化学平衡常数高二化学课件

化学平衡常数2020年6月9日星期二化学平衡特点(1)逆：(2)等：(3)动：(4)定：(5)变:(6)同：动态平衡（正逆反应仍在进行）条件改变，原平衡被破坏，在新的条件下建立新的平衡。正反应速率=逆反应速率反应混合物中各组分的浓度保持不变，各组分的含量一定。可逆反应；条件相同，某一可逆反应无论是从正反应开始还是从逆反应开始，最终均可达到同一平衡状态。首先，让我们以氢气和碘蒸气的反应为例，分析课本31页表中的数据，然后得出结论。根据表中的数据计算出平衡时的值，并分析其中规律。2c(HI)c(H2)·c(I2)通过分析实验数据得出：(1)温度不变时，为常数用K表示,K=48.74；(2)常数K与反应的起始浓度大小无关；(3)常数K与正向建立还是逆向建立平衡无关即与平衡建立的过程无关。2c(HI)c(H2)·c(I2)其它平衡体系的数据进行分析，都有类似的关系。对于反应:mA+nBpC+qDc(C)·c(D)pqc(A)·c(B)mnK=1、定义：在一定温度时，当一个可逆反应达到平衡状态时，生成物平衡浓度的幂之积与反应物平衡浓度的幂之积的比值是一个常数，这个常数称为化学平衡常数简称平衡常数。一、化学平衡常数(符号为K)2.数学表达式：对于反应:mA+nBpC+qDcp(C)·cq(D)cm(A)·cn(B)平衡常数的数学表达式K=3.平衡常数的单位∵浓度的单位为mol·L-1∴K的单位为(mol·L-1)n；当浓度的单位为mol·L-1，称标准平衡常数，标准平衡常数不写单位。4.书写平衡常数关系式的规则1)如果反应中有固体和纯液体参加，它们的浓度不应写在平衡关系式中，因为它们的浓度是固定不变的，化学平衡关系式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度。如:CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l)K=c(CO2)K=c(CO)/[c(CO2)·c(H2)]再如:稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度也不必写在平衡关系式中，如：Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+K=c(CrO42-)2c(H+)2/c(Cr2O72-)又如：非水溶液中的反应，如有水生成或有水参加反应，此时水的浓度不可视为常数，必须表示在平衡关系式中。如酒精和醋酸的液相反应C2H5OH+CH3COOHCH3COOC2H5+H2OK=c(CH3COOC2H5)c(H2O)/(c[C2H5OH]c[CH3COOH])2)同一化学反应，可以用不同的化学反应式来表示，每个化学方程式都有自己的平衡常数关系式及相应的平衡常数。例N2(g)+3H2(g)2NH3(g)K1=1.601051/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g)K2=3.87102K1K2，K1=K223)多重平衡规则：若干方程式相加(减)，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积(商)例题:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)K12NO2(g)N2O4(g)K22NO(g)+O2(g)N2O4(g)K=K1K24.书写平衡常数关系式的规则(1)平衡常数K与温度有关，与浓度无关，由K随温度的变化可推断正反应是吸热反应还是放热。若正反应是吸热反应,升高温度,K增大;若正反应是放热反应,升高温度,K减小;5.引入平衡常数K的意义例如：不同温度时，反应:H2(g)+I2(g)2HI(g),的浓度平衡常数与温度的关系如下：△温度623K698K763K平衡常数66.954.445.9通过改变温度，平衡常数大小的变化趋势可以判断上可逆反应的正方向是放热反应.(2)平衡常数K值的大小，可推断反应进行的程度。K值越大，表示反应进行的程度越大，反应物的转化率越大；K值越小，表示反应进行的程度越小，反应物的转化率越小。(3)反应的平衡常数与反应可能进行的程度。一般来说，反应的平衡常数K≥105，认为正反应进行得较完全；K≤10-5则认为这个反应的正反应很难进行(逆反应较完全）。5.引入平衡常数K的意义对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)(4)在某温度下，某时刻反应是否达平衡，可用该时刻产物的浓度幂的之积与反应物浓度幂之积的比即浓度商Q与K比较大小来判断。QCkc，未达平衡，逆向进行。逆正QC=kc,达平衡，平衡不移动。逆正逆正QCkc,未达平衡，正向移动。)()()()(BcAcDcCcQnmqpC)()()()(BcAcDcCcQnmqpC5.引入平衡常数K的意义（5）另外还有两点必须指出：①平衡常数数值的大小，只能大致告诉我们一个可逆反应的正向反应所进行的最大程度，并不能预示反应达到平衡所需要的时间。如：2SO2(g)+O2===2SO3(g)298K时K很大，但由于速度太慢，常温时，几乎不发生反应。②平衡常数数值极小的反应，说明正反应在该条件下不可能进行，如:N2+O22NOK=10-30(298K)所以常温下用此反应固定氮气是不可能的。因此没有必要在该条件下进行实验，以免浪费人力物力。或者改变条件使反应在新的条件下进行比较好一些。达到平衡后各物质的浓度变化关系，在计算中注意。（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)二、有关化学平衡常数的计算对于反应:aA+bBcC+dD概念理解：平衡转化率用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观，常用平衡转化率α来表示反应限度。对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)反应物A的平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：%100)()()(%100)%(00AcAcAcAAAA平的初始浓度的平衡浓度的初始浓度%100%100)%(始平始初始的物质的量的平衡物质的量初始的物质的量nnnAAAA例题1：在某温度下，将H2(g)和I2(g)各0.1mol混合物充入10L的密闭容器中，充分反应达到平衡时，测得[H2]=0.0080mol/L，求：(1)反应的平衡常数(2)其它条件不变，充入的H2(g)和I2(g)各0.2mol,求达平衡时各物质的平衡浓度。(1)已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平衡转化率注：温度一定时，对于一个化学反应，平衡常数虽然一定，但不同的反应物的平衡转化率可能不同。不能脱离具体的反应物谈平衡转化率。①③②④⑤⑥⑦⑧例题2:在2L的容器中充入1molCO和1molH2O(g),发生反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)800℃时反应达平衡,若k=1.求：（1）CO的平衡浓度和转化率。（2）若温度不变，上容器中充入的是1molCO和2molH2O(g)，CO和H2O(g),的平衡浓度和转化率是多少。（3）若温度不变，上容器中充入的是2molCO和4molH2O(g)，CO和H2O(g),的平衡浓度和转化率是多少。（4）若温度不变，要使CO的转化率达到90%，在题干的条件下还要充入H2O(g)物质的量为多少。（2）知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率。(3)已知平衡转化率和初始浓度求平衡常数例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60%，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？浓度对化学平衡的影响在其它条件不变的情况下，增加反应物的浓度或减少生成物的浓度，化学平衡向着正反应方向移动；增加生成物的浓度或减少反应物的浓度，化学平衡向着逆反应的方向移动。在可逆反应中，为了尽可能利用某一反应物，经常用过量的另一种物质和它作用。不断将生成物从反应体系中分离出来，则平衡将不断向生成产物的方向移动。浓度对化学平衡的影响例：反应：CO+H2OH2+CO2在773K时平衡常数Kc=9如反应开始时c(H2O)=0.080mol·L-1(前面例题的4倍),c(CO)=0.020mol·L-1求CO的转化率。CO+H2OH2+CO2初始0.020.0800平衡时0.02-x0.08-xxxKc=x2/[(0.02-x)(0.08-x)]=9∴x=0.0194mol·L-1转化率=(0.0194/0.020)×100％=97％这样由于水蒸气的浓度增加为原来的四倍，CO的转化率由75%变为97%。压力对化学平衡的影响等温下，增大总压强，平衡向气体分子数减少的方向移动；减压，则平衡向气体分子数增加的方向移动。如：673K时反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)如果气态反应物的总分子数和气态生成物总分子数相等，在等温下，增加或降低总压强，对平衡没有影响。如：773K时反应CO+H2OH2+CO2温度对化学平衡的影响升高温度，使平衡向吸热方向移动；降低温度，使平衡向放热方向移动。温度使化学平衡常数发生变化：211212lnTTTTRHKKr体系放热时rH为负值，吸热时为正值。K1、K2分别为温度T1、T2时的平衡常数，R是气体常数。如果为放热反应rH为负值，升高温度时（T2T1)，则K2K1平衡常数随温度的升高而减小，反之亦然。