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.ppt

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1、20112011届高二选修（届高二选修（4 4）CAICAI第一章第一章 化学反应与能量化学反应与能量20112011年年9 9月月2626日日2-3 2-3 化学平衡化学平衡第四课时第四课时 化学平衡常数及其应用化学平衡常数及其应用六六.化学化学平衡平衡常数常数1.定义定义:是指在一定温度下是指在一定温度下,可逆反应无论从正反应开可逆反应无论从正反应开始始,还是从逆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也无论反应物起始浓度的大小,最后都能达到平衡最后都能达到平衡,这时各种生成物浓度的系数次方的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乘积除以各反应物浓度的系数 次

2、方的乘积所得的比值。次方的乘积所得的比值。它是个常数，用它是个常数，用K表示，例如：表示，例如：K=C（C）pC（D）q C（A）mC（B）nmA +nB pC +qD序序号号起始起始浓度浓度（mol/L）698.6K平衡平衡浓度浓度（mol/L）698.6K平衡时平衡时c0(H2)c0(I2)c0(HI)H2I2HI10.01070.012000.001830.003130.017720.01140.0090400.003560.001250.015630.01130.0075100.004570.000740.01354000.01070.001140.001140.0084154.575

3、4.6254.5854.61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。实例实例分析分析 I2(g)+H2(g)2HI(g)练习练习平衡常数表达式的平衡常数表达式的书写书写：2SO2+O2 2SO3 催化剂催化剂 高温高温 N2+3H2 2NH3 催化剂催化剂 高温、高压高温、高压 C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)SO2+1/2O2 SO3催化剂催化剂高温高温 CaCO3(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

4、（SO2）C（O2）K5=C(SO3)/C（SO2）C1/2（O2）K4=K52 K值大，表示正反应进行的程度大；值大，表示正反应进行的程度大；K值小，表示值小，表示 正反正反 应进行的程度小。一般来说，应进行的程度小。一般来说，K105时时,该反应进行得该反应进行得 较完全了较完全了;K 10-5时时 该反应的该反应的 正反应很难进行正反应很难进行,而逆而逆 反应进行得较完全反应进行得较完全。2.平衡平衡常数常数的意义：的意义：例如例如:N2(g)+O2(g)2NO(g)K=110-30(25)判断判断焓变焓变(H)的的符号符号: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,K 值

5、增大值增大;若正反应是放若正反应是放热反应热反应,升高温度升高温度,K值减小。值减小。判断判断反应进行的反应进行的程度程度:例如例如:反应反应:H2(g)+I2(g)2HI(g)起始浓度相同，起始浓度相同，平衡常数与温度的关系如下：平衡常数与温度的关系如下：45.954.466.9平衡常数平衡常数763K698K623K温度温度 H0Qc 称该反应的称该反应的浓度商浓度商。Qc V(逆逆),反应向正反应方向进行反应向正反应方向进行;Qc=K，V(正正)=V(逆逆),反应处于平衡状态反应处于平衡状态;Qc K，V(正正)V(逆逆),反应向逆方向进行。反应向逆方向进行。分析分析可逆反应：可逆反应：

6、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：在一定温度时，反应物与生成物的浓度如下关系：Qc=C（C）pC（D）q C（A）mC（B）n判断判断反应进行的反应进行的方向方向:3.应应注意注意的的问题问题：化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的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。浓度无关。固体和纯液体其浓度可看做常数，不必写出。固体和纯液体其浓度可看做常数，不必写出。分析分析化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。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。若方程式中各物若反应方向改变，则平衡常数

7、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。常数也会改变。同一反应，系数不同，同一反应，系数不同，K值不同值不同。K1 K2，K1=K22例如例如:N2(g)+3 H2(g)2NH3(g)K1 1/2N2(g)+3/2 H2(g)NH3(g)K24.化学化学平衡平衡常数常数的的应用应用。可以利用平衡常数的数值做标准，可以利用平衡常数的数值做标准，判断判断正在进行的可正在进行的可 逆反应逆反应是否是否平衡平衡及不平衡时向何方进行建立平衡。及不平衡时向何方进行建立平衡。化学平衡常数值的大小是可逆反应进行化学平衡常数值

8、的大小是可逆反应进行程度程度的的标志标志。它能够表示出可逆反应进行的完全程度。一个反应的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。量体现。思考思考与与交流交流 K与与K1、K2的关系如何？的关系如何？2NO(g)+O2(g)2NO2 K1 2NO2(g)N2O4 K2 2NO(g)+O2(g)N2O4(g

9、)KK=K1 K2例例1在某温度下在某温度下,将将H2和和I2各各0.10mol的气态混合物充入的气态混合物充入10L的密闭的密闭容器中容器中,充分反应充分反应,达到平衡后达到平衡后,测得测得c(H2)=0.008mol/L。(1)求反应的平衡常数。求反应的平衡常数。(2)在上述温度下在上述温度下,将将H2和和I2各各0.20mol的气态的气态混合物充入该密闭容器中混合物充入该密闭容器中,试求达到平衡时各物质的浓度。试求达到平衡时各物质的浓度。解解 (1)H2 +I2(g)2Hl(g)起始浓度（起始浓度（mol/L）0.010 0.010 0 变化浓度（变化浓度（mol/L）平衡浓度（平衡浓度

10、（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)起始浓度（起始浓度（mol/L）0.020 0.020 0 变化浓度（变化浓度（mol/L）n n 2n平衡浓度（平衡浓度（mol/L）0.020 n 0.020-n 2nK=C2(HI)/C(H2)C(I2)=(2n)2/(0.020-n)2=0.25,n=0.004mol/L,故故:C(H2)=C(I2)=0.016mol/L,C(HI)=0.008mol/L例例2在密闭容器中充入在密闭

11、容器中充入 2.0mol CO和和 10mol 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CO和和H2O（g）的）的 转化率。转化率。解解设体积为设体积为VL，CO消耗浓度为消耗浓度为X，H2O的消耗浓度为的消耗浓度为X。起始浓度（起始浓度（mol/L）2.0/V 10/V 0 0 变化浓度（变化浓度（mol/L）X X X X平衡浓度（平衡浓度（mol/L）2.0/V-X 10.0/V-X X X K=C(CO2)C(H2)/C(CO)C(H2O)=X2/(2.0/V-X)2=1.0 X=1.67Vmol

12、/L 故故:CO转化为转化为CO2的转化率为的转化率为 (1.67V/Vmol/L/2.0/Vmol/L)100%=83.5%H2O的转化率为的转化率为(1.67Vmol/L/10.0/Vmol/L)100%=16.7%变式变式练习练习1 PCl5的热分解反应如下：的热分解反应如下：写出反应的平衡常数表达式；写出反应的平衡常数表达式；已知某温度下，在容积为已知某温度下，在容积为10.0 L的密闭容器中充入的密闭容器中充入2.00 mol PCl5，达到平衡后，测得容器内，达到平衡后，测得容器内PCl3 的浓度为的浓度为0.150 molL。计算该温度下的平衡常数。计算该温度下的平衡常数。PCl

13、5（g）PCl3（g）+Cl2（g）。）。解解（1）PCl5（g）PCl3（g）+Cl2（g）。）。(2)PCl5（g）PCl3（g）+Cl2（g）起始浓度（起始浓度（mol/L）0.200 0 0 变化浓度（变化浓度（mol/L）平衡浓度（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)变式变式练习练习2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,=)。减小减小否否C（CO2）/C（CO）变式变式练习练习3（2011年年广东广东

14、增城增城6月三模月三模12题）汽车尾气净化中的题）汽车尾气净化中的 一个反应如下：一个反应如下：2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g)H746.8kJmol1，在恒容的密闭容器中，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反应达到平衡后，当改变其中一个条件X，Y随随X的变化，的变化，符合图中曲线的符合图中曲线的是（是（）。）。A当当X表示温度时，表示温度时，Y表示平衡常数表示平衡常数K B当当X表示温度时，表示温度时，Y表示表示CO的转化率的转化率 C当当X表示表示N2的物质的量时，的物质的量时，Y表示表示NO的转化率的转化率 D当当X表示表示NO的物质的量时，的物质的量

15、时，Y表示平衡常数表示平衡常数KD0 xy最新最新高考高考（2011安徽高考安徽高考9）电镀废液中）电镀废液中Cr2O72可通过下列可通过下列反应转化成铬黄反应转化成铬黄(PbCrO4)：Cr2O72（aq）+2Pb2（aq）+H2O（l）（l）2 PbCrO4（s）+2H（aq）Ht1，HX的生成反应是的生成反应是 反应（填反应（填“吸热吸热”或或“放热放热”）。）。（6）仅依据）仅依据K的变化，可以推断出：随着卤素原子核电荷数的的变化，可以推断出：随着卤素原子核电荷数的 增加，增加，_（选填字母）（选填字母）a.在相同条件下，平衡时在相同条件下，平衡时X2的转化率逐渐降低的转化率逐渐降低

16、b.X2与与H2反应的剧烈程度逐渐减弱反应的剧烈程度逐渐减弱 c.HX的还原性逐渐的还原性逐渐 d.HX的稳定性逐渐减弱的稳定性逐渐减弱3443 H2+I2 2HI9.3 1065.6 107 H2+Br2 2HBr4.2 10119.7 1012 H2+Cl2 2HCl1.9 10321.8 1036 H2+F2 2HFK(t2)K(t1)化学化学方程式方程式a d放热放热解析解析由题意知该反应是一个放热的可逆反应，升高由题意知该反应是一个放热的可逆反应，升高温度平衡向吸热的逆反应方向移动，依据平衡常数的温度平衡向吸热的逆反应方向移动，依据平衡常数的表达式：表达式：可知可知K应该减小，应该减小，A正确；正确；pH增大溶液碱性增强，增大溶液碱性增强，会中和溶液中会中和溶液中H，降低生成物浓度平衡向正方应方向，降低生成物浓度平衡向正方应方向移动，移动，Cr2O72的转化率会增大，的转化率会增大，B不正确；温度升不正确；温度升高，正、逆反应速率都增大，高，正、逆反应速率都增大，C错误；增大反应物错误；增大反应物Pb2的浓度，平衡向正方应方向移动，的浓度，平衡向正方应方向移动，Cr2O72的物质的量会减小，的物质的量会减小，D不正确。不正确。