化学平衡常数及计算

化学平衡常数及计算序号起始时浓度mol/L平衡时浓度mol/L平衡时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)密闭容器730.6K根据数据通过计算分析出平衡时数据中的规律。][][][222IHHI48.3848.6148.5448.4848.7148.81【问题探究一】分析上表，你得出什么结论？结论2：常数和起始加入反应物的浓度无关结论1：][][][222IHHI=常数（K）序号起始时浓度mol/L平衡时浓度mol/L平衡时c0(H2)c0(I2)c0(HI)[H2][I2][HI]10.010670.0119600.0018310.0031290.0176720.011350.0090400.003560.001250.0155930.011340.0075100.0045650.0007380.013544000.010690.0011410.0011410.008410I2(g)+H2(g)2HI(g)][][][222IHHI54.554.654.4554.33密闭容器698.6K【继续探究】结论2：常数和起始加入反应物的浓度无关结论1：][][][222IHHI=常数（K）结论3：温度改变该常数也发生改变。【问题探究二】:以上的结论是否只适用于某一特定反应还是适用于所有的可逆反应？请用以下数据来确认。2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）密闭容器起始时浓度mol/L平衡时浓度mol/L平衡时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]19.3919.027.817.57一、化学平衡常数2、K的表达式)()()()(BcAcDcCcKbadc对于下列可逆反应：aA+bBcC+dD，则有：其中c为各组分的平衡浓度•1、定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，生成物的浓度幂之积与反应物的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（简称平衡常数），用符号K表示。3、化学平衡常数的意义)()()()(BcAcDcCcKbadcaA+bBcC+dD定量的衡量化学反应进行的程度（1）K值越大，表示在该温度下反应进行的程度越大，反应物转化率也越大。（2）一般当K＞105时，该反应进行得基本完全。4、判断可逆反应是否达到平衡及反应向何方向进行叫该反应的浓度商对于下列可逆反应：aA+bBcC+dD，在一定的温度的任意时刻，反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系：)()()()(B.cAcD.cCcQb’a’d’c’Q＜K：Q＝K：Q＞K：反应处于平衡状态，v正＝v逆反应向正方向进行，v正＞v逆反应向逆方向进行，v正＜v逆5、利用Ｋ可判断反应的热效应（１）若升高温度，Ｋ值增大，则正反应为（２）若升高温度，Ｋ值减小，则正反应为吸热反应放热反应6.使用平衡常数的注意事项)()()()(BcAcDcCcKbadcaA+bBcC+dD（2）K值表达式中，固体、液态水不写；（3）平衡常数的表达式与方程式的书写方式有关；（1）K只与温度有关，所以使用时应注明温度；（4）平衡常数表示反应进行的程度，不表示反应的快慢，即速率大，K值不一定大；CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l)K=c(CO2)K=c(CO)/[c(CO2)·c(H2)]Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+Fe3O4(s)+4H2(g)高温3Fe(s)+4H2O(g))H(c)N(c)NH(cK232321)NH(c)H(c)N(cK322322)H(c)N(c)NH(cK//22322133N2+3H22NH32NH3N2+3H2N2+H2NH31232练习1：根据平衡常数的定义，请大家写出下列可逆反应的平衡常数表达式。)H(c)OH(cK2424)()()(2722242OCrcHcCrOcK7、有关化学平衡常数的计算达到平衡后各物质的浓度变化关系：（2）生成物：平衡浓度=初始浓度+转化浓度生成物D:c平(D)=c0(D)+△c(D)（3）各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中相应的化学计量数之比。△c(A):△c(D)=a:d（1）反应物：平衡浓度=初始浓度-转化浓度；反应物A:c平(A)=c0(A)-△c(A)对于反应:aA+bBcC+dD练习2、在某温度下，可逆反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)的平衡常数为Ｋ，下列说法正确的是（）Ａ.Ｋ越大，达到平衡时，反应进行的程度越大．Ｂ.Ｋ越小，达到平衡时，反应物的转化率越大．Ｃ.Ｋ随反应物浓度改变而改变．Ｄ.Ｋ随温度改变而改变．ＡＤ例1：某温度下，向10L真空容器中注入1.00molH2(g)和1.00molI2(g)，反应平衡后I2(g)的浓度为0.0200mol·L-1试求该温度下H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数。解：据题意可知，起始时c(H2)=c(I2)=0.100mol·L-1，平衡时c(H2)=c(I2)=0.0200mol·L-1，生成的c(HI)=0.160mol·L-1H2(g)+I2(g)2HI(g)起始时各物质的浓度/mol·L-10.1000.1000变化的各物质的浓度/mol·L-1平衡时各物质的浓度/mol·L-10.08000.08000.1600.02000.02000.160K=(0.160)2(0.0200)2=64.0c2(HI)c(H2)·c(I2)=答：平衡常数为64.0。c(CO)·c(H2O)【例2】在一密闭容器中，CO与H2O混合加热到800℃达到下列平衡：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K=1.00，若反应开始时CO和H2O的浓度均为0.200mol·L-1，求达到平衡时CO转化为CO2转化率是多少？c(平)/mol·L-10.200－x0.200－xxx解得:x=0.1解：设平衡时CO2和H2的浓度为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(变)/mol·L-1xxxx=1.00c(CO2)·c(H2)==×100%=50.0%0.1000.200练习1、850K时，在一密闭容器中充入一定量的SO2和O2，当反应达到平衡后测得：SO2、O2和SO3的浓度分别为6.0×10-3mol·L-1、8.0×10-3mol·L-1和4.4×10-2mol·L-1。计算：（1）该温度下反应的平衡常数。（2）达平衡状态时SO2的转化率。2SO2+O22SO3练习2：X、Y、Z为3种气体，把amolX和bmolY充入一密闭容器中，发生反应X+2Y2Z，达到平衡时，若它们的物质的量满足：n（x）+n（y）=n（z），则Y的转化率为（）K=40.3a(SO2)=88%B练习3：高炉炼铁中发生的基本反应如下:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)―Q。其平衡常数可表达为:K=c(CO2)/c(CO)，已知1100℃，K=0.263(1)若要使反应向右进行，高炉内CO2和CO的体积比值______，平衡常数K值______(填“增大”“减小”或“不变”)(2)1100℃时，测得高炉中c(CO2)=0.025mol·L-1，c(CO)=0.1mol·L-1，在这种情况下该反应是否处于平衡状态_______(填“是”或“否”)，此时化学反应速率是V正____V逆(填“大于”、“小于”或“等于”)，其原因是。增大不变否大于c(CO2)/c(CO)＝0.25＜0.263，说明不是平衡状态，且向正反应方向进行平衡常数和转化率的计算练习5、在温度和压强不变时，将1体积N2O4分解：N2O42NO2并达到平衡，混合气体变为1.4体积，求：N2O4的分解率。二、化学平衡的相关计算⑴基本模式——“三部曲解法”转化浓度：mxnxpxqx平衡浓度：a-mxb-nxpxqx⑵基本关系②生成物：平衡浓度＝起始浓度＋转化浓度①反应物：平衡浓度＝起始浓度－转化浓度例：mA+nBpC+qD起始浓度：ab00(mol/L)(mol/L)(mol/L)（1）利用平衡常数,求平衡时各组分的浓度例1.在某温度下,将H2和I2各0.01mol/L的气态混合物充入10L密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得c(H2)=0.008mol/L.(1)求反应的平衡常数.(2)在上述温度下,将H2和I2各0.20mol的气态混合物充入该密闭容器中,试求达到平衡时各物质的浓度.(5)K值大小标志反应能达到的最大限度,K值大，反应完全。返回播放课堂小结：(1)平衡是有条件的、动态的。(2)K不随起始浓度改变而改变。(3)K与温度有关。(4)K与方程式写法有关。例3:反应SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g),若在一定温度下，将物质的量浓度均为2mol/L的SO2(g)和NO2(g)注入一密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中SO2(g)的转化率为50%，试求：在该温度下。（1）此反应的浓度平衡常数（2）若SO2(g)的初始浓度增大到3mol/L,则它们的转化率变为多少？结论：在一定温度的密闭容器中，对于可逆反应，增加一种反应物的量（或浓度），该反应物转化率下降，另外一种反应物转化率升高。（2）利用平衡常数,求平衡时反应物的转化率例2.在体积为2L密闭容器中,将2.0molCO和10molH2O混合加热到800ºC达到下列平衡:K=1.0求CO的转化率.随堂练习1：已知在800K时，反应：CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)若起始浓度c(CO)=2mol•L-1，c(H2O)=3mol•L-1，则反应达平衡时，CO转化成CO2的转化率为60%，如果将H2O的起始浓度加大为6mol•L-1，试求此时CO的转化率。