化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算上課

關(guān)于化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算上課第一頁，共二十九頁，2022年，8月28日學(xué)習(xí)目標(biāo)化學(xué)平衡常數(shù)的涵義化學(xué)平衡常數(shù)的簡(jiǎn)單計(jì)算(求各組分平衡濃度、反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率）第二頁，共二十九頁，2022年，8月28日序號(hào)起始時(shí)濃度mol/L平衡時(shí)濃度mol/L平衡時(shí)c0(H2)c0(I2)c0(HI)[H2][I2][HI]10.011970.0694400.0056170.00059360.0127020.011350.0090400.003560.001250.0155930.012010.0084030.00.004580.00097330.014864000.015200.0016960.0016960.011815000.012870.0014330.0014330.010006000.037770.0042130.0042130.02934I2(g)+H2(g)2HI(g)密閉容器730.6K根據(jù)數(shù)據(jù)通過計(jì)算分析出平衡時(shí)數(shù)據(jù)中的規(guī)律。48.3848.6148.5448.4848.7148.81第三頁，共二十九頁，2022年，8月28日【問題探究一】分析上表，你得出什么結(jié)論？(1)溫度不變時(shí)，為常數(shù)用K表示,K=54.5；(2)常數(shù)K與反應(yīng)的起始濃度大小無關(guān)；(3)常數(shù)K與正向建立還是逆向建立平衡無關(guān)即與平衡建立的過程無關(guān)。其它平衡體系的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，都有類似的關(guān)系。對(duì)于反應(yīng):aA+bBcC+dD

在一定溫度時(shí)，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，生成物平衡濃度的冪之積與反應(yīng)物平衡濃度的冪之積的比值是一個(gè)常數(shù)，這個(gè)常數(shù)稱為化學(xué)平衡常數(shù)簡(jiǎn)稱平衡常數(shù)。第四頁，共二十九頁，2022年，8月28日【問題探究二】:以上的結(jié)論是否只適用于某一特定反應(yīng)還是適用于所有的可逆反應(yīng)？請(qǐng)用以下數(shù)據(jù)來確認(rèn)。2SO2（g）

+O2

（g）2SO3（g）

密閉容器起始時(shí)濃度mol/L平衡時(shí)濃度mol/L平衡時(shí)c0(SO2)c0(O2)c0(SO3)[SO2][O2][SO3]T110.02000.010000.01440.00780.005620.03000.020000.01960.01480.0104T210.02000.010000.01600.00800.004020.08000.030000.05800.01900.0220[SO3]2[SO2]2[O2]19.3919.027.817.57第五頁，共二十九頁，2022年，8月28日【繼續(xù)探究】結(jié)論2：常數(shù)和起始加入反應(yīng)物的濃度無關(guān)結(jié)論1：=常數(shù)（K）結(jié)論3：溫度改變?cè)摮?shù)也發(fā)生改變。第六頁，共二十九頁，2022年，8月28日1、定義：在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，生成物的濃度冪之積與反應(yīng)物的濃度冪之積的比值是一個(gè)常數(shù)，這個(gè)常數(shù)就是該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)（簡(jiǎn)稱平衡常數(shù)），用符號(hào)K表示。2、平衡常數(shù)的影響因素：只有溫度一、化學(xué)平衡常數(shù)一定溫度下aA+bBcC+dDK=—————cc(C)cd(D)ca(A)cb(B)第七頁，共二十九頁，2022年，8月28日【問題探究三】:平衡常數(shù)表達(dá)式的書寫（1）CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)K=（2）2NO2（g）N2O4

（g）K1=

N2O4

（g）2NO2

（g）K2=NO2

（g）1/2N2O4（g）K3=（3）FeCl3(aq)+3KSCN(aq)Fe(SCN)3(aq)+3KCl(aq)；K=注意1：純固態(tài)和純液態(tài)不寫入K（濃度為1）

注意2：以上三個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)之間的關(guān)系注意3：需要用實(shí)際參加反應(yīng)的離子濃度表示第八頁，共二十九頁，2022年，8月28日1)如果反應(yīng)中有固體和純液體參加，它們的濃度不應(yīng)寫在平衡關(guān)系式中，因?yàn)樗鼈兊臐舛仁枪潭ú蛔兊?，化學(xué)平衡關(guān)系式中只包括氣態(tài)物質(zhì)和溶液中各溶質(zhì)的濃度。

如:CaCO3(s)

CaO(s)+CO2(g)

CO2(g)+H2(g)

CO(g)+H2O(l)注意：書寫平衡常數(shù)關(guān)系式的規(guī)則K=c(CO2)K=c(CO)/[c(CO2)·c(H2)]

再如:

稀溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，如有水參加，水的濃度也不必寫在平衡關(guān)系式中，如：Cr2O72-+H2O

2CrO42-+2H+K=c(CrO42-)2c(H+)2/c(Cr2O72-)又如：非水溶液中的反應(yīng)，如有水生成或有水參加反應(yīng)，此時(shí)水的濃度不可視為常數(shù)，必須表示在平衡關(guān)系式中。如酒精和醋酸的液相反應(yīng)C2H5OH+CH3COOH

CH3COOC2H5+H2OK=c(CH3COOC2H5)c(H2O)/(c[C2H5OH]c[CH3COOH])第九頁，共二十九頁，2022年，8月28日N2+3H22NH32NH3N2+3H2Ⅰ.規(guī)律:正反應(yīng)和逆反應(yīng)平衡常數(shù)K互為倒數(shù)。K1=1/K2第十頁，共二十九頁，2022年，8月28日例N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

K1=1.601051/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g)

K2=3.87102

K1

K2

，K1=K222)同一化學(xué)反應(yīng)，可以用不同的化學(xué)反應(yīng)式來表示，用不同的化學(xué)反應(yīng)方程式表示時(shí)，其對(duì)的平衡常數(shù)的表達(dá)式亦不同，但它們之間相互關(guān)聯(lián)。第十一頁，共二十九頁，2022年，8月28日N2+3H22NH31/2N2+3/2H2NH3K1=K22Ⅱ.規(guī)律:平衡常數(shù)K與化學(xué)計(jì)量數(shù)的次冪成正比。如N2O4（g）2NO2（g）K1=[NO2]2/[N2O4]1/3N2O4（g）2/3NO2（g）K2=[NO2]2/3/[N2O4]1/3K2=K11/3第十二頁，共二十九頁，2022年，8月28日3)多重平衡規(guī)則：若干方程式相加(減)，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)等于分步平衡常數(shù)之乘積(商)例題:

2NO(g)+O2(g)2NO2

2NO2(g)N2O4

2NO(g)+O2(g)N2O4(g)第十三頁，共二十九頁，2022年，8月28日Fe3O4(s)+4H2(g)

高溫3Fe(s)+4H2O(g)N2+3H22NH32NH3N2+3H2N2+H2NH31232請(qǐng)寫出下列可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式?；瘜W(xué)平衡常數(shù)課堂練習(xí)第十四頁，共二十九頁，2022年，8月28日二、平衡常數(shù)的運(yùn)用第十五頁，共二十九頁，2022年，8月28日結(jié)論：表示可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度：K越大，正反應(yīng)進(jìn)行越完全，轉(zhuǎn)化率越高，此反應(yīng)平衡時(shí)，生成物濃度大【運(yùn)用探究一】思考平衡常數(shù)的大小和轉(zhuǎn)化率有什么關(guān)系？第十六頁，共二十九頁，2022年，8月28日對(duì)于反應(yīng)mA(g)+nB(g)=pC(g)+qD(g)

隨溫度的升高其反應(yīng)的平衡常數(shù)有以下變化，請(qǐng)判斷Ⅰ和Ⅱ兩種情況哪種是吸熱，哪種是放熱？溫度平衡常數(shù)【運(yùn)用探究二】ⅠⅡ結(jié)論：吸熱反應(yīng)，隨溫度升高平衡常數(shù)增大放熱反應(yīng)，隨溫度升高平衡常數(shù)減小第十七頁，共二十九頁，2022年，8月28日平衡常數(shù)K與溫度有關(guān)，與濃度無關(guān)，由K隨溫度的變化可推斷正反應(yīng)是吸熱還是放熱。若正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),升高溫度,K增大;若正反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度,K減少。第十八頁，共二十九頁，2022年，8月28日【運(yùn)用探究三】在一定溫度的密閉容器中，對(duì)于反應(yīng)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，（2）保持H2的濃度不改變將容器的體積擴(kuò)大兩倍，該平衡向哪個(gè)方向移動(dòng)？注意：當(dāng)平衡體系中有多條件改變，勒夏特列原理無法判斷平衡移動(dòng)方向時(shí)，我們可以考慮計(jì)算QC和K的相對(duì)大小。第十九頁，共二十九頁，2022年，8月28日

對(duì)于可逆反應(yīng):mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)(3)在某溫度下，某時(shí)刻反應(yīng)是否達(dá)平衡，可用該時(shí)刻產(chǎn)物的濃度冪的之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比即濃度商Q與K比較大小來判斷。Q>k，未達(dá)平衡，逆向進(jìn)行。Q=k,達(dá)平衡，平衡不移動(dòng)。Q<k,未達(dá)平衡，正向移動(dòng)。第二十頁，共二十九頁，2022年，8月28日隨堂練習(xí)2：一定溫度下的密閉容器中存在：2SO2+O22SO3知C(SO2)始=0.4mol/L，C(O2)始=1mol/L經(jīng)測(cè)定該反應(yīng)在該溫度下的平衡常數(shù)K≈19，試判斷，（1）當(dāng)SO2轉(zhuǎn)化率為50％時(shí)，該反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，若未達(dá)到，哪個(gè)方向進(jìn)行？（2）達(dá)平衡狀態(tài)時(shí)，SO2的轉(zhuǎn)化率應(yīng)為多少？第二十一頁，共二十九頁，2022年，8月28日三、關(guān)于平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的計(jì)算第二十二頁，共二十九頁，2022年，8月28日（1）利用平衡常數(shù),求平衡時(shí)各組分的濃度例1.在某溫度下,將H2和I2各0.01mol/L的氣態(tài)混合物充入10L密閉容器中,充分反應(yīng),達(dá)到平衡后,測(cè)得c(H2)=0.008mol/L.(1)求反應(yīng)的平衡常數(shù).(2)在上述溫度下,將H2和I2各0.20mol的氣態(tài)混合物充入該密閉容器中,試求達(dá)到平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度.第二十三頁，共二十九頁，2022年，8月28日K=C(CO2)C(H2)/C(CO)C(H2O)=[(2.0α)(2.0α)]/[2.0(1-α)×2.0(1-α)]=α2/(1-α)2=2.6∴α=62%解:設(shè)CO的轉(zhuǎn)化率為α，則CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始濃度/mol/L2.02.000轉(zhuǎn)化濃度/mol/L2.0α2.0α2.0α2.0α平衡濃度/mol/L

2.0(1-α)2.0(1-α)2.0α2.0α（2）利用平衡常數(shù),求平衡時(shí)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率例題：反應(yīng)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)在749K達(dá)平衡，K=2.60,求：當(dāng)CO、H2O(g)的起始濃度都為2.0mol/L達(dá)平衡后,CO的轉(zhuǎn)化率。第二十四頁，共二十九頁，2022年，8月28日c(CO)·c(H2O)c(平)/mol·L-10.200－x0.200－xxx

解得:x=0.1解：設(shè)平衡時(shí)CO2和H2的濃度為xmol·L-1K=x2(0.200－x)(0.200－x)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)c(始)/mol·L-10.2000.20000c(變)/mol·L-1

xxxx=1.00c(CO2)·c(H2)=

=

×100%=50.0%0.1000.200第二十五頁，共二十九