人教版化学选修四——化学平衡常数ppt课件.ppt

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1、（457.6）结论：结论：一定温度下，对于已达平衡的反应体系中，生成物以一定温度下，对于已达平衡的反应体系中，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化学计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量数为乘幂的浓度之积是个常数常数N2O4 2NO2 一、化一、化学平衡常数学平衡常数 1 1、定义、定义: : 在在一定温度一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度生成物浓度幂幂之之积积与与反应物浓度反应物浓度幂之积的幂之积的比值比值是一个常是一个常数，这个常数叫做该反应的化学平衡常数数，这个常数叫做该反应

2、的化学平衡常数 （简称平衡常数）。（简称平衡常数）。2 2、表达式及单位、表达式及单位 单位为单位为:(mol:(molL L-1-1) ) n n cp (C) c q(D) cm (A) c n(B) K =mA+nB pC+qD 注意：注意： c c 均为平衡时的浓度均为平衡时的浓度 该常数只与反应温度有关该常数只与反应温度有关 c c 均为平衡时的浓度均为平衡时的浓度 1 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中各溶质的浓度。溶质的浓度。纯固体、纯液体浓度，一般不出现纯固体、纯液体浓度，一般不出现在表达式中在表达式中 CaCO3(s) CaO

3、(s)+CO2(g) CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(l)K=c(CO2)K=c(CO)/(c(CO2) c(H2)Cr2O72-+H2O 2CrO4 2-+2H+ K=C2(CrO4 2-) C2(H+ )/C(Cr2O72-)二、书写平衡常数关系式的规则二、书写平衡常数关系式的规则非水溶液中的反应，非水溶液中的反应，如有水生成或有水如有水生成或有水参加反应，此时水参加反应，此时水的浓度不可视为常的浓度不可视为常数数例：例： N2 (g) + 3 H2 (g) 2NH3 (g) K1 = 1.60 10 5 1/2N2 (g) + 3/2 H2 (g) NH3 (g) K2 =

4、 3.87 10 2 K K1 1 K K2 2 ， K K1 1 = K= K2 22 22 2、同一反应，系数不同，、同一反应，系数不同，K K值不同值不同 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书写有关二、书写平衡常数关系式的规则二、书写平衡常数关系式的规则 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

5、：某温度下：3 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) )，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) )例例1: 2NO (g) + O2 (g) 2NO2 K1 2NO2 (g) N2O4 K2 2NO (g) +O2(g) N2O4 (g) K = K1 K2 二、书写平衡常数关系式的规则二、书写平衡常数关系式的规则练习练习: : C (s) + CO2(g) 2CO(g) K C (s) + H2O (g) CO (g) + H2 (g) K1 CO (g) +H2O (g) CO2 (g) + H

6、2 (g) K2 K = K1/K2一般来说，一般来说，K K 10105 5，认为，认为正反应进行得较完全正反应进行得较完全 K K 1010-5-5 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） 1010-5-5 K K 10105 5 认为是认为是可逆反应可逆反应如：如：N2(g)+O2(g) 2NO(g) K =110-30(298K)判断反应进行的程度判断反应进行的程度: :K K值越大，表示反应进行的程度越大，值越大，表示反应进行的程度越大， 反应物转化率也越大。反应物转化率也越大。三、化学平衡常数意义三、化学平衡常数意义 这这意味着意味着298K298K时

7、，时，N N2 2和和O O2 2基本上没有进行反应，基本上没有进行反应，反之反之NONO分解的逆反应在该温度下将几乎完全进行，分解的逆反应在该温度下将几乎完全进行，平衡时平衡时NONO实际上全部分解为实际上全部分解为N N2 2和和O O2 2。 平衡常数数值的大小，只能大致告诉我们一个可平衡常数数值的大小，只能大致告诉我们一个可逆反应的正向反应所进行的最大程度，逆反应的正向反应所进行的最大程度，并不能预示并不能预示反应达到平衡所需要的时间。反应达到平衡所需要的时间。即速率大，即速率大，K K值不一值不一定大定大; ; 如：如：2SO2(g)+O2=2SO3(g) 298K298K时时K K

8、很大，但由于速度太慢，常温时，几乎不发生反应。很大，但由于速度太慢，常温时，几乎不发生反应。三、化学平衡常数意义三、化学平衡常数意义 对于可逆反应对于可逆反应: :mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(gmA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g) )QC k ， 未未达平衡，逆向进行。达平衡，逆向进行。逆正 QC = k , 达平衡，平衡不移动。达平衡，平衡不移动。逆正逆正QC k , 未达平衡，正向进行。未达平衡，正向进行。)()()()(BcAcDcCcQnmqpC判断可逆反应是否达到平衡及反应方向判断可逆反应是否达到平衡及反应方向三、化学平衡常数意义三、化学平衡常数意义若升高

9、温度若升高温度, ,例：反应例：反应: :H H2 2(g)+I(g)+I2 2(g(g） 2HI(g) 2HI(g) H0H0, ,起起始始浓度相同，浓度相同，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平衡常数平衡常数66 .954.445.9K K 值增大；则正反应是吸热反应值增大；则正反应是吸热反应若升高温度若升高温度,K,K值减少；则正反应是放热反应值减少；则正反应是放热反应判断反应的判断反应的H H 三、化学平衡常数意义三、化学平衡常数意义(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

10、全。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。四、平四、平衡常数的计算衡常数的计算例例1:1:合成氨的反应合成氨的反应N N2 2+3H+3H2 22NH2NH3 3在某温度下各在某温度下各物质的浓度平衡是物质的浓度平衡是: : N N2 2=3mol=3molL L-1-1, , H H2 2=9mol=9molL L-1-1, , NH NH3 3 =4mol =4molL L-1-1求该反应的平衡常数和求该反应的平衡常数和N N2 2

11、、H H2 2的初始浓度的初始浓度。已知平衡浓度求平衡常数和初始浓度已知平衡浓度求平衡常数和初始浓度解：求平衡常数解：求平衡常数K KK Kc c=NH=NH3 3 2 2/(N/(N2 2HH2 2 3 3)=16/(3)=16/(39 93 3)=7.32)=7.321010-3-3 求求N N2 2、H H2 2的初始浓度。的初始浓度。N2+3H22NH3反应反应1 1摩尔摩尔N N2 2同时需同时需3molH3molH2 2生成生成2molNH2molNH3 3 N2+3H22NH3平衡平衡 3molL-19molL-14molL-1初始初始 (3+2)(9+6)0即：即：5150答答

12、:K=7.3210-3,初始初始N2、H2为为5、15molL-1。已知平衡浓度求平衡常数和初始浓度已知平衡浓度求平衡常数和初始浓度练习练习: :在某温度下在某温度下, ,将将H H2 2和和I I2 2各各0.10mol0.10mol的气态混合物充入的气态混合物充入 10L10L的密闭容器中的密闭容器中, ,充分反应充分反应, ,达到平衡后达到平衡后, ,测得测得C(HC(H2 2)=0.0080mol/L.)=0.0080mol/L.(1)(1)求该反应的平衡常数求该反应的平衡常数(2)(2)在上述温度下在上述温度下, ,该容器中若通入该容器中若通入H H2 2和和I I2 2蒸汽各蒸汽各

13、 0.20mol.0.20mol.试求达到化学平衡状态时各物质的浓度试求达到化学平衡状态时各物质的浓度. .H2 + I2 2HI解解(1)根据题意得根据题意得:平衡浓度平衡浓度mol/L: 0.0080 0.0080 0.0040 起始浓度起始浓度mol/L: 0.01 0.01 0K=C(HI)2C(H2)C(I2)=0.25解解(2)设设H2的消耗浓度为的消耗浓度为xH2 + I2 2HI平衡浓度平衡浓度mol/L: 0.02-x 0.02-x 2x起始浓度起始浓度mol/L: 0.02 0.02 0K=C(HI)2C(H2)C(I2)=0.25=(2x)2(0.02-x)2X=0.00

14、40mol/LC(H2)=c(I2)=0.016mol/LC(HI)=0.0080mol/L答答:略略反应物反应物A A的平衡转化率：的平衡转化率：%100)()(%100)%(00AcAAcAAAA的初始浓度的平衡浓度的初始浓度对于可逆反应对于可逆反应: mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g)%100%100)%(始平始初始的物质的量的平衡物质的量初始的物质的量nnnAAAA(2)(2)已知平衡常数和初始浓度求已知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及平衡浓度及转化率转化率例例2:2:在密闭容器中在密闭容器中, ,将将2.0molCO2.0molCO与与10molH10molH2 2O O

15、混合加热混合加热 到到800,800,达到下列平衡达到下列平衡: : CO(g)+H CO(g)+H2 2O(g) COO(g) CO2 2(g)+H(g)+H2 2(g) K=1.0(g) K=1.0 求求COCO转化为转化为COCO2 2的转化率的转化率. .解解: :设达到平衡时设达到平衡时COCO转化为转化为COCO2 2的物质的量为的物质的量为x,Vx,V为容器容积为容器容积 CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)起始浓度起始浓度: :2.0V10V0V0V2.0V平衡浓度平衡浓度: :2.0V10-xVxVxV2.0-xVK=c(CO2)c(H2)C(CO)C(H2O)

16、=1.0X=1.66CO转化为转化为CO2的转化率为的转化率为83%.答答:略略练习：练习：CO+HCO+H2 2O OH H2 2+CO+CO2 2此反应在此反应在773K773K时平衡常数时平衡常数K K=9=9，如反应开始时如反应开始时C(HC(H2 2O)=C(CO)=0.020molO)=C(CO)=0.020molL L-1-1 求求COCO的转化率的转化率解：设达到平衡时氢气的浓度为解：设达到平衡时氢气的浓度为X CO +H2OH2+CO2 初始初始0.02 0.02 00平衡时平衡时 0.02-x 0.02-x x xK=x/(0.02-x)2=9x/(0.02-x)=3x=0.015molL-1转化率转化率=(0.015/0.020)100=75