高二化學(xué)平衡常數(shù)

關(guān)于高二化學(xué)平衡常數(shù)第1頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期日通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出：1、溫度不變時(shí)，為常數(shù)用K表示；2、常數(shù)K與反應(yīng)的起始濃度大小無(wú)關(guān)；3、常數(shù)K與正向建立還是逆向建立平衡無(wú)關(guān)即與平衡建立的過(guò)程無(wú)關(guān)。其它平衡體系的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，都有類(lèi)似的關(guān)系。對(duì)于反應(yīng):aA+bBcC+dD第2頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期日一、定義：一定溫度下，對(duì)于已達(dá)平衡的反應(yīng)體系中，生成物以它的化學(xué)計(jì)量數(shù)為乘冪的濃度之積除以反應(yīng)物以它的化學(xué)計(jì)量數(shù)為乘冪的濃度之積是個(gè)常數(shù)，這個(gè)常數(shù)叫做該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)第3頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期日三、平衡常數(shù)的單位濃度的單位為mol·L-1

∴K的單位為(mol·L-1)n；二、數(shù)學(xué)表達(dá)式：對(duì)于一般的可逆反應(yīng)mA+nBpC+qD

{c(C)}p{c(D)}q

{c(A)}m{c(B)}n

K=第4頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期日練習(xí)：試寫(xiě)出下列反應(yīng)的濃度平衡常數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式：

2SO2(g)+O2(g)2SO3C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)催化劑注意：反應(yīng)中的固體或純?nèi)軇┎涣腥肫胶獬?shù)的表達(dá)式中！第5頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期日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(xiě)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)Kc=[CO2]CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l)Kc=[CO]/([CO2][H2])四、書(shū)寫(xiě)平衡常數(shù)關(guān)系式的規(guī)則第6頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

稀溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，如有水參加，水的濃度也不必寫(xiě)在平衡關(guān)系式中，如：Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+Kc=[CrO42-]2[H+]2/[Cr2O72-]第7頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

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+CH3COOHCH3COOC2H5+H2OK=[CH3COOC2H5][H2O]/([C2H5OH][CH3COOH])第8頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2、同一化學(xué)反應(yīng)，可以用不同的化學(xué)反應(yīng)式來(lái)表示，每個(gè)化學(xué)方程式都有自己的平衡常數(shù)關(guān)系式及相應(yīng)的平衡常數(shù)。例：N2O4（g）2NO2（g）

Kc=[NO2]2/[N2O4]1/2N2O4（g）NO2（g）

Kc=[NO2]/[N2O4]1/21/3N2O4（g）2/3NO2（g）

Kc=[NO2]2/3/[N2O4]1/3第9頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期日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1:2NO(g)+O2(g)2NO2

K1

2NO2(g)N2O4

K2

2NO(g)+O2(g)N2O4(g)K=K1K2

第10頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期日例2:

C(s)+CO2(g)2CO(g)K

C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)K1CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K2

K=K1/K2第11頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期日返回播放解(1)Kc=[N2O4]/[NO2]2(2)Kc=[NO2]2/[N2O4](3)Kc=[CO2]課堂練習(xí)：1.寫(xiě)出下列各反應(yīng)的平衡常數(shù)K(1)2NO2（g）N2O4（g）(2)N2O4（g）2NO2（g）(3)CaCO3（g）CaO（s）+CO2（g）第12頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期日4、平衡常數(shù)只表現(xiàn)反應(yīng)進(jìn)行的程度，即可能性問(wèn)題，而不表現(xiàn)到達(dá)平衡所需的時(shí)間，即現(xiàn)實(shí)性問(wèn)題.

5、平衡常數(shù)K與溫度有關(guān)，與濃度無(wú)關(guān)，由K隨溫度的變化可推斷正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)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13頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期日(5)K值大小標(biāo)志反應(yīng)能達(dá)到的最大限度,K值大，反應(yīng)完全。返回播放http:///upload/2003/7/12/20037121424166069.swfhttp:///flash/moreopen.asp?id=31175.小結(jié)：(1)平衡是有條件的、動(dòng)態(tài)的。(2)K不隨起始濃度大而變。(3)K與溫度有關(guān)。(4)K與方程式寫(xiě)法有關(guān)。第14頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

1.平衡常數(shù)的數(shù)值大小可以判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度，估計(jì)反應(yīng)的可能性。因?yàn)槠胶鉅顟B(tài)是反應(yīng)進(jìn)行的最大限度。如：N2(g)+O2(g)2NO(g)Kc=1×10-30(298K)這意味著298K時(shí)，N2和O2基本上沒(méi)有進(jìn)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(jìn)行，平衡時(shí)NO實(shí)際上全部分解為N2和O2。三、平衡常數(shù)的意義第15頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2、平衡常數(shù)K值的大小，可推斷反應(yīng)進(jìn)行的程度。

K值越大，表示反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大；K值越小，表示反應(yīng)進(jìn)行的程度越小，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越小。3、反應(yīng)的平衡常數(shù)與反應(yīng)可能進(jìn)行的程度。一般來(lái)說(shuō)，反應(yīng)的平衡常數(shù)KC≥105，認(rèn)為正反應(yīng)進(jìn)行得較完全；KC≤10-5則認(rèn)為這個(gè)反應(yīng)的正反應(yīng)很難進(jìn)行(逆反應(yīng)較完全）。第16頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期日例如：不同溫度時(shí)，反應(yīng):H2(g)+I2(g)2HI(g),的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如下：△溫度623K698K763K濃度平衡常數(shù)66.954.445.9

通過(guò)改變溫度，平衡常數(shù)大小的變化趨勢(shì)可以判斷上面可逆反應(yīng)的正方向是放熱反應(yīng).第17頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期日4、另外還有兩點(diǎn)必須指出：

①平衡常數(shù)數(shù)值的大小，只能大致告訴我們一個(gè)可逆反應(yīng)的正向反應(yīng)所進(jìn)行的最大程度，并不能預(yù)示反應(yīng)達(dá)到平衡所需要的時(shí)間。如：2SO2(g)+O2===2SO3(g)

298K時(shí)Kp很大，但由于速度太慢，常溫時(shí)，幾乎不發(fā)生反應(yīng)。②平衡常數(shù)數(shù)值極小的反應(yīng)，說(shuō)明正反應(yīng)在該條件下不可能進(jìn)行，如:N2+O22NO

Kc=10-30(298K)所以常溫下用此反應(yīng)固定氮?dú)馐遣豢赡艿摹Ｒ虼藳](méi)有必要在該條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以免浪費(fèi)人力物力?；蛘吒淖儣l件使反應(yīng)在新的條件下進(jìn)行比較好一些。第18頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

對(duì)于可逆反應(yīng)達(dá)到平衡后各物質(zhì)的濃度變化關(guān)系，在計(jì)算中注意：（2）生成物：平衡濃度=初始濃度+轉(zhuǎn)化濃度生成物D:[D]=c0(D)+△c(D)（3）各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化濃度之比等于它們?cè)诨瘜W(xué)方程式中相應(yīng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。△c(A):△c(D)=a:d（1）反應(yīng)物：平衡濃度=初始濃度-轉(zhuǎn)化濃度；反應(yīng)物A:[A]=c0(A)-△c(A)5、與平衡常數(shù)有關(guān)的計(jì)算第19頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期日例1:合成氨的反應(yīng)N2+3H22NH3在某溫度下各物質(zhì)的濃度平衡是:[N2]=3mol·L-1,[H2]=9mol·L-1,[NH3]=4mol·L-1求該反應(yīng)的平衡常數(shù)和N2、H2的初始濃度。解：①求平衡常數(shù)Kc

Kc=[NH3]2/([N2][H2]3)=16/(3×93)=7.32×10-3

②求N2、H2的初始濃度。

N2+3H22NH3

反應(yīng)1摩爾N2同時(shí)需3molH2生成2molNH3

N2

+

3H2

2NH3平衡3mol·L-1

9mol·L-1

4mol·L-1初始(3+2)

(9+6)

0即：5

15

0答:Kc=7.32×10-3,初始[N2]、[H2]為5.15mol·L-1。第20頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期日播放返回課堂練習(xí)：

2、450K時(shí)往一空容器中通入氮N2和H2，反應(yīng)達(dá)平衡后，測(cè)得[N2]=3mol/L，[H2]=9mol/L，[NH3]=4mol/L,求K、N2和H2的起始濃度3940426515∴Kc=[NH3]2/[N2][H2]3=42/（3×93）

=7.3×10-3解:N2+3H22NH3起始濃度/mol/L反應(yīng)濃度/mol/L平衡濃度/mol/L第21頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期日四、平衡轉(zhuǎn)化率

用平衡常數(shù)來(lái)表示反應(yīng)的限度有時(shí)不夠直觀，常用平衡轉(zhuǎn)化率α來(lái)表示反應(yīng)限度。對(duì)于可逆反應(yīng):

mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)反應(yīng)物A的平衡轉(zhuǎn)化率（該條件最大轉(zhuǎn)化率）可表示：第22頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期日(a)已知初始濃度和平衡濃度求平衡常數(shù)和平衡轉(zhuǎn)化率

例1：對(duì)于反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),若在一定溫度下，將0.1mol的SO2(g)和0.06molO2(g)注入一體積為2L的密閉容器中，當(dāng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，測(cè)得容器中有0.088mol的SO3(g)試求在該溫度下（1）此反應(yīng)的平衡常數(shù)。（2）求SO2(g)和O2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率。注：溫度一定時(shí)，對(duì)于一個(gè)化學(xué)反應(yīng)，平衡常數(shù)雖然一定，但不同的反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率可能不同。不能脫離具體的反應(yīng)物談平衡轉(zhuǎn)化率。第23頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期日(b)已知平衡轉(zhuǎn)化率和初始濃度求平衡常數(shù)例2:反應(yīng)SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g),若在一定溫度下，將物質(zhì)的量濃度均為2mol/L的SO2(g)和NO2(g)注入一密閉容器中，當(dāng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，測(cè)得容器中SO2(g)的轉(zhuǎn)化率為60%，試求：在該溫度下。（1）此反應(yīng)的濃度平衡常數(shù)。（2）若SO2(g)的初始濃度均增大到3mol/L,則SO2轉(zhuǎn)化率變?yōu)槎嗌伲康?4頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（c）知平衡常數(shù)和初始濃度求平衡濃度及轉(zhuǎn)化率。例3、在1200℃時(shí)測(cè)得下列反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),k=2.25.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)。若反應(yīng)從CO2(g)和H2(g)開(kāi)始，且CO2(g)和H2(g)的初始濃度分別為A、B、C三種情況。試計(jì)算A情況下各物質(zhì)的平衡濃度及CO2(g)和H2(g)平衡轉(zhuǎn)化率。初始濃度ABCCo(H2)mol/L0.01000.01200.0080Co(CO2)mol/L0.01000.01000.0100將根據(jù)B、C組數(shù)據(jù)計(jì)算各物質(zhì)的平衡濃度和平衡轉(zhuǎn)化率(α),分析結(jié)果，得出什么結(jié)論？第25頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期日播放返回K=[CO2][H2]/[CO][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變化濃度/mol/L(-2.0α)(-2.0α)(2.0α)(2.0α)平衡濃度/mol/L

2.0(1-α)2.0(1-α)2.0α2.0α例題、反應(yīng)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)在749K達(dá)平衡，Kc=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26頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期日練習(xí)1、在密閉容器中，將NO2加熱到某溫度時(shí)，可進(jìn)行如下反應(yīng)：2NO22NO+O2，在平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度分別是：[NO2]=0.06mol/L,[NO]=0.24mol/L,[O2]=0.12mol/L.試求：（1）該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)。（2）開(kāi)始時(shí)NO2的濃度。（3）NO2的轉(zhuǎn)化率。第27頁(yè)，共30頁(yè)，2023年，2月20日，星期日練習(xí)2:在2L