《化学平衡—化学平衡常数》PPT课件

转化c x x
xx
平衡c 1-x 1-x x x
K=
x2
(1-x)(1-x )
=1
c(CO) : c(H2O) = 1:4 时
CO + H2O CO2 + H2
起始c 1 4
00
转化c x x
xx
平衡c 1-x 4-x x x
K=
x2
(1-x)(4-x )
=1
解得 x = 0.5 α(CO)= 50%
N2O4 (g) K 3
K 3 = K1 K2
(5)同一化学反应,正、逆反应的平衡常数互为倒数
例如: 2NO(g) + O2(g)
2NO2(g) K1
2NO2(g)
2NO(g) + O2(g) K2
K2 = 1/K1
６.化学平衡常数的应用: (1)判断可逆反应是否达到平衡及反应方向 对于可逆反应，在一定温度的任意时刻，反应物的 浓度和生成物的浓度有如下关系：
100%
n始 n平 100% n始
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 c(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。
c(H2) ·c(I2)
(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。
四、化学平衡常数
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）
（1）反应物：平衡浓度=初始浓度-转化浓度； 即：反应物A: c平(A)=c0(A) - △c(A)
（2）生成物：平衡浓度=初始浓度+转化浓度 即：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
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
根据某反应的平衡常数K随温度变化的情况， 可判断该反应是放热反应还是吸热反应。
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
起始n 转化n 平衡n
N2 + 3H2
2
6
2NH3 0
-b
-3b
+2b
2-b 6-3b
2b
K=0.015 解得： b = 0.61
α2 = 30.5%
例5：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？
练习
1、已知一氧化碳与水蒸气的反应为：
催化剂Байду номын сангаас
CO + H2O(g) 高温 CO2 + H2
例如：N2+3H2
2NH3的K1值
K1 = K22
与1/2N2+3/2H2 NH3的K2值不一样
(4)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)
例如: 2NO(g) + O2(g)
2NO2(g) K1
2NO2(g)
N2O4 (g)
K2
2NO(g) +O2(g)
解得 x = 0.8 α(CO)= 80%
α(H2O)= 50%
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
化率，而本身的转化率减小
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
2、表达式：
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；
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、使用平衡常数应注意的几个问题：
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。
解： 起始n 转化n 平衡n
N2 + 3H2
1
3
2NH3 0
-a
-3a
+2a
1-a 3-3a
2a
(1-a) + (3-3a) + 2a = 4×90%
a = 0.2
α1 = 20%
(1)化学平衡常数的大小只与温度有关，与反应物或 生成物的浓度无关。
(2)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
CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g) K=c(CO2) CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(l)
K=c(CO)/[c(CO2) ·c(H2)]
(3)化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关
2SO2+O2
2SO3
已 知 C(SO2) 始 =0.4mol/L ， C(O2) 始 =1mol/L 经 测 定 该反应在该温度下的平衡常数K≈19，试判断，
（1）当SO2转化率为50％时，该反应是否达到 平衡状态，若未达到，向哪个方向进行？
（2）达平衡状态时， SO2的转化率应为多少？
1100℃时，测得高炉中c(CO2)=0.025mol/L， c(CO)=0.1mol/L，在这种情况下该反应是否 处于平衡状态_______(填“是”或“否”)， 此时化学反应向
方向进行，其原因是
。
７、有关化学平衡常数的计算
对于反应: aA + bB
cC + dD
达到平衡后各物质的浓度变化关系：
化学反应速率与化学平衡
化学平衡常数
我们以氢气和碘蒸气的反应为例，分析课本29
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 并分析其中规律。
c 2(HI)
c(H2) ·c(I2)
的值，
通过分析实验数据得出：
(1)温度不变(保持457.60C)时， c2(HI) 为常数,用 K
表示,K = 48.74；
课堂小结：
(1) 平衡是有条件的、动态的。 (2) K不随起始浓度大小而变化。 (3) K与温度有关。 (4) K与方程式写法有关。 (5) K值大小标志反应能达到的最大限度, K值越大，反应物的转化率越大，反应 越完全。
［练习］：写出下列反应平衡常数的表达式
Cr2O72-+H2O C2H5OH+CH3COOH
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。
2.某温度下：2NO2
N2O4 ， K = 1.0
以2 mol/L NO2为起始浓度建立平衡。求平衡时 c(NO2); 当压缩体积至原来一半时，再求c (NO2)
3. 一定温度下的密闭容器中存在如下反应：
CO2(g)+H2(g) C(s)+H2O (g)
2CrO42-+2H+ CH3COOC2H5+H2O
CO(g)+H2O(l) CO(g)+H2(g)
例题 : 高炉炼铁中发生的基本反应如下:
FeO(s)+CO(g)
Fe(s)+CO2(g) ；△H>0
其平衡常数可表达为: K=c(CO2)/c(CO)，已知 1100℃，K=0.263
例3: 已知CO(g) + H2O(g)
CO2 (g) +H2 (g) 800℃ K
= 1.0 ；求恒温恒容体系中，用c(CO):c(H2O)=1:1或
1:4开始，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
00
平衡转化率：
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：
(A)% A的初始A浓的度初始A浓的度平衡浓度100%
(
c0 (A) Ac初平始( A的) 物10质0%的量 A的平衡物质的量
A)% c0 ( A)
A初始的物质的量