平衡常數(shù)計算及等效平衡

平衡常數(shù)計算及等效平衡第一頁，共二十八頁，2022年，8月28日2SO2+O2

2SO3

對于上述已經(jīng)達到平衡的可逆反應(yīng)，增大SO2或O2的濃度，減小SO3的濃度，加壓都會使平衡右移，直到建立新的平衡。

右移到何時才能平衡呢？第二頁，共二十八頁，2022年，8月28日一、化學平衡常數(shù)這個常數(shù)叫做該反應(yīng)的化學平衡常數(shù)，簡稱平衡常數(shù)。（一）、概念：一定溫度下，當可逆反應(yīng)mA+nB

pC+qD達平衡時，有

Kc=

[C]p[D]q[A]m[B]n

1、一定溫度下，Kc為常數(shù)，只隨溫度變化而變化，與濃度和壓強無關(guān)。2、固體和純液體不出現(xiàn)在表達式中。第三頁，共二十八頁，2022年，8月28日一、化學平衡常數(shù)3、Kc有單位，其單位隨表達式變化。濃度的單位mol·L-1∴K的單位為(mol·L-1)n4、表達式隨方程式書寫而變化。2SO2+O2

2SO3Kc1=?SO2+O2

SO3Kc2=?關(guān)系？

3H2+N2

2NH3Kc1=?關(guān)系？

2NH33H2+N2Kc2=?

CaCO3(s)

CaO(s)

+CO2(g)Kc=?第四頁，共二十八頁，2022年，8月28日5、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:2NO(g)+O2(g)2NO2

K12NO2(g)N2O4

K2

2NO(g)+O2(g)N2O4(g)K3=?K3=K1K2

第五頁，共二十八頁，2022年，8月28日一、化學平衡常數(shù)6、任意狀態(tài)時

=Qc

cp(C)cq(D)

cm(A)cn(B)Qc稱為濃度商，可用于判斷反應(yīng)方向?？赡娣磻?yīng)的Qc總是趨向等于KcQc>Kc

反應(yīng)逆向進行Qc<Kc

反應(yīng)正向進行Qc=Kc

平衡Qc總是趨向等于Kc第六頁，共二十八頁，2022年，8月28日

為什么增大反應(yīng)物濃度、減小生成物濃度平衡會右移呢？2SO2+O2

2SO3為什么加壓平衡會右移呢？平衡右移，

反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率一定增大？第七頁，共二十八頁，2022年，8月28日一、化學平衡常數(shù)同一反應(yīng)中各反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率是否相同呢?（二）、平衡轉(zhuǎn)化率：已轉(zhuǎn)化量與初始量之比對于可逆反應(yīng)mA+nB

pC+qD

α（A）=c0(A)-[A]c0(A)

×100%n0(A)–n平(A)

n0(A)

×100%=恒容任意第八頁，共二十八頁，2022年，8月28日

1、平衡常數(shù)的數(shù)值大小可以判斷反應(yīng)進行的程度，估計反應(yīng)的可能性。因為平衡狀態(tài)是反應(yīng)進行的最大限度。如：N2(g)+O2(g)

2NO(g)Kc=1×10-30(298K)這意味著298K時，N2和O2基本上沒有進行反應(yīng)，反之NO分解的逆反應(yīng)在該溫度下將幾乎完全進行，平衡時NO實際上全部分解為N2和O2。(三)、平衡常數(shù)的意義一、化學平衡常數(shù)第九頁，共二十八頁，2022年，8月28日2、平衡常數(shù)數(shù)值的大小，只能大致告訴我們一個可逆反應(yīng)的正向反應(yīng)所進行的最大程度，并不能預示反應(yīng)達到平衡所需要的時間。如：2SO2(g)+O22SO3(g)

298K時Kc很大，但由于速度太慢，常溫時，幾乎不發(fā)生反應(yīng)。第十頁，共二十八頁，2022年，8月28日3、平衡常數(shù)數(shù)值極小的反應(yīng)，說明正反應(yīng)在該條件下不可能進行，如:N2+O2

2NO

Kc=10-30(298K)

所以常溫下用此反應(yīng)固定氮氣是不可能的。因此沒有必要在該條件下進行實驗，以免浪費人力物力。第十一頁，共二十八頁，2022年，8月28日一、化學平衡常數(shù)例：在一密閉容器中，恒溫時發(fā)生如下反應(yīng)又知該條件下Kc=19，已知c(SO2)始=0.4mol/L,c(O2)始=1mol/L，試判斷當SO2轉(zhuǎn)化率為50%時該反應(yīng)是否平衡？平衡時SO2、O2的轉(zhuǎn)化率分別為多少？是否相等？（四）、化學平衡的計算：三段式法步驟：1、寫出化學方程式

2、列出起始量、變化量、平衡量。

3、根據(jù)已知條件列方程計算。2SO2+O2

2SO3第十二頁，共二十八頁，2022年，8月28日起始濃度(mol/L)50%時

注意解題步驟！變化濃度(mol/L)

解析三段式法0.4100.20.20.10.20.20.92SO2+O2

2SO3<Kc

c2(SO3)

c2(SO2)c(O2)

=0.22

0.22×

0.9

=1.1右移平衡第十三頁，共二十八頁，2022年，8月28日起始濃度(mol/L)平衡濃度(mol/L)假設(shè)O2濃度變化x時平衡變化濃度(mol/L)

解析三段式法0.4102x2xx2x0.4-2x1-x2SO2+O2

2SO3

[SO3]2

[SO2]2[O2]

=(2x)2

(0.4-2x)2×

(1-x)

=Kc=19解得x=0.16注意解題步驟！α（SO2）=80%α（O2）=16%第十四頁，共二十八頁，2022年，8月28日深入思考：若將SO2的起始濃度變?yōu)?mol/L，則SO2和O2的轉(zhuǎn)化率？α（O2）=

α（SO2）=70.5%

可見有兩種或兩種以上物質(zhì)參加的反應(yīng)，增大一種物質(zhì)的濃度，平衡右移，會使另一種物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率提高，而本身轉(zhuǎn)化率降低。

工業(yè)上常增大便宜、易得原料濃度以提高另一物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率。第十五頁，共二十八頁，2022年，8月28日練習1、在一密閉容器中，恒溫時發(fā)生如下反應(yīng)已知c(SO2)始=0.4mol/L,c(O2)始=1mol/L，試判斷當SO2轉(zhuǎn)化率為70%時該反應(yīng)達到平衡。（1）求此反應(yīng)的平衡常數(shù)。（2）若將混合物壓強增加1倍，平衡如何移動？（3）若恒容充入Ar使壓強變?yōu)樵瓉淼?倍，平衡又如何移動？2SO2+O2

2SO32、恒溫時反應(yīng)達平衡后把容器的體積縮小到原來的一半，X的濃度從0.1到0.19mol/L，則（）Aa>b+cBa<b+cCa=b+cDa=b=caX(g)bY(g)+cZ(g)第十六頁，共二十八頁，2022年，8月28日1、起始濃度(mol/L)3、起始濃度(mol/L)某溫度時下面反應(yīng)的Kc=22、起始濃度(mol/L)

210120010.52SO2+O2

2SO3各條件下建立的平衡有何特點？1、起始濃度(mol/L)3、起始濃度(mol/L)某溫度時下面反應(yīng)的Kc=1.332、起始濃度(mol/L)

210202410H2+I2

2HI各條件下建立的平衡有何特點？第十七頁，共二十八頁，2022年，8月28日二、等效平衡對于一定條件下的可逆反應(yīng)

1、先加入反應(yīng)物，從正反應(yīng)方向開始，可以建立化學平衡。

2、若先加入生成物，從逆反應(yīng)方向開始，也可以建立相同的化學平衡。

3、若同時加入反應(yīng)物與生成物，從中間狀態(tài)開始，也可以建立相同的化學平衡。（一）化學平衡的建立途徑第十八頁，共二十八頁，2022年，8月28日可見：化學平衡的建立與途徑無關(guān)，不同的始態(tài)可以達到相同的終態(tài)～相同的平衡～等效平衡。（二）等效平衡的概念：在一定條件下（恒T、V或恒T、p）對于同一可逆反應(yīng)，只是起始時加入物質(zhì)的量不同，達到平衡時任何組分的分數(shù)（n%、V%）均相同，則二平衡等效。

1、條件：恒T、V

或恒T、p

2、各組分的n%

或V%

對應(yīng)分別相等則二平衡等效。此時n或V不一定相同。第十九頁，共二十八頁，2022年，8月28日（三）分類與解法第Ⅰ類：恒T、V，△n(g)≠0

的可逆反應(yīng)

推向一邊，完全相同。第

Ⅱ類：恒T、V，△n(g)=0

的可逆反應(yīng)推向一邊，成比例。第Ⅲ類：恒T、p下任意

的可逆反應(yīng)推向一邊，成比例。

3、解題思路：尋找等效中介，再用勒夏特列原理轉(zhuǎn)化。第二十頁，共二十八頁，2022年，8月28日例1、在一定的溫度下，把2molSO2和1molO2通入一定容積的密閉容器里，發(fā)生如下反應(yīng)：2SO2+O22SO3

當此反應(yīng)進行到一定的程度時，反應(yīng)混合物就處于化學平衡狀態(tài)。現(xiàn)在該容器中，維持溫度不變，令a、b、c分別代表初始加入的SO2、O2、和SO3的物質(zhì)的量(mol)。如果a、b、c取不同的數(shù)值，它們必須滿足一定的相互關(guān)系，才能保證達到平衡時反應(yīng)混合物中三種氣體的百分含量仍跟上述平衡時的完全相同。請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?1)若a=0、b=0，則c=

，(2)若a=0.5，則b=

，c=

，(3)a、b、c取值必須滿足一般的條件是

，

。(用兩個方程式表示，一個只含a和c，另一個只含b和c)20.251.5a+c=2b+c/2=1第二十一頁，共二十八頁，2022年，8月28日第二十二頁，共二十八頁，2022年，8月28日[例2]在一個恒溫、恒容密閉容器中，進行以下反應(yīng)：H2

(g)十

Br2(g)2HBr(g)已知加入lmolH2和2molBr2時，達到平衡后生成amolHBr(見下表已知項)在相同條件下，且保持平衡時各組分的體積分數(shù)不變，對下列編號①一③的狀態(tài)，填寫表中的空白。

(高考科研試測題)2a00.52g-4m(g-m)a第二十三頁，共二十八頁，2022年，8月28日[例3]在一個盛有催化劑容積可變的密閉容器中，保持恒溫、恒壓，進行以下反應(yīng)：

N2+3H22NH3

。已知加入1molN2和4molH2時達到平衡后生成amolNH3

(見下表“已知”項)。在相同溫度、壓強下，保持平衡時各組分的體積分數(shù)不變。對下列編號①～③的狀態(tài)填寫表中的空白。1.5a00.52g-8m(g-3m)a第二十四頁，共二十八頁，2022年，8月28日練習1、在一個密閉容器中，加入2molA和1molB，發(fā)生下述反應(yīng)（A、B、C、D都為氣體）：

達到平衡時，C的濃度為1.2mol/L,C的體積分數(shù)為a%。若維持容器的壓強和溫度不變，按下列配比作為起始物質(zhì)，達到平衡后，C的濃度仍是1.2mol/L（或C的體積分數(shù)仍是a%）的是（）A、3molC+1molDB、1molA+0.5molB+1.5molC+0.5molDC、1molA+0.5molB+1.5molCD、4molA+2molBA

2A+B

3C+DBD第二十五頁，共二十八頁，2022年，8月28日2、A、B兩容器，A容器容積固定，B容器容積可變。一定溫度下，在A中加入2molN2和3molH2，當N2(g)+3H2(g)2NH3

(g)反應(yīng)達平衡時，生成的NH3的物質(zhì)的量為m。同溫下，保持B的容積為A的一半，并加入1molNH3，當B中反應(yīng)達平衡時要使B中各物質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)與上述A容器中達到平衡時相同，則起始時應(yīng)加入

molN2和

mo