平衡常数和平衡转化率讲稿.ppt

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1、平衡常数和平衡转化率第一页，讲稿共十九页哦一、化学平衡常数一、化学平衡常数 平衡常数的推导平衡常数的推导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c0(H2)c0(I2)c0(HI)H2I2HI10.010670.0119600.0018310.0031290.0176720.011350.00904400.003560.001250.0155930.011340.00751000.0045650.00073780.013544000.010690.0011410.0011410.008410I2(g)+H2(g)2HI(g)54.

2、554.654.4554.33根据表中的数据计算出平衡时根据表中的数据计算出平衡时 的值，并分析其中规律。的值，并分析其中规律。第二页，讲稿共十九页哦通过分析实验数据得出：通过分析实验数据得出：(1)温度不变温度不变时，时，为常数为常数 用用K表示表示,K=54.5；(2)常数常数K与与反应的反应的起始浓度大小起始浓度大小无关；无关；(3)常数常数K与与正向建立还是逆向建立平衡无关即与平衡建立的正向建立还是逆向建立平衡无关即与平衡建立的过过程无关。程无关。其它平衡体系的数据进行分析，都有类似的关系。其它平衡体系的数据进行分析，都有类似的关系。对于反应对于反应:aA+bB cC+dD 在一定温度

3、时，当一个可逆反应达到平衡状态时，在一定温度时，当一个可逆反应达到平衡状态时，生成物平衡浓度生成物平衡浓度的幂之积与反应物平衡浓度的幂之积的比值是一个常数，的幂之积与反应物平衡浓度的幂之积的比值是一个常数，这个常数这个常数称为称为化化学平衡常数学平衡常数简称简称平衡常数。平衡常数。平衡常数一般有平衡常数一般有浓度平衡常数浓度平衡常数KC和和压强平衡常数压强平衡常数Kp两种。两种。第三页，讲稿共十九页哦 在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡状态时，在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡状态时，生成物生成物平衡浓度的幂之积与反应物平衡浓度的幂之积的比值是一个常平衡浓度的幂之积与反应物平衡浓度的幂之积

4、的比值是一个常数，数，这个常数称为这个常数称为浓度平衡常数，用浓度平衡常数，用KC表示。表示。1、浓度平衡常数、浓度平衡常数KC 对于反应对于反应:aA+bB cC+dD例如：合成氨反应：例如：合成氨反应：N2+3H2 2NH3 的浓度平衡的浓度平衡常数可表示常数可表示 为：为：高温高压高温高压催化剂催化剂第四页，讲稿共十九页哦练习：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学表达式：2SO2(g)+O2(g)2SO3 C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)催化剂催化剂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

5、表达式中！上两浓度平衡常数的单位分别是？上两浓度平衡常数的单位分别是？第第1个化学平衡常数个化学平衡常数KC的单位是：的单位是：L/mol;第第2个化学平衡常数个化学平衡常数KC的单位是：的单位是：mol/L;KC的单位与反应的化学方程式有关，由化学方程式决定，无的单位与反应的化学方程式有关，由化学方程式决定，无固定的单位。固定的单位。第五页，讲稿共十九页哦(1)、平衡常数、平衡常数KC 的表示与可逆反应的系数有关的表示与可逆反应的系数有关 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)1/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g)2NH3(g)N2(g)+3H2(g)NH3H2O(aq)NH4+(a

6、q)+OH-(aq)FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)第六页，讲稿共十九页哦(2)平衡常数平衡常数K KC C值的大小，可推断反应进行的程度。值的大小，可推断反应进行的程度。KC 值越大，值越大，表示反应表示反应进行的程度越大，进行的程度越大，反应物的反应物的转化率转化率越大；越大；KC 值越小，值越小，表示反应表示反应进行的程度越小，进行的程度越小，反应物的反应物的转化率越小。转化率越小。(1)平衡常数平衡常数K KC C与温度有关，与浓度无关与温度有关，与浓度无关，由由KC随温度的变随温度的变化可推断正反应是吸热反应还是放热。化可推

7、断正反应是吸热反应还是放热。若正反应是吸热反应若正反应是吸热反应,升高温度升高温度,KC 增大增大;若正反应是放热反应若正反应是放热反应,升高温度升高温度,KC 减少减少;(3)反应的平衡常数与反应可能进行的程度。反应的平衡常数与反应可能进行的程度。一般来说，反应一般来说，反应的平衡常数的平衡常数KC105，认为，认为正反应进行得较完全；正反应进行得较完全；KC 10-5则认为这个反应的则认为这个反应的正反应很难进行正反应很难进行(逆反应较完全）。见逆反应较完全）。见P47 表表2-2-1（2）平衡常数）平衡常数KC的性质的性质第七页，讲稿共十九页哦例如：例如：不同温度时，反应不同温度时，反应

8、:H2(g)+I2(g)2HI(g),的的浓度浓度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浓度平衡常数浓度平衡常数66.954.445.9 通过改变温度，平衡常数大小的变化趋势可以判断通过改变温度，平衡常数大小的变化趋势可以判断上可逆反应的上可逆反应的正方向是放热反应正方向是放热反应.第八页，讲稿共十九页哦 对于可逆反应对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)(3)在某温度下在某温度下，某时刻反应某时刻反应是否达平衡，可用该时刻产物的是否达平衡，可用该时刻产物的浓度幂的之积与反应物浓度幂之积的比即浓度幂的之积与反应物浓度幂之积的比即

9、浓度商浓度商QC与与KC比较大比较大小小来判断。来判断。QC kc，未达平衡，未达平衡，逆向进行逆向进行。QC=kc,达平衡，达平衡，平衡不移动平衡不移动。QC kc,未达平衡，未达平衡，正向移动。正向移动。第九页，讲稿共十九页哦 例题例题:高炉炼铁中发生的反应有高炉炼铁中发生的反应有:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g);H,=).第十页，讲稿共十九页哦4、平衡常数的计算、平衡常数的计算 例：对于反应例：对于反应2SO3(g)2SO2(g)+O2(g),若在若在一定温度下，将一定温度下，将2mol的的SO3(g)放入一体积为放入一体积为2L的密的密闭容器中，当达到平衡状态时，测得

10、闭容器中，当达到平衡状态时，测得O2(g)的物质的量的物质的量为为0.6mol,试求试求（1）此反应的浓度平衡常数。）此反应的浓度平衡常数。（2）求温度不变时）求温度不变时SO3(g)SO2(g)+1/2 O2(g),的浓度平衡常数。的浓度平衡常数。（3）若已知密闭容器中的总压为）若已知密闭容器中的总压为100KPa,求该反应求该反应的压强平衡常数。的压强平衡常数。第十一页，讲稿共十九页哦 练习：在某温度下，将练习：在某温度下，将H2(g)和和I2(g)各各0.1mol混合物充入混合物充入10L的密闭容器中，充分反应达到平衡时，测得的密闭容器中，充分反应达到平衡时，测得H2=0.0080mol

11、/L，求：反应的平衡常数，求：反应的平衡常数 对于可逆反应达到平衡后各物质的浓度变化关系，在对于可逆反应达到平衡后各物质的浓度变化关系，在计算中注意。计算中注意。（2）生成物：平衡浓度）生成物：平衡浓度=初始浓度初始浓度+转化浓度转化浓度 生成物生成物D:D=c0(D)+c(D)（3）各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中相）各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中相应的化学计量数之比。应的化学计量数之比。c(A):c(D)=a:d（1）反应物：平衡浓度）反应物：平衡浓度=初始浓度初始浓度-转化浓度；转化浓度；反应物反应物A:A=c0(A)-c(A)第十二页，讲稿共十九页哦二、平衡转化率

12、二、平衡转化率 用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观，常用用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观，常用平平衡转化率衡转化率来表示反应限度。来表示反应限度。对于可逆反应对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)反应物反应物A的平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：的平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：第十三页，讲稿共十九页哦(1)已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平衡转化率平衡转化率 例例1：对于反应：对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),若在若在一定温度下，将一定温度下，将0.1mol的的SO2(g)和和0.06mol O2(g

13、)注注入一体积为入一体积为2L的密闭容器中，当达到平衡状态时，测的密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中有得容器中有0.088mol的的SO3(g)试求在该温度下试求在该温度下（1）此反应的平衡常数。）此反应的平衡常数。（2）求）求SO2(g)和和O2(g)的平衡转化率。的平衡转化率。注：温度一定时，对于一个化学反应，平衡常数虽然一注：温度一定时，对于一个化学反应，平衡常数虽然一定，定，但不同的反应物的平衡转化率可能不同但不同的反应物的平衡转化率可能不同。不能脱离。不能脱离具体的反应物谈平衡转化率。具体的反应物谈平衡转化率。第十四页，讲稿共十九页哦练习、在密闭容器中，将练习、在密闭容器中，将

14、NO2加热到某温度时，可进加热到某温度时，可进行如下反应：行如下反应：2NO2 2NO+O2，在平衡时各物质在平衡时各物质的浓度分别是：的浓度分别是：NO2=0.06mol/L,NO=0.24mol/L,O2=0.12mol/L.试求：试求：（1）该温度下反应的）该温度下反应的平衡常数。平衡常数。（2）开始时）开始时NO2的浓度。的浓度。（3）NO2的转化率。的转化率。练习：在某温度下，将练习：在某温度下，将H2(g)和和I2(g)各各0.1mol混合物充入混合物充入10L的密闭容器中，充分反应达到平衡时，测得的密闭容器中，充分反应达到平衡时，测得H2=0.0080mol/L，求：，求：(1)

15、反应的平衡常数反应的平衡常数(2)其它条件不变，充入的其它条件不变，充入的H2(g)和和I2(g)各各0.2mol,求达平衡时求达平衡时各物质的平衡浓度。各物质的平衡浓度。第十五页，讲稿共十九页哦(2)已知平衡转化率和初始浓度求平衡常数已知平衡转化率和初始浓度求平衡常数例例2:反应反应SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g),若若在一定温度下，将物质的量浓度均为在一定温度下，将物质的量浓度均为2mol/L的的SO2(g)和和NO2(g)注入一密闭容器中，当达到平衡状注入一密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中态时，测得容器中SO2(g)的转化率为的转化率为60%，试求：，试求：在该

16、温度下。在该温度下。（1）此反应的浓度平衡常数。）此反应的浓度平衡常数。（2）若）若SO2(g)的初始浓度增大到的初始浓度增大到3mol/L,则它们的则它们的转化率变为多少？转化率变为多少？第十六页，讲稿共十九页哦练习练习2:已知某温度下反应已知某温度下反应:2NO2(g)N2O4(g)若若在体积为在体积为2L的密闭容器中充入的密闭容器中充入2mol的的NO2(g),达平衡达平衡时时NO2的转化率为的转化率为50%,求该温度下反应的浓度平衡常求该温度下反应的浓度平衡常数。若温度不变，当数。若温度不变，当NO2的初始为的初始为2mol/L时，时，NO2的的转化率为多少。转化率为多少。练习：对于反

17、应练习：对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),若若在一定温度下，将初始浓度为在一定温度下，将初始浓度为0.4mol/L的的SO2(g)和和1.0mol/LO2(g)混合注入一密闭容器中，当达到平衡混合注入一密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中状态时，测得容器中SO2(g)的转化率为的转化率为80%,试求在该试求在该温度下温度下（1）此反应的平衡常数。）此反应的平衡常数。（2）求）求SO2(g)、O2(g)、SO3(g)的平衡浓度。的平衡浓度。第十七页，讲稿共十九页哦（3）知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率。）知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率。例例3、在、在1200时测

18、得下列反应达平衡时时测得下列反应达平衡时,kc=2.25.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)。若反应从。若反应从CO2(g)和和H2(g)开始，且开始，且CO2(g)和和H2(g)的初始浓度的初始浓度分别为分别为A、B、C三种情况。试计算三种情况。试计算A情况下各物质情况下各物质的平衡浓度及的平衡浓度及CO2(g)和和H2(g)平衡转化率。平衡转化率。初始浓度初始浓度ABCCo(H2)mol/L0.01000.01200.0080Co(CO2)mol/L0.01000.01000.0100将根据将根据B、C组数据计算各物质的平衡浓度和平衡转化组数据计算各物质的平衡浓度和平衡转化率

19、率(),分析结果，得出什么结论？分析结果，得出什么结论？第十八页，讲稿共十九页哦练习练习3:在在2L的容器中充入的容器中充入 1mol CO和和 1mol H2O(g),发生反应：发生反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)800时反应达平衡时反应达平衡,若若k=1.求：求：（1）CO的平衡浓度和转化率。的平衡浓度和转化率。（2）若温度不变，上容器中充入）若温度不变，上容器中充入 的是的是1mol CO和和 2mol H2O(g)，CO和和H2O(g),的平衡浓度和转化率是的平衡浓度和转化率是多少。多少。（3）若温度不变，上容器中充入）若温度不变，上容器中充入 的是的是1mol CO和和 4mol H2O(g)，CO和和H2O(g),的平衡浓度和转化率是的平衡浓度和转化率是多少。多少。（4）若温度不变，要使）若温度不变，要使CO的转化率达到的转化率达到90%，在题，在题干的条件下还要充入干的条件下还要充入 H2O(g)物质的量为多少物质的量为多少。第十九页，讲稿共十九页哦