选修42-2-3化学平衡常数

专题2化学反应速率与化学平衡第二单元化学反应的方向和限度选修4•我们知道，在一定条件下的可逆反应存在化学平衡状态。那么，当达到化学平衡状态是，究竟有多少反应物转化成了生成物，平衡体系中各物质的浓度之间又有怎样的定量关系？1.计算一定条件下，不同起始浓度的二氧化氮或四氧化二氮进行反应，达到平衡后各物质平衡浓度之间的关系。2.通过计算同学们是否发现什么规律？其中浓度的指数与化学方程式有何关系？1.08231.3751.6073.8860.17130.17190.16990.1704与起始浓度大小无关、生成物浓度与反应物浓度系数次方之比为常数。2NO2(g)N2O4(g）1、定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，生成物浓度幂之积与反应物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K表示。一、化学平衡常数----K2、表达式：对下列可逆反应：aA+bBcC+dD在一定温度下，无论反应物的起始浓度如何，反应达到平衡状态后，将各物质的物质的量浓度满足下面关系：)()()()(BcAcDcCcKbadc其中c为各组分的平衡浓度。阅读分析表2-8，总结可逆反应平衡常数的使用条件。表2-8N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数与温度的关系T/K373473573673773K3.35×1091.00×1072.45×1051.88×1042.99×1033.使用平衡常数应注意的问题(1)化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。使用时必须指明温度。必须是平衡状态。（2）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。（3）在进行K值的计算时，固体不作考虑，表达式中不需表达。如：)H(c)OH(cK2424一定温度下Fe3O4(s)+4H2(g)高温3Fe(s)+4H2O(g)（4）在进行K值的计算时，稀溶液中的H2O的浓度可不表达)()()(2722242OCrcHcCrOcK一定温度下Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+如：（5）平衡常数的表达式与方程式的书写方式有关)H(c)N(c)NH(cK232321)NH(c)H(c)N(cK322322)H(c)N(c)NH(cK//22322133K1=1/K2=K32例如，在某温度下：N2+3H22NH32NH3N2+3H2N2+H2NH31232小结3.使用平衡常数应注意的问题（1）必须指明温度，反应必须达到平衡状态（2）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（3）在进行K值的计算时，固体不作考虑，表达式中不需表达（4）在进行K值的计算时，稀溶液中的H2O的浓度可不表达（5）平衡常数的表达式与方程式的书写方式有关•通过讨论我们知道了化学平衡常数的定义和表达式的书写。大家是否产生疑问，提出化学平衡常数的概念有什么意义？对我们研究化学反应进行的程度有什么帮助呢？•分析教科书表2-7，你能找出规律吗？K值的大小，表示在一定温度下，反应达到平衡时该反应进行的程度（反应的限度）。（1）K值越大，表明反应进行的程度越大；反之则越小。（2）K值与浓度无关，随温度变化而变化4.平衡常数的意义)()()()(BcAcDcCcKbadcaA+bBcC+dD（3）一般当K＞105时，该反应进行得基本完全。K10-5时则认为该反应很难进行(逆反应较完全）5、化学平衡常数的应用：（1）判断反应进行的程度K值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物转化率越大。反之，则反应越不完全，转化率越小。（2）判断反应的热效应若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。(3)判断平衡移动的方向：利用平衡常数可从定量的角度解释恒温下浓度、压强对化学平衡移动的影响。对于可逆反应aA+bBcC+dD，在任意状态下，生成物的浓度与反应物的浓度之间的关系可用Qc＝表示，则：当Qc＝K时，____________________；当Qc＜K时，____________________；当Qc＞K时，____________________。反应处于平衡状态反应向正反应方向进行反应向逆反应方向进行（4）．计算转化率依据起始浓度(或平衡浓度)和平衡常数可以计算平衡浓度(或起始浓度)，从而计算反应物的转化率。×100%=该反应物的起始浓度－该反应物的平衡浓度该反应物的起始浓度可逆反应在一定条件下达到平衡时，某一反应物的平衡转化率为：平衡转化率的意义：能表示在一定温度和一定起始浓度下反应进行的限度。【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)C起始/mol·L-10.1000.1000C变化/mol·L-1C平衡/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。【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的浓度分别为0.200mol·L-1和1.00mol·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－x1.00－xxx解得:x=0.166解：设平衡时CO2和H2的浓度为xmol·L-1K=x2(0.200－x)(1.00－x)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)c(始)/mol·L-10.2001.0000c(变)/mol·L-1xxxx=1.00c(CO2)·c(H2)c(CO)·c(H2O)==×100%=83.0%0.1660.200答:平衡时CO转化为CO2转化率是83.0%。【例3】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【例】：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)若温度保持不变，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【例】(1)已知在448℃时，反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)的平衡常数K1为49，则该温度下反应2HI(g)H2(g)＋I2(g)的平衡常数K2为__________；反应1/2H2(g)＋1/2I2(g)HI(g)的平衡常数K3为。(2)在一定体积的密闭容器中进行化学反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其化学平衡常数K和温度t的关系如下表所示：t/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.61/497t/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6回答下列问题：①该反应的化学平衡常数表达式为K＝________。②该反应为__________反应(填“吸热”或“放热”)。③某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为________℃。④在800℃时，发生上述反应，某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)＝2mol·L－1，c(H2)＝1.5mol·L－1，c(CO)＝1mol·L－1，c(H2O)＝3mol·L－1，则下一时刻，反应向________(填“正向”或“逆向”)进行。吸热830逆向1．在任何条件下，化学平衡常数都是一个定值()错[解析]化学平衡常数与温度有关。即温度改变化学平衡常数发生变化。2．当增加反应物浓度时，化学平衡常数减小()错[解析]化学平衡常数与浓度无关。正误立判3．化学平衡常数只与温度有关，与物质的浓度和体系的压强无关()正确。4．同一个反应无论如何表示，在一定温度下，化学平衡常数均相等()错[解析]同一个化学反应方程式化学计量数改变，则平衡常数改变。