时化学平衡常数及计算.pptx

第三节 化学平衡第三部分 对于反应对于反应:aA+bB cC+dD1、定义：、定义：在一定温度时，当一个可逆反应达到平衡在一定温度时，当一个可逆反应达到平衡状态时，状态时，生成物平衡浓度的幂之积与反应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，的幂之积的比值是一个常数，这个常数这个常数称为称为化学平衡化学平衡常数常数简称简称平衡常数。用符号平衡常数。用符号K表示。表示。一、化学平衡常数一、化学平衡常数2、表达式：、表达式：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)催化剂催化剂注意：注意：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表达式中！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平衡常数的表达式与方程式的书写有关平衡常数的表达式与方程式的书写有关K1=1/K2=K32某温度下某温度下化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方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。若方程式中各物质的系数等向改变，则平衡常数改变。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，平衡常数也会改变。倍扩大或缩小，尽管是同一个反应，平衡常数也会改变。N2+3H2 2NH32NH3 N2+3H21/2N2+3/2H2 NH3化学平衡的特征化学平衡的特征平衡常数平衡常数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)54.554.654.4554.33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。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,K为常数为常数；(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程无关。过程无关。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。(1)(1)平衡常数平衡常数K K只与温度有关，与其他因素无关只与温度有关，与其他因素无关，(2)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 增大增大;若若正反应是放热反应正反应是放热反应,升高温度升高温度,K 减少。减少。由由K随温随温度的变化可推断正反应是吸热反应还是放热反度的变化可推断正反应是吸热反应还是放热反应。应。3、影响因素、影响因素 K值越大，表示反应进行的程度越大，反应物值越大，表示反应进行的程度越大，反应物的转化率越大；的转化率越大；K值越小，表示反应进行的程度越小，值越小，表示反应进行的程度越小，反应物的转化率越小。反应物的转化率越小。一般来说，反应的平衡常数一般来说，反应的平衡常数K105，认为，认为正反应正反应进行得较完全；进行得较完全；K 10-5则认为这个反应的则认为这个反应的正反应很正反应很难进行难进行(逆反应较完全）。逆反应较完全）。4、表示意义、表示意义例如：例如：不同温度时，反应不同温度时，反应:H2(g)+I2(g)2HI(g),的的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.二、化学平衡常数的应用二、化学平衡常数的应用1、判断吸放热反应、判断吸放热反应(1)已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平衡转化率已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平衡转化率 例例1：对于反应：对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),若在一定温若在一定温度下，将度下，将0.1mol的的SO2(g)和和0.06mol O2(g)注入一体积为注入一体积为2L的的密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中有密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中有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。6.72X10388%,73.3%2、计算转化率、计算转化率注：温度一定时，对于一个化学反应，平衡常数虽然注：温度一定时，对于一个化学反应，平衡常数虽然一定，一定，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。不能脱离具体的反应物谈平衡转化率。脱离具体的反应物谈平衡转化率。练习练习1、在密闭容器中，将、在密闭容器中，将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：C（NO2）=0.06mol/L,C（NO）=0.24mol/L,C（O2）=0.12mol/L.试求：试求：（1）该温度下反应的平衡常数。）该温度下反应的平衡常数。（2）开始时）开始时NO2的浓度。的浓度。（3）NO2的转化率。的转化率。1.920.30mol/L80%(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: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。161%练习练习2：对于反应：对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),若在一定温度下，将初始浓度为若在一定温度下，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%,试求在试求在该温度下该温度下（1）求）求SO2(g)、O2(g)、SO3(g)的平衡浓度。的平衡浓度。（2）此反应的平衡常数。）此反应的平衡常数。19.05C(SO2)=0.08mol/LC(O2)=0.84mol/LC(SO3)=0.32mol/L（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时测得下列反应达平衡时时测得下列反应达平衡时,k=2.25.H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CO(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)的初始浓度分别为的初始浓度分别为A、B、C三种情况。三种情况。试计算试计算A情况下各物质的平衡浓度及情况下各物质的平衡浓度及CO2(g)和和H2(g)平衡转化率。平衡转化率。浓度及转化率浓度及转化率ABCC初(H2)mol/L0.01000.01200.0080C初(CO2)mol/L0.01000.01000.0100C平(H2)mol/LC平(CO2)mol/LC平(H2O)mol/LC平(CO)mol/L0.00400.00400.00600.00600.00550.00350.00650.00650.00270.00470.00530.0053H2的转化率CO2的转化率60.0000%54.0000%66.2500%60.0000%65.0000%53.0000%将根据将根据B、C组数据计算各物质的平衡浓度和平衡组数据计算各物质的平衡浓度和平衡转化率转化率(),分析结果，得出什么结论？分析结果，得出什么结论？增大一种反应物的浓度，另一种反应物的增大一种反应物的浓度，另一种反应物的转化率增大，而其本身的转化率减小转化率增大，而其本身的转化率减小练习练习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 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。（3）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。0.25mol/L50%0.1mol/L 80%1.6mol/L 20%8mol3、利用、利用K值可判断某状态是否处于平衡状态值可判断某状态是否处于平衡状态如某温度下，可逆反应如某温度下，可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)平衡常数为平衡常数为K，若某时刻时，反应物和生成物的浓度关系如下：，若某时刻时，反应物和生成物的浓度关系如下：QK，V正正V逆，反应向正方向进行逆，反应向正方向进行QK，V正正V逆，反应处于平衡状态逆，反应处于平衡状态QK，V正正V逆，反应向逆方向进行逆，反应向逆方向进行则：则：例：例：可逆反应：可逆反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H0。在。在850时，时，K1。(1)若若升升高高温温度度到到950时时，达达到到平平衡衡时时K 1(填填“大于大于”“小于小于”“等于等于”)。(2)850时时，若若向向体体积积为为1L的的密密闭闭容容器器中中同同时时充充入入1.0 mol CO，3.0 mol H2O，1.0 mol CO2和和x mol H2，（x 0），则：，则：当当x5.0时，上述反应向时，上述反应向 方向进行。方向进行。若若要要使使上上述述反反应应开开始始时时向向正正反反应应方方向向进进行行，则则x应应满满足的条件是足的条件是 。小于小于 逆反应逆反应 0 0 x x 3.03.0 1、在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：、在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)其化学平衡常数其化学平衡常数K和温度和温度t的关系如下表：的关系如下表：回答下列问题。回答下列问题。（1）该该反反应应的的化化学学平平衡衡常常数数表表达达式式为为K_；CO2（g）H2（g）CO（g）H2O（g）反反应应的的化化学学平平衡常数为衡常数为K1,则则K与与K1的关系为的关系为_t 700 800 830 1000 1200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 综合练习综合练习（2）若该反应在常温下进行，则该反应的化学平衡常）若该反应在常温下进行，则该反应的化学平衡常数表达式为数表达式为K_（3）该反应为）该反应为_反应（选填反应（选填“吸热吸热”、“放热放热”）（4）某温度下，在）某温度下，在1L的容器中充入的容器中充入 1mol CO2和和 1mol H2,经两分钟后，经两分钟后，CO的量保持的量保持0.5mol不变。不变。a.试判断此时的温度为试判断此时的温度为_；b.平衡后，分别往容器中再充入平衡后，分别往容器中再充入0.5mol CO2和和 1.5mol CO,则此时，则此时，v正正 v逆；再次达到平衡时，氢气的转化逆；再次达到平衡时，氢气的转化率率 。吸热吸热83037.5%