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1、第三节化学平衡,第二章 化学反应速率与化学平衡,化学平衡常数,【学习目标】,1、理解化学平衡常数的含义,3、能运用化学平衡常数进行计算,2、会运用化学平衡常数判断反应进行程度,【联想质疑】,怎样才能定量地描述化学反应的 限度？ 化学反应中反应物的转化程度会 受到哪些因素的影响？,【交流研讨】,根据下表数据计算平衡时 的值并分析其中规律：,54.5,54.6,54.45,54.33,c (HI),2,c(H2) c(I2), K,化学平衡常数,1、定义：,在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数。这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数）,
2、符号：K, K,化学平衡常数,实验测得：同一反应（如：aA+bB cC+dD） 在某温度下达到的化学平衡状态，平衡常数的表达式是：,2、表达式：,推导出平衡常数为：,由反应,其中c为各组分的平衡浓度，温度一定，K为定值。, K,化学平衡常数,3、意义：,（1）K值越大，表示反应进行的程度越大，反应物 转化率也越大。,定量的衡量化学反应进行的程度,（3）一般当K105 时，该反应进行得基本完全， K 10-5 时则认为该反应很难进行(逆反应较完全）,（2）K只受温度影响，而其它外界条件如： 浓度、 压强、催化剂等变化对其无影响。,如：N2(g)+O2(g)2NO(g) K=110-30 (298
3、K) 在298K时，N2和O2基本上没有进行反应，反之NO分解的逆反应在该温度下将几乎完全进行，平衡时NO实际上全部分解为N2和O2。,所以常温下用此反应固定氮气是不可能的。因此没有必要在该条件下进行实验，以免浪费人力物力。或者改变条件使反应在新的条件下进行比较好一些。, K,化学平衡常数, K,化学平衡常数,4、使用平衡常数应注意的问题,（1）必须指明温度，反应必须达到平衡状态,（2）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，K值不一定大,（3）在进行K值的计算时，固体不作考虑，表达式中 不需表达,一定温度下, K,化学平衡常数,4、使用平衡常数应注意的问题,（4）在进行K值
4、的计算时，稀溶液中的H2O的浓度 可不表达,一定温度下：, K,化学平衡常数,4、使用平衡常数应注意的问题,（5）平衡常数的表达式与方程式的书写有关,N2+3H2 2NH3,2NH3 N2+3H2,1/2N2+3/2H2 NH3,K1 = 1/K2 = K32,某温度下：, K,化学平衡常数,4、使用平衡常数应注意的问题,（6）多重平衡规则,若干方程式相加(减)，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积(商)。 例1: 2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g) K1 2NO2 (g) N2O4 (g) K2 2NO (g) +O2(g) N2O4 (g),K = K1 K2,C (s
5、) + CO2(g) 2CO(g) K C (s) + H2O (g) CO (g) + H2 (g) K1 CO (g) +H2O (g) CO2 (g) + H2 (g) K2, K,化学平衡常数,4、使用平衡常数应注意的问题,（6）多重平衡规则 若干方程式相加(减)，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积(商)。 例2:,K = K1/ K2, K,化学平衡常数,练习： 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),注意： 反应中的固体或纯溶剂不列入平衡常数的表达式中！, K,化学平衡常数,5、应用：,
6、(1)判断反应进行的程度 K 值越大，说明平衡体系中生成物所占比例越大， 正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物转化率越大；反之，就越不完全，转化率就 越小。 (2)利用K可判断反应的热效应 若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应； 若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。,通过改变温度，平衡常数大小的变化趋势可以 判断上面可逆反应的正方向是, K,化学平衡常数,放热反应, K,化学平衡常数,(3)计算转化率 依据起始浓度(或平衡浓度)和平衡常数可以计算平衡浓度(或起始浓度)，从而计算反应物的转化率。,5、应用：,K = C(CO2)C(H2) / C(CO)C(H2O) =
7、(2.0)(2.0) / 2.0(1-)2.0(1-) =2 / (1-)2 = 2.6 = 62 %,课堂 练习： 450K时往一空容器中通入氮N2和H2，反应达平衡后，测得C(N2)=3mol/L，C(H2)=9mol/L，C(NH3) =4 mol/L, 求K、N2和H2的起始浓度。,3 9 4,0,4,2 6,5 15,K= C(NH3)2/C(N2) (H2 ) 3 = 42/（393） =7.310-3, K,化学平衡常数,(4)判断平衡移动方向,（1）QCK ，反应向正方向进行,（2）QCK ，反应处于平衡状态,（3）QCK ，反应向逆方向进行,自学教材 P29-31，例1、例2
8、。, K,化学平衡常数, K,化学平衡常数,1、对于3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g)，反应的化学平衡常数表达式为（ ）,D,课堂练习,2、在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应： CO2(g) + H2(g)=CO(g) + H2O(g)，其化学平衡常数 K和温度t的关系如下表： 回答下列问题： （1）该反应的化学平衡常数表达式K= 。 （2）该反应为 反应（选填“吸热”、“放热”）。 （3）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是 。 A. 容器中压强不变 B. 混合气体中c(CO)不变 C. V正(H2)=V逆(H2O) D. c(CO2)=c(CO) （4）
9、某温度下，平衡浓度符合下式： c(CO2)c(H2) = c(CO)c(H2O)，试判断此时的温度为 。,吸热,BC,830,3、高炉炼铁中发生的基本反应如下: FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)Q。其平衡常数可表达为: K=c(CO2)/c(CO)，已知1100，K=0.263 (1)若平衡向右进行，高炉内CO2和CO的体积比值_，平衡常数K值_(填“增大”“减小”或“不变”) (2)1100时，测得高炉中c(CO2)=0.025mol/L，c(CO)=0.1mol/L，在这种情况下该反应是否处于平衡状态_(填“是”或“否”)，此时化学反应速率是V正_V逆(填“大于”、“小于
10、”或“等于”)，其原因是 。,增大,增大,否,大于,c(CO2)/c(CO)0.250.263，说明不是平衡状态，且向正反应方向进行,(5) K值大小标志反应能达到的最大限度, K值大，反应完全。,返 回,播 放,课堂小结：,(1) 平衡是有条件的、动态的。,(2) K不随起始浓度大而变。,(3) K与温度有关。,(4) K与方程式写法有关。,基本模式“三段式”,转化： mx nx px qx,平衡：a - mx b - nx px qx,基本关系,生成物：平衡浓度起始浓度转化浓度,反应物：平衡浓度起始浓度转化浓度,化学平衡的相关计算,转化率,化学平衡的相关计算,气体的平均分子量,化学平衡的相
11、关计算, 几点定律,a、如果保持P、T不变： 则气体的体积比等于物质的量之比，即 则气体的密度比等于摩尔质量之比，即 b、如果保持V、T不变： 则气体的压强比等于气体物质的量之比，即,在一定温度下,容积为20L的容器中充入2molSO2和1molO2发生反应： 2SO2 +O2 2SO3 ，达到平衡时，容器内气体压强为开始时的70%。试求： SO2的转化率 平衡时的O2浓度 SO3的体积分数 混合气体的平均相对分子量 平衡时混合气体的密度,例题常规计算,90%,0.005mol/L,85.7%,76.2,8g/L,在一定温度和压强下，将平均分子相对质量为8.5的N2和H2的混合气体，充入密闭容
12、器中反应，达到平衡后，混合气体的平均分子量为10.0，则N2的转化率为_。,30%,练一 练,将固体NH4I置于密闭容器中，在某温度下发生下列反应 NH4I(s) NH3(g)+HI(g) 2HI(g) H2(g)+I2(g) 当反应达到平衡时，c(H2)=0.5mol/L，c(HI)=4mol/L，则NH3的浓度为（ ） A. 3.5mol/L B. 4mol/L C. 4.5mol/L D. 5mol/L,D,例题连续平衡,一定条件下，在2SO2+O2 2SO3的化学平衡体系中，各物质的浓度分别是2.0mol/L、0.8mol/L、2.4mol/L，则氧气在反应起始时的浓度可能是: （A）
13、0.82mol/L (B) 02mol/L (C) 00.8mol/L (D) 无法确定,B,练一 练,在密闭容器中进行如下反应： X2（气）+Y2（气） 2Z2（气），已知X2、Y2、Z2的起始浓度0.1mol/L、0.3mol/L、0.2mol/L在一定条件下达到达平衡后,各物质的浓度可能为: A、Z2为0.3 mol/L B、Y2为0.35mol/L C、X2为0.2mol/L D、Z2为0.4mol/L,A B,练一 练,一定条件下,在容积为2L的密闭容器里加入一定物质的量A,发生如下反应并建立平衡: A(g) 2B(g) , 2B(g) C(g) + 2D(g) 测得平衡时各物质的量
14、浓度是: A=0.3mol/L, B=0.2mol/L, C= 0.05mol/L.最初向容器里加入A的物质的量是 ( ) A.0.5mol B.0.8mol C.0.9mol D.1.2mol,C,练一 练,例题极端假设法,在一定条件下，可逆反应 A2(g) + B2(g) 2C(g) 达平衡时，各物质的平衡浓度分别为c(A2) =0.5mol/L，c(B2) = 0.1mol/L，c(C) = 1.6mol/L 。若用a、b、c分别表示A2、B2、C的起始浓度，则： （1）a、b应满足的关系 （2）a、b的取值范围,a=b+0.4,0.4mol/La1.3mol/L 0mol/Lb0.9mol/L,