必修4化学平衡常数

写出反应：N2（g）+3H2（g） 的平衡常数表达式。
写出反应： 2NH3 （g） 的平衡常数表达式。 写出反应： C(s)+H2O(g)
2NH3 （g）
N2（g）+3H2（g） CO(g)+H2(g)
的平衡常数表达式。 CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g) 写出反应： CO (g)+H (g) CO(g)+H2O(l) 2 2 的平衡常数表达式。
CO(g)+H2O(g) ≒CO2(g)+H2(g) K=1.0
求CO转化为CO2的转化率.
解:设达到平衡时CO转化为CO2的物质的量为x,V为容器容积 CO(g)+H2O(g) ≒CO2(g)+H2(g) 起始浓度: 平衡浓度:
2.0 V
2.0 2.0-x V
10 V
10-x V =1.0
0 V
(1)已知初始浓度和平衡浓度求平衡 常数和平衡转化率
例1:在某温度下,将H2和I2各0.10mol的气态混合物充入 10L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得 C(H2)=0.0080mol/L.
(1)求该反应的平衡常数
(2)在上述温度下,该容器中若通入H2和I2蒸汽各
0.20mol.试求达到化学平衡状态时各物质的浓度.
x V X=1.66
0 V x V
K=
c(CO2)c(H2) C(CO)C(H2O)
CO转化为CO2的转化率为83%. 答 :略
练习
1、已知一氧化碳与水蒸气的反应为
CO + H2O(g)
催化剂
高温
CO2 + H2
在427℃时的平衡常数是9.4。如果反应开始时，一氧化碳和水 蒸气的浓度都是0.01mol/L，计算一氧化碳在此反应条件下的转 化率。 解:设CO的消耗浓度为x
生成物D: [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
（4）反应物A的平衡转化率（该条 件最大转化率）可表示：
对于可逆反应: mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g)
A的初始浓度 A的平衡浓度 ( A)% 100 % A的初始浓度 c0 ( A) [ A] 100 % c0 ( A) A初始的物质的量 A的平衡物质的量 ( A)% 100 % A初始的物质的量 n始 n平 100 % n始
0.00859 0.00977 0.00742
8.306
8.272
1、请计算填写表中空格。 2、讨论：分析上述数据，你能得出什么结论？
一、化学平衡常数（K） 1、定义
一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，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 是个常数，这个常数叫做该反应的化学平衡常数。
叫该反应的浓度商
（1）QC＜K ，反应向正方向进行 （2）QC＝K ，反应处于平衡状态 （3）QC＞K ，反应向逆方向进行
（2）利用Ｋ可判断反应的热效应
（１）若升高温度，Ｋ值增大，则正反应为吸热反应 （２）若升高温度，Ｋ值减小，则正反应为放热反应 例如：不同温度时，反应:H2(g)+I2(g) 的浓度平衡常数与温度的关系如下： 温度 浓度平衡常数 623K 66 .9 698K 54.4
4、化学平衡常数的意义：
定量的衡量化学反应进行的程度 （1）K值越大，表示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。
5、化学平衡常数的应用：
（1）判断正在进行的可逆反应是否平衡及不平衡向何方向进行
对于可逆反应，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：
答 :略
练习2：对于反应2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g) ,若 在一定温度下，将初始浓度为0.4mol/L的SO2(g)和 1.0mol /LO2(g)混合注入一密闭容器中，当达到平衡状 态时，测得容器中SO2(g)的转化率为80%,试求在该温 度下 （1）此反应的平衡常数。 （2）求SO2(g)、O2(g)、 SO3(g)的平衡浓度。
c (H2) 0.01067 0.01135
平衡浓度（mol/L）
c (H2) 0.001831 0.003560
平衡时
C 2 ( HI ) C （H2）（ · C I2）
c(I2)
0.01196 0.009044
c (HI)
0 0
c(I2)
0.003129 0.001250
c (HI)
0.01767 0.01559
平衡浓度mol/L: 0.02-x
C(HI)2
0.02-x
2x
=0.25
(2x)2 K= = (0.02-x)2 C(H2)C(I2)
X=0.0040mol/L C(H2)=c(I2)=0.016mol/L C(HI)=0.0080mol/L 答:略
(2)已知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率
例2:在密闭容器中,将2.0molCO与10molH2O混合加热 到800℃,达到下列平衡:
2、平衡常数的数学表达式及其单位
对于一般的可逆反应mA （g） nB（g） pC（g） +qD（g）
p q △n C（ C） C（ D） K的单位： （mol/L） K= m n C （A）C（B） △n （p q） -（m+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。
解： 起始n 转化n 平衡n
N2 + 3H2 2NH3 1 3 0 -a -3a +2a 1-a 3-3a 2a (1-a) + (3-3a) + 2a = 4×90% a = 0.2 α1 = 20%
起始n 转化n 平衡n
N2 + 3H2 2NH3 2 6 0 -b -3b +2b 2-b 6-3b 2b K=0.015 解得： b = 0.61 α2 = 30.5%
解(1)根据题意得: H2 +
起始浓度mol/L: 平衡浓度mol/L: K= 0.01 0.0080
I2 ≒ 0.01 0.0080
2HI 0 0.0040
C(HI)2 C(H2)C(I2)
=0.25
解(2)设H2的消耗浓度为x
H2 起始浓度mol/L: + I2 ≒ 0.02 2HI 0 0.02
解：由题意可得：
2SO2(g) + O2 (g) ≒ 2SO3(g)
起始浓度: 0.4
1.0
x 80％
0
转化浓度:0.4
0.16
0.84
0.32
0.32
平衡时浓度:0.08
C(SO3)2
K=
C(SO2)2 C(O2 )
=19
答 :略
例3: 已知CO(g) + H2O(g)
CO2 (g) +H2 (g) 800℃ K
CO + H2O(g)
起始浓度: 0.01
C(CO2) · C(H2) C(CO) · C(H2O)
催化剂
高温
CO2 + H2
0 x 0 x
=9.4 X=0.00754
0.01
x2 (0.01-x)2
平衡时浓度:0.01-x 0.01-x
K=
=
CO的转化率为0.00754/0.01×100%=75.4%
第二章 化学反应速率与化学平衡
第三节化学平衡
化学平衡常数
【活动探究】已知反应H2 (g)＋I2 (g) 2HI (g) △Ｈ< 0，在698.6K和798.6K 时分别用不同起始浓度的H2、I2(g)、HI进行反应，平衡后得到以下实验数据。
温度 （ K） 序 号 ① 698.6 ②
初始浓度（mol/L）
可逆反应：2NO2 N2O4 ，温度不 变、增加压强的情况下，平衡怎样移 动？气体的颜色如何变化？
54.498
54.618 54.329 8.298
③
④ 798.6 ⑤ ⑥
0
0.01135 0 0
0
0.00904 0 0
0.01069
0 0.01655 0.01258
0.001141
0.00456 0.00339 0.00258
0.001141
0.00195 0.00339 0.00258
0.008410
3、使用平衡常数应注意的几个问题：
(1)化学平衡常数的大小只与温度有关 ; (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 建立的途径无关。 (4)在平衡常数表达式中：纯液体（如水）的浓度、 固体物质的浓度不写 (5)化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关
= 1.0 ；求恒温恒容体系中，用c(CO):c(H2O)=1:1或
1:4开始ຫໍສະໝຸດ Baidu达到平衡时CO和H2O(g)的转化率。
c(CO) : c(H2O) = 1:1 时 CO + H2O CO2 + H2 起始c 1 1 0 0 转化c -x 平衡c 1-x c(CO) : c(H2O) = 1:4 时 CO + H2O CO2 + H2 起始c 1 4 0 0 转化c -x -x +x +x 平衡c 1-x 4-x x x
△
2HI(g),
763K 45.9
通过改变温度，平衡常数大小的变化趋势可以判 断上面可逆反应的正方向是放热反应.
6、有关化学平衡常数的计算
对于可逆反应达到平衡后各物质的浓度变化关系， 在计算中注意： （1）反应物：平衡浓度=初始浓度-转化浓度；
反应物A: [A]=c0(A) - △c(A)
（2）生成物：平衡浓度=初始浓度+转化浓度
-x
1-x
+x +x
x
=1
x
K=
(1-x)(1-x )
x2
K=
解得
(1-x)(4-x )
x2
=1
解得 x = 0.5 α(CO)= 50% α(H2O)= 50%
化率，而本身的转化率减小
x = 0.8
α(CO)= 80% α(H2O)= 20%
结论： 增大一种反应物的浓度，能提高另一种反应物的转
例4： 反应 N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) 在一定 条件下进行。设投入的N2为1 mol，H2为3 mol， 在一体积恒定，温度恒定的容器中反应，测得 平衡时的压强是原来的90%，求转化率α1。然 后再充入1 mol N2 和3 mol H2 ，温度不变，计 算新平衡的转化率α2。