化学平衡常数xf.ppt

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1、第二单元第二单元 化学反应的方向和限度化学反应的方向和限度我们知道，在一定条件下的可逆反应存我们知道，在一定条件下的可逆反应存在化学平衡状态。那么，当达到化学平在化学平衡状态。那么，当达到化学平衡状态时，究竟有多少反应物转化成了衡状态时，究竟有多少反应物转化成了生成物，平衡体系中各物质的浓度之间生成物，平衡体系中各物质的浓度之间是否有一定的关系？是否有一定的关系？请大家完成请大家完成 P48页的问题解决。页的问题解决。计算一定条件下，不同起始浓度的二氧化氮或四氧化计算一定条件下，不同起始浓度的二氧化氮或四氧化二氮进行反应，达到平衡后各物质平衡浓度之间的关系二氮进行反应，达到平衡后各物质平衡浓度

2、之间的关系.起始浓度平衡浓度平衡浓度关系c(NO2)c(N2O4)c(NO2)c(N2O4) c(N2O4) c(NO2)c(N2O4)c2(NO2)2.00X10-206.32X10-36.84X10-33.00X10-208.00X10-31.10X10-202.00X10-29.46X10-31.52X10-200.1002.28X10-28.86X10-22NO2(g) N2O4(g)1.0821.3751.6073.8861.71X X1021.72X X1021.70X X1021.70X X102如果反应物或生成物不止一种，情况又如如果反应物或生成物不止一种，情况又如何呢？如在一

3、定条件下，可逆反应何呢？如在一定条件下，可逆反应 H2 (g) + I2(g) 2HI (g) ，起始以及平衡时各，起始以及平衡时各物质的浓度如下表所示。他们的浓度间存物质的浓度如下表所示。他们的浓度间存在何种关系？在何种关系？ 讨论、小结：讨论、小结：即：一定温度下，达到即：一定温度下，达到平衡状态平衡状态时，生成物浓度时，生成物浓度的系数次方的乘积与反应物浓度系数次方的乘积的系数次方的乘积与反应物浓度系数次方的乘积之比为一之比为一常数常数。2NO2(g) N2O4(g)H2 (g) + I2(g) 2HI (g)是常数是常数是常数是常数问题：问题：请大家阅读教科书请大家阅读教科书P48关于

4、平衡常数的关于平衡常数的定义，并找出其中的关键词。定义，并找出其中的关键词。其中其中c为各组分的为各组分的平衡浓度平衡浓度，温度一定，温度一定，K为定值为定值。)()()()(BcAcDcCcKbadc 大量实验事实表明，对下列可逆反应：大量实验事实表明，对下列可逆反应： aA + bB cC + dD在在一定温度一定温度下，无论反应物的起始浓度如何，反应下，无论反应物的起始浓度如何，反应达到达到平衡状态平衡状态后，各物质的后，各物质的物质的量浓度物质的量浓度满足下面满足下面关系：关系：根据平衡常数的定义，请大家写出下列可逆反应根据平衡常数的定义，请大家写出下列可逆反应的平衡常数表达式。的平衡

5、常数表达式。2SO2+ O22SO32CO2 2COO2 N2+3H2 2NH3分析表分析表2-7数据，你能得出什么结论？数据，你能得出什么结论？（1）平衡常数表示反应进行的）平衡常数表示反应进行的程度程度，K值越大，表示反值越大，表示反应进行得越应进行得越完全完全。不表示反应的快慢，即速率大，。不表示反应的快慢，即速率大，K值不值不一定大。一定大。T373473573673773K3.3510109 91.0010107 72.4510105 51.8810104 42.9910103 3（2）平衡常数和）平衡常数和温度温度有关，必须指明温度，而与浓度、有关，必须指明温度，而与浓度、压强压强

6、 。分析表分析表2-8中的数据，你能得出什么结论？中的数据，你能得出什么结论？N2+3H2 2NH3H0的平衡常数与温度的关系的平衡常数与温度的关系无关无关（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。)H(c)N( c)NH(cK232321)NH(c)H(c)N(cK322322)H(c)N(c)NH( cK/22322133K1 = 1/K2在某温度下：在某温度下：N2+3H2 2NH32NH3 N2+3H2 N2 + H2 NH31232= K32（4）在使用平衡常数时，）在使用平衡常数时，固体、稀溶液中的水固体、稀溶液中的水可视为定可视为定值

7、，在表达式中不用写出。值，在表达式中不用写出。)H(c)OH(cK2424Fe3O4(s) + 4H2(g) 高温高温3Fe(s) + 4H2O(g) )()()(2722242OCrcHcCrOcKCr2O72- + H2O2CrO42- + 2H+ COCO2 2(g)+H(g)+H2 2(g) CO(g)+H(g) CO(g)+H2 2O(l)O(l) 小小 结结（2）平衡常数只和）平衡常数只和温度温度有关，与浓度、压强无关。有关，与浓度、压强无关。（1）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

8、定大。（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。（4）在使用平衡常数时，固体、稀溶液中的水可视）在使用平衡常数时，固体、稀溶液中的水可视为定值，在表达式中不用写出。为定值，在表达式中不用写出。 K值的大小，表示在一定温度下，反应达到平衡值的大小，表示在一定温度下，反应达到平衡时该反应进行的程度（反应的限度）。时该反应进行的程度（反应的限度）。（1）K值越大，表明反应进行的程度越大；反之则越小。值越大，表明反应进行的程度越大；反之则越小。)()()()(BcAcDcCcKbadcaA + bB cC + dD（2）利用）利用K 值可判断某状态是否处于

9、平衡状态值可判断某状态是否处于平衡状态Qc K ，Qc K ，Qc K ，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，若某时刻时，反应物和生成物的浓度关系如下：下：（Qc叫该反应的浓度商）叫该反应的浓度商）v正正 v逆逆，反应处于平衡状态反应处于平衡状态v正正 v逆逆，反应向正方向进行反应向正方向进行v正正 v逆逆，反应向逆方向进行反应向逆方向进行Qc =练习练习2、1000 K时反应时反应C(s)2H2(g) CH4(g)的的K8.28107，当各气体物质的量浓度分，当各

10、气体物质的量浓度分别为别为H2：1molL1、CH4：5molL1时，时，上述反应上述反应()A正向移动正向移动 B逆向移动逆向移动 C达到平衡达到平衡 D不一定不一定A平衡转化率平衡转化率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 可逆反应在一定条件下达到平衡时，可逆反应在一定条件下达到平衡时，某一反应物的平衡转化率为：某一反应物的平衡转化率为：除了化学平衡常数外，还有没有其他方法除了化学平衡常数外，还有没有其他方法能用来表示化学反应进行的程度呢？能用来表示化学反应进行的程度呢？平衡转化率的意义：能表示在一定温度和

11、一定平衡转化率的意义：能表示在一定温度和一定起始浓度下反应进行的限度。起始浓度下反应进行的限度。【例【例1】某温度下，向某温度下，向10L真空容器中注入真空容器中注入1.00 mol H2(g) 和和 1.00 mol I2(g)，反应平，反应平衡后衡后I2(g)的浓度为的浓度为0.020 0 molL-1。试求。试求该温度下该温度下 H2(g)+I2(g) 2HI(g)的平衡的平衡常数。常数。平衡常数和转化率的计算平衡常数和转化率的计算解：据题意可知，起始时解：据题意可知，起始时c(H2)=c(I2)=0.100molL-1，平衡时平衡时c(H2)=c(I2)=0.0200molL-1，生成

12、的，生成的c(HI) = 0.160molL-1H2(g) + I2(g) 2HI(g)起始时各物质的浓度起始时各物质的浓度/molL-10.100 0.100 0变化的各物质的浓度变化的各物质的浓度/molL-1平衡时各物质的浓度平衡时各物质的浓度/molL-10.0800 0.0800 0.160 0.0200 0.0200 0.160 K =(0.160)2(0.0200)2= 64.0 c2(HI) c(H2) c(I2)=答：平衡常数为答：平衡常数为64.0。 平衡常数和转化率的计算平衡常数和转化率的计算【例【例2】在一密闭容器中，在一密闭容器中，CO与与H2O混合混合加热到加热到8

13、00达到下列平衡：达到下列平衡：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) K=1.00若反应开始时若反应开始时CO和和H2O的浓度都为的浓度都为0.200 molL-1 ，求达到平衡时，求达到平衡时CO转化为转化为CO2转化转化率是多少？率是多少？平衡常数和转化率的计算平衡常数和转化率的计算 c(平平)/molL-1 0.200 x 0.200 x x x 解得: x = 0.100 解：设平衡时解：设平衡时CO2和和H2的浓度为的浓度为x molL-1K =x2 (0.200 x)2CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)c(始始) /molL-1 0.200 0

14、.200 0 0c(转转)/molL-1 x x x x= 1.00c(CO2) c(H2) c(CO) c(H2O)=平衡常数和转化率的计算平衡常数和转化率的计算答:平衡时平衡时CO转化为转化为CO2转化率转化率是50% 。 = 100%= 50% 0.1000.200平衡常数和转化率的计算平衡常数和转化率的计算 850K时，在一密闭容器中充入一定量的时，在一密闭容器中充入一定量的SO2和和O2，当反应达到平衡后测得：，当反应达到平衡后测得：SO2、O2和和SO3的浓度的浓度分别为分别为6.010-3 molL-1 、8.010-3 molL-1 和和 4.410-2 molL-1。计算：。

15、计算：（1）该温度下反应）该温度下反应 的平的平衡常数。衡常数。（2）达平衡状态时，）达平衡状态时， SO2的转化率。的转化率。2SO2+O2 2SO3平衡常数和转化率的计算平衡常数和转化率的计算例：高炉炼铁中发生的基本反应如下例：高炉炼铁中发生的基本反应如下: FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)。其平衡常数可表达为。其平衡常数可表达为: K=c(CO2)/c(CO)，已知，已知1100，K=0.263 (1)1100时，若反应向右进行，高炉内时，若反应向右进行，高炉内CO2和和CO的体的体积比值积比值_，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)=0.025molL-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