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1、化学平衡常数,800，在4个1L的密闭容器中，分别通入不同物质的量CO,H2O(g),CO2和H2，经过足够长的时间后，如果这4个容器里的4种物质的浓度不再随时间的改变而改变，那么容器里的反应混合物就达到了化学平衡，计算 的比值,c(CO2)c(H2),c(CO)c(H2O),数据一：,1.0,0.98,1.0,1.0,课本31页表中的数据,分析数据一、二，你能得出那些规律？,通过分析实验数据得出： (1)温度不变时， 、 为常数，用 K表示, K =1、 K =48.74；,数据二：,思考：,c(CO2)c(H2),c(CO)c(H2O),(2)常数K与反应的起始浓度大小无关； (3)常数K
2、与正向建立还是逆向建立平衡无关，即与平衡 建立的过程无关。,1、定义：,一、化学平衡常数(符号为K),在一定温度时，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的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数。,数学表达式：,对于反应: mA+nB pC+qD,平衡常数的单位 浓度的单位为molL-1、K的单位为(molL-1)n；,当浓度的单位为 molL-1，称标准平衡常数，标准平衡常数不写单位。,2.书写平衡常数表达式的规则,（1）如果反应中有固体和纯液体参加，它们的浓度不应写在平衡关系式中，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。 如:CaCO3(s)
3、 CaO(s)+CO2(g),K=c(CO2),再如: 稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度也不必写在平衡关系式中，如：Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H+,K=c(CrO42-)2c(H+)2/c(Cr2O72-),又如：非水溶液中的反应，如有水生成或有水参加反应，此时水的浓度不可视为常数，必须表示在平衡关系式中。如C2H5OH+CH3COOH CH3COOC2H5+H2O K=c(CH3COOC2H5)c(H2O)/ c（C2H5OH）c（CH3COOH),（2）同一化学反应，可以用不同的化学反应式来表示，每个化学方程式都有自己的平衡常数关系式及相应的平衡常数。,例 N2 (
4、g) + 3 H2 (g) 2NH3 (g) K1 = 1.60 10 5 1/2N2 (g) + 3/2 H2 (g) NH3 (g) K2 = 3.87 10 2 K1 K2 ， K1 = K22,（4）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: 2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g) K1 2NO2 (g) N2O4 (g) K2 2NO (g) +O2(g) N2O4 (g) K = K1 K2,(3)同一化学反应,正、逆反应的平衡常数互为倒数,2NO2(g) 2NO(g) + O2(g) K2,例如: 2NO(g) + O2(
5、g) 2NO2(g) K1,K2 = 1/K1,练习：书写下列化学反应的平衡常数表达式：,(1)Fe3+(aq)+3H2O(l) Fe(OH)3(aq)+3H+(aq),(2)FeO(s) + CO(g) Fe(s) + CO2(g),(3)AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq),(4)Br2(aq)+H2O (l) H+(aq)+Br-(aq)+HBrO(aq),(5)CH3COOH(aq) CH3COO-(aq)+ H+(aq),(1)平衡常数K与温度有关，与浓度无关，由K随温度的变化可推断正反应是吸热反应还是放热。 若正反应是吸热反应,升高温度,K 增大;若正反应是放热反应,升高
6、温度,K 减小;,3.引入平衡常数K的意义,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正方向是放热反应.,(2)平衡常数K值的大小，可推断反应进行的程度。 K 值越大，表示反应进行的程度越大，反应物的转化率越大；K 值越小，表示反应进行的程度越小，反应物的转化率越小。,(3)反应的平衡常数与反应可能进行的程度。一般来说，反应的平衡常数K105，认为正反应进行得较完全；K 10-5则认为这个反应的正反应很难进行(逆反应较完全）。,(4)在某温度下，某时刻反应是否达平衡，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商Q与K比较大小来判断。,QC k， 未达平衡，逆向进行。
7、,QC = k, 达平衡，平衡不移动。,QC k, 未达平衡，正向移动。,（5）另外还有两点必须指出： 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，并不能预示反应达到平衡所需要的时间。如： 2SO2(g)+O2 2SO3(g) 298K时K很大，但由于速度太慢，常温时，几乎不发生反应。 平衡常数数值极小的反应，说明正反应在该条件下不可能进行，如: N2+O2 2NO K=10-30(298K)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。,用平衡常数来表示反应的限度有时不够直
8、观，常用平衡转化率来表示反应限度。,反应物A的平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：,二、有关化学平衡常数的计算,例题1：在某温度下，将H2(g)和I2(g)各0.1mol混合物充入10L的密闭容器中，充分反应达到平衡时，测得c(H2)=0.0080mol/L，求： (1)反应的平衡常数 (2)其它条件不变，充入的H2(g)和I2(g)各0.2mol,求达平衡时各物质的平衡浓度。,(1)已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平衡转化率,注意：温度一定时，对于同一个化学反应，平衡常数虽然一定，但反应物的量不同，平衡转化率可能不同。不能脱离具体的反应物谈平衡转化率。,例题2:在2L的容器中充入 1mo
9、l CO和 1mol H2O(g),发生反应：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) 800时反应达平衡,若k=1.求： （1）CO的平衡浓度和转化率。 （2）若温度不变，上述容器中充入 的是1mol CO和 2mol H2O(g)，CO和H2O(g)的平衡浓度和转化率是多少。 （3）若温度不变，上述容器中充入 的是2mol CO和 4mol H2O(g)，CO和H2O(g),的平衡浓度和转化率是多少。 （4）若温度不变，要使CO的转化率达到90%，在题干的条件下还要充入 H2O(g) 物质的量为多少。,（2）已知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率。,(3)已知平衡转化率和初始浓
10、度求平衡常数,例4： 反应 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 在一定条件下进行。设投入的N2为1 mol，H2为3 mol，在一体积恒定，温度恒定的容器中反应，测得平衡时的压强是原来的90%，求转化率1。然后再充入1 mol N2 和3 mol H2 ，温度不变，计算新平衡的转化率2。,解： N2 + 3H2 2NH3 起始n 1 3 0 转化n a 3a 2a 平衡n 1-a 3-3a 2a (1-a) + (3-3a) + 2a = 490% a = 0.2 1 = 20%,N2 + 3H2 2NH3 起始n 2 6 0 转化n b 3b 2b 平衡n 2-b 6-3b 2b
11、K=0.015 解得： b = 0.61 2 = 30.5%,例5：可逆反应：2NO2 N2O4 ，温度不变、增加压强的情况下，平衡怎样移动？气体的颜色如何变化？,1、已知一氧化碳与水蒸气的反应为：,CO + H2O(g) CO2 + H2,催化剂,高温,在427时的平衡常数是9.4。如果反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.01mol/L，计算一氧化碳在此反应条件下的转化率。,练习,2.某温度下：2NO2 N2O4 ， K = 1.0 以2 mol/L NO2为起始浓度建立平衡。求平衡时c(NO2); 当压缩体积至原来一半时，再求c (NO2),3. 一定温度下的密闭容器中存在如下反应：
12、,2SO2+O2 2SO3,已知c(SO2)始=0.4mol/L,c(O2)始=1mol/L经测定该反应在该温度下的平衡常数K19，试判断， （1）当SO2转化率为50时，该反应是否达到平衡状态，若未达到，向哪个方向进行？ （2）达平衡状态时， SO2的转化率应为多少？,(5) K值大小标志反应能达到的最大限度, K值越大，反应物的转化率越大，反应 越完全。,课堂小结：,(1) 平衡是有条件的、动态的。,(2) K不随起始浓度大小而变化。,(3) K与温度有关。,(4) K与方程式写法有关。,在某温度下，某时刻反应是否达平衡，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商Q与K比较大小来判断。,QC k， 未达平衡，逆向进行。,QC = k, 达平衡，平衡不移动。,QC k, 未达平衡，正向移动。,