molN2+1.5molH2 D.1molN2+3molH2+2molNH3B例：例：2SO2+O2 2SO3 恒温、恒压恒温、恒压起起 2 mol 1 mol 0起起 0 0 2 mol 等效等效起起 4 mol 2 mol 0 起起 a b ca+c b+c/2 0结论：结论：在恒温恒压条件下，在恒温恒压条件下，不论反应前后气体总体积是否变化不论反应前后气体总体积是否变化不论反应前后气体总体积是否变化不论反应前后气体总体积是否变化的的反应，若等价转换成反应，若等价转换成相同状态同一边物质，两次物质的相同状态同一边物质，两次物质的起始量起始量之比相等，则两平衡状态相同。之比相等，则两平衡状态相同。讨论：讨论：在一个体积可变的密闭容器中，保持一定温在一个体积可变的密闭容器中，保持一定温度，进行以下反应，度，进行以下反应，H2(气气)+Br2(气气)HBr(气气)，已知加入已知加入1mol H2和和2molBr2时，达到平衡后生成时，达到平衡后生成amolHBr(见下表已知项见下表已知项)，在相同条件下，且保持，在相同条件下，且保持平衡时各组分的百分含量不变，对下列编号（平衡时各组分的百分含量不变，对下列编号（1）（3）的状态，填写表中空白：）的状态，填写表中空白：2a00.52(n-2m)(n-m)a（1）恒温、恒容条件下的）恒温、恒容条件下的等效平衡等效平衡（2）恒温、恒压条件下的）恒温、恒压条件下的等效平衡等效平衡转化为与原状态相同的物质，各物质的转化为与原状态相同的物质，各物质的 n 对应对应相等相等。转化为与原状态相同的物质，各物质的转化为与原状态相同的物质，各物质的 n 对应对应成比例成比例。转化为与原状态相同的物质，各物质的转化为与原状态相同的物质，各物质的 n 对应对应成比例成比例。对反应前后气体体积变化的反应对反应前后气体体积变化的反应对反应前后气体体积不变化的反应对反应前后气体体积不变化的反应小小小小 结结结结讨论讨论1：在等温、等容条件下，有下列气体反应：在等温、等容条件下，有下列气体反应：2A(g)+2B(g)C(g)+3D(g),现分别从两条途径建立平衡现分别从两条途径建立平衡：(1)A、B的起始浓度均为的起始浓度均为2mol/L；(2)C、D的起始浓度分别为的起始浓度分别为2mol/L和和6mol/L。(1)、(2)两途径最终两途径最终达到平衡时，下列叙述正确的是（达到平衡时，下列叙述正确的是（）A.体系体系内混合气体的百分组成相同内混合气体的百分组成相同B.体系内混合气体的百分组成不同体系内混合气体的百分组成不同C.体系内混合气体的平均分子量不同体系内混合气体的平均分子量不同D.(1)途径混合气体密度为途径混合气体密度为(2)途径混合气体密度为途径混合气体密度为1/2A D（12天津）天津）已知已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)；H=-197 kJ/mol向同温、同体向同温、同体积积的三个密的三个密闭闭容器中分容器中分别别充入气体：充入气体：(甲甲)2 mol SO2和和1 mol O2；(乙乙)1 mol SO2和和0.5 mol O2；(丙丙)2 mol SO3。恒温、恒容下反恒温、恒容下反应应达平衡达平衡时时，下列关系一定正确的是，下列关系一定正确的是（）A容器内容器内压压强强P：P甲甲P丙丙 2P乙乙 BSO3的的质质量量m：m甲甲m丙丙 2m乙乙 Cc(SO2)与与c(O2)之比之比k：k甲甲k丙丙 k乙乙 D反反应应放出或吸收放出或吸收热热量的数量的数值值Q：Q甲甲G丙丙 2Q乙乙讨论讨论2：讨论讨论3：某温度下，在一容某温度下，在一容积积可可变变的容器中，反的容器中，反应应2A（g）B（g）2C（g）达达到到平平衡衡时时，A、B和和C的的物物质质的的量量分分别别为为4mol、2mol和和4mol。保保持持温温度度和和压压强强不不变变，对对平平衡衡混混合合物物中三者的物中三者的物质质的量做如下的量做如下调调整，可使平衡右移的是（整，可使平衡右移的是（）A 均减半均减半 B 均加倍均加倍 C 均增加均增加1mol D 均减少均减少1molC两次平衡时两次平衡时各组分百分量、各组分百分量、c相同相同，n同比例变化同比例变化投料换算成相同物质表投料换算成相同物质表示时示时等比例等比例恒温恒压恒温恒压两次平衡时两次平衡时各组分百分量各组分百分量相同，相同，n、c同比例变化同比例变化投料换算成相同物质表投料换算成相同物质表示时示时等比例等比例恒温恒容恒温恒容(n(g)=0)两次平衡时两次平衡时各组分百分量、各组分百分量、n、c均相同均相同投料换算成相同物质表投料换算成相同物质表示时示时量相同量相同恒温恒容恒温恒容(n(g)0)结果结果等效条件等效条件条件条件 mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)小小小小 结结结结全等平衡全等平衡等比平衡等比平衡等比平衡等比平衡恒温恒压呢？恒温恒压呢？ADD1、将将3molA和和1molB放入恒温恒容的密闭容器中放入恒温恒容的密闭容器中,发生如下发生如下3A(g)+B(g)2C(g)+D(g)，达到平衡后，达到平衡后C的含量为的含量为 w%，若维持温度和体积不变，按下列若维持温度和体积不变，按下列4种配比投料，平衡后种配比投料，平衡后C的含量的含量仍为仍为 w%的是的是（）A.6mol A+2mol B B.3mol A+1mol B+2mol C C.1mol B+2mol C+1mol D D.2mol C+1mol D（6 2 0 0）（3 1 2 0）（3 2 0 0）（3 1 0 0）2、在一恒定的容器中充入在一恒定的容器中充入2 mol A和和1mol B 发生反应：发生反应：2A(g)+B(g)C(g)达到平衡后，达到平衡后，C的体积分数为的体积分数为W%，若维持容器的容积和温度不变，按起始，若维持容器的容积和温度不变，按起始物质的量物质的量A：0.6mol、B：0.3mol、C：1.4mol 充入容器，达充入容器，达到平衡后，到平衡后，C的体积分数仍为的体积分数仍为W%，则，则x的值为的值为（）A.只能为只能为2 B.只能为只能为3 C.可能是可能是2，也可能是，也可能是3 D.无法确定无法确定 C3、在一有催化剂、体积可变的密闭容器中，已知加入在一有催化剂、体积可变的密闭容器中，已知加入1molN2和和4mol H2反应达平衡时生成反应达平衡时生成a mol NH3，在同温，同压下保持平衡时，在同温，同压下保持平衡时各组分的体积分数不变，对以下各组分的体积分数不变，对以下-的状态，填写空白：的状态，填写空白：N2 +3H2 2NH3起起 1 4 0 a n(NH3)平平 1.5 6 0 _ _ _ 1 0.5a m g(g4m)_ _1.5a00.52g-8m(g-3m)a2体积体积N26体积体积H2大气大气4、在一定温度下，把在一定温度下，把2体积体积N2和和6体积体积H2通入一个带活塞的体积可通入一个带活塞的体积可变的容器中，活塞的一端与大气相通（如图所示）。容器中发生以变的容器中，活塞的一端与大气相通（如图所示）。容器中发生以下反应：下反应：N2+3H2 2NH3（放热），若达到平衡后，测得混合气（放热），若达到平衡后，测得混合气体的体积为体的体积为7体积。据此回答下列问题：体积。据此回答下列问题：（1）保持上述反应温度不变，设）保持上述反应温度不变，设a、b、c分别代表初始加入的分别代表初始加入的N2、H2和和NH3的体积，如果反应达到平衡时，各物质的百分含量和体积的体积，如果反应达到平衡时，各物质的百分含量和体积与上述平衡时完全相同，那么：与上述平衡时完全相同，那么：若若a=1，c=2，则，则b=。在此情况下，反应起始时将向。在此情况下，反应起始时将向_方方向进行。向进行。若需规定起始反应向逆方向进行，则若需规定起始反应向逆方向进行，则C的范围是的范围是 。（2）在上述装置中，若需控制平衡后混合气体为）在上述装置中，若需控制平衡后混合气体为6.5体积，则可采体积，则可采取的措施是取的措施是_理由是理由是 。