人教版化学选修四——化学平衡常数知识讲解.ppt

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1、（457.6）第一页，共21页。结论：一定温度下，对于已达平衡的反应体系中，生成物以结论：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它的化学计量数为乘幂的浓度(nngd)之积除以反应物以它之积除以反应物以它的化学计量数为乘幂的浓度的化学计量数为乘幂的浓度(nngd)之积是个常数之积是个常数N2O4 2NO2 第二页，共21页。一、化学一、化学(huxu)(huxu)平衡常数平衡常数 1 1、定义、定义(dngy):(dngy):在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积衡时，生成物浓度幂之积

2、与反应物浓度幂之积的比值的比值(bzh)是一个常数，这个常数叫做该反是一个常数，这个常数叫做该反应的化学平衡常数应的化学平衡常数 （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:(molL:(molL-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 第三页，共21页。1 1、化学平衡关系式中只包括气态物质和溶液中各溶质、化学平衡关系式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度。纯固体

3、、纯液体的浓度。纯固体、纯液体(yt)(yt)浓度，一般不出现浓度，一般不出现在表达式中在表达式中 CaCO3(s)CaO(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、书写二、书写(shxi)平衡常数关系式的规则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，如有水生成或有水参如有水生成或有水参加反应，此时水的浓加反应，此时水的浓度不可度不可(bk)视为常视为常数数第四页，共21页。例：例：N2(g

4、)+3 H2(g)2NH3(g)K1=1.60 10 5 1/2N2(g)+3/2 H2(g)NH3(g)K2=3.87 10 2 K K1 1 K K2 2 ，K K1 1=K=K2 22 22 2、同一、同一(tngy)(tngy)反应，系数不同，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平衡常数的表达式与方程式的书写(shxi)(shxi)有关有关二、书写二、书写(shxi)平衡常数关系式的规则平衡常数关系式的规则第五页，共21页。平衡常数的表达式与方程式的书写平衡常数的表达式与方程式的书写(shxi)(shxi)有关有关N2+3H2 2NH32NH3 N2+3H

5、21/2N2+3/2H2 NH3K1 =1/K2 =K32 某温度某温度(wnd)(wnd)下：下：第六页，共21页。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 常数常数(chngsh)(chngsh)等于分步平衡常数等于分步平衡常数(chngsh)(chngsh)之乘之乘积积(商商)例例1:2NO(g)+O2(g)2NO2 K11:2NO(g)+O2(g)2NO2 K1 2NO2(g)N2O4 2NO2(g)N2O4 K2K2 2NO(g)+O2(g)N2O4(g)K=K12NO(g)+O2(g)N2O4(g)K=K1 K2 K2

6、 二、书写二、书写(shxi)平衡常数关系式的规则平衡常数关系式的规则第七页，共21页。练习练习(linx):(linx):C C(s)(s)+CO2(g)CO2(g)2CO(g)K2CO(g)K C C(s)(s)+H2O H2O(g)(g)CO CO(g)(g)+H2(g)K1+H2(g)K1 CO CO(g)(g)+H2O+H2O(g)(g)CO2 CO2(g)(g)+H2(g)K2H2(g)K2 K=K1/K2 K=K1/K2第八页，共21页。一般来说，一般来说，K K 105105，认为正反应进行得较完全，认为正反应进行得较完全(wnqun)(wnqun)K K 10-5 10-5

7、认为认为 正反应很难进行（逆反应较完全正反应很难进行（逆反应较完全(wnqun)(wnqun)）10-5 K 105 10-5 K 105 认为是可逆反应认为是可逆反应如：如：N2(g)+O2(g)2NO(g)K=110-30(298K)判断反应进行判断反应进行(jnxng)(jnxng)的程度的程度:K:K值越大，表示反应进行值越大，表示反应进行(jnxng)(jnxng)的程度越大，的程度越大，反应物转化率也越大。反应物转化率也越大。三、化学三、化学(huxu)(huxu)平衡常数意义平衡常数意义 这意味着这意味着298K298K时，时，N N2 2和和O O2 2基本上没有进行反应，基本

8、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。第九页，共21页。平衡常数数值的大小，只能大致告诉我们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，一个可逆反应的正向反应所进行的最大程度，并不能预示反应达到平衡所需要的时间。即并不能预示反应达到平衡所需要的时间。即速率大，速率大，K值不一定大值不一定大;如：如：2SO2(g)+O2=2SO3(g)298K时时K很大，但由于速度太慢，常温很大，但由于速度太慢，常温(chngwn

9、)时，几乎不发生反应。时，几乎不发生反应。三、化学三、化学(huxu)(huxu)平衡常数意义平衡常数意义第十页，共21页。对于可逆反应对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)QC k，未达平衡，逆向进行。未达平衡，逆向进行。QC=k,达平衡，平衡不移动。达平衡，平衡不移动。QC k,未达平衡，正向进行。未达平衡，正向进行。判断可逆反应是否达到平衡判断可逆反应是否达到平衡(pnghng)(pnghng)及反应方向及反应方向三、化学三、化学(huxu)(huxu)平衡常数意义平衡常数意义第十一页，共21页。若升高若升高(shn o)(

10、shn o)温度温度,例：反应例：反应:H2(g)+I2(g:H2(g)+I2(g）2HI(g)H0,2HI(g)H0,起始起始(q sh)(q sh)浓度相同，平衡常数与温度的关系如下：浓度相同，平衡常数与温度的关系如下：温度温度623K698K763K平衡常数平衡常数66.954.445.9K K 值增大值增大(zn d)(zn d)；则正反应是吸热反应；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、化学平衡常数意义第十二页，共21页。(5)K值大小标志反应能达到的最大限度值大小标志反应

11、能达到的最大限度(xind),K值大，反应完全。值大，反应完全。小结小结(xioji)：(1)平衡平衡(pnghng)是有条件的、动态是有条件的、动态的。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。第十三页，共21页。四、平衡常数的计算四、平衡常数的计算(j sun)例例1:1:合成氨的反应合成氨的反应N2+3H2N2+3H2 2NH32NH3在某温度下在某温度下各物质的浓度平衡各物质的浓度平衡(pnghng)(pnghng)是是:N2=3molL-1,N2=3molL-1,H2=9molL-1,H2=9mol

12、L-1,NH3=4molL-1 NH3=4molL-1求该反应的平衡求该反应的平衡(pnghng)(pnghng)常数和常数和N2N2、H2H2的的初始浓度。初始浓度。已知平衡浓度已知平衡浓度(nngd)求平衡常数和初始浓度求平衡常数和初始浓度(nngd)第十四页，共21页。解：解：求平衡常数求平衡常数KKc=NH32/(N2H23)=16/(393)=7.3210-3 求求N2、H2的初始浓度的初始浓度(nngd)。N2+3H2 2NH3反应反应1摩尔摩尔N2同时需同时需3molH2生成生成2molNH3 N2+3H2 2NH3平衡平衡 3molL-19molL-14molL-1初始初始(3

13、+2)(9+6)0即：即：5150答答:K=7.3210-3,初始初始N2、H2为为5、15molL-1。第十五页，共21页。已知平衡浓度已知平衡浓度(nngd)求平衡常数和初始浓度求平衡常数和初始浓度(nngd)练习练习:在某温度下在某温度下,将将H2H2和和I2I2各各0.10mol0.10mol的气态混合物充入的气态混合物充入 10L10L的密闭的密闭(mb)(mb)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)=0.0080mol/L.C(H2)=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

14、器中若通入该容器中若通入H2H2和和I2I2蒸汽各蒸汽各 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.第十六页，共21页。H2 +I2 2HI解解(1)根据根据(gnj)题意得题意得: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的消耗的消耗(xioho)浓度为浓度为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=

15、C(HI)2C(H2)C(I2)=0.25=(2x)2(0.02-x)2X=0.0040mol/LC(H2)=c(I2)=0.016mol/LC(HI)=0.0080mol/L答答:略略第十七页，共21页。反应物反应物A A的平衡的平衡(pnghng)(pnghng)转化率：转化率：对于可逆反应对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)第十八页，共21页。(2)(2)已知平衡常数和初始浓度已知平衡常数和初始浓度(nngd)(nngd)求平衡浓度求平衡浓度(nngd)(nngd)及转化率及转化率例例2:2:在密闭容器中在密闭容器中,将将2.0molCO2.0molCO与与10mo

16、lH2O10molH2O混合加热混合加热 到到800,800,达到达到(d do)(d do)下列平衡下列平衡:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K=1.0 CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K=1.0 求求COCO转化为转化为CO2CO2的转化率的转化率.第十九页，共21页。解解:设达到平衡时设达到平衡时COCO转化为转化为CO2CO2的物质的量为的物质的量为x,Vx,V为容器为容器(rngq)(rngq)容积容积 CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始浓度起始浓度:2.0V10V0V0V2.0V平衡浓

17、度平衡浓度:2.0V10-xVxVxV2.0-xVK=c(CO2)c(H2)C(CO)C(H2O)=1.0X=1.66CO转化转化(zhunhu)为为CO2的转化的转化(zhunhu)率为率为83%.答答:略略第二十页，共21页。练习：练习：CO+H2OCO+H2O H2+CO2H2+CO2此反应在此反应在773K773K时平衡常数时平衡常数K=9K=9，如反，如反应开始时应开始时C(H2O)=C(CO)=0.020molL-1C(H2O)=C(CO)=0.020molL-1 求求COCO的转化率的转化率解：设达到解：设达到(d do)(d do)平衡时氢气的浓度为平衡时氢气的浓度为X X CO+CO+H2OH2O H2+CO2H2+CO2 初始初始0.020.02 0.02 0.02 0 00 0平衡时平衡时 0.02-x 0.02-x x x 0.02-x 0.02-x x xK=x/(0.02-x)2=9K=x/(0.02-x)2=9x/(0.02-x)=3x/(0.02-x)=3x=0.015molL-1x=0.015molL-1转化率转化率=(0.015/0.020)100=(0.015/0.020)100=75=75第二十一页，共21页。