3[1].3化学平衡常数及计算

练习：试写出下列反应的浓度平衡常数的数学表达式：
2SO2(g)+O2(g) C(s)+H2O(g)
c 2 ( SO3 ) K 2 c ( SO2 ) c(O2 )
催化剂
2SO3
CO(g)+H2(g)
c(CO) c( H 2 ) K c ( H 2O )
注意： 反应中的固体或纯溶剂不列入平衡常数 的表达式中！
△
2HI(g),
温度
浓度平衡常数
623K
66 .9
698K
54.4
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.
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4. 小结：
(1) 平衡是有条件的、动态的。 (2) K不随起始浓度大而变。 (3) K与温度有关。
对于可逆反应: mA(g)+nB (g)
p q
pC(g)+qD(g)
c (C )c ( D) （浓度商） QC m n c ( A)c ( B)
QC < k, 正 逆 ，未达平衡，正向移动
QC = k， 正 逆，达到平衡，平衡不移动
QC > k， 正 逆 ，未达平衡，逆向进行
（2）若温度不变，上容器中充入 的是1mol CO和 2mol H2O(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1mol CO和 4mol H2O(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。
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。如酒精和醋酸的反应
C2H5OH+CH3COOHCH3COOC2H5+H2O
K=C(CH3COOC2H5) ·C(H2O)/C(C2H5OH) ·C(CH3CO OH) CO (g) +H2O (g) CO2 (g) + H2 (g)
注意：
(1)固、純液体浓度为常数，不必写出。 (2) 同一化学反应，可以用不同的化学反 应式来表示，其对应K值不一样. (3) K值只说明反应能达到的最大限度，不 能说明反应的速度。 (4)平衡常数的数值大小可以判断反应进行 的程度，估计反应的可能性。
K≥105，认为正反应进行得基本完全；K ≤10-5则 认为这个反应的正反应很难进行(逆反应较完全）。
3、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) K=c (CO2)
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-+H2O2CrO42-+2H+ K=C(CrO42-)2 · (H+)2/C(Cr2O72-) C
（III）知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率。
例3、在1200℃时测得下列反应达平衡时,k=2.25. CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) 。若反应从 CO2(g)和H2(g)开始，且CO2(g)和H2(g)的初始浓度 分别为A、B、C三种情况。试计算A情况下各物质 的平衡浓度及CO2(g)和H2(g)平衡转化率。
(4) K与方程式写法有关。
（5）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。 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）。
(2)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1: 2NO (g) + O2 (g)
2NO2 (g) 2NO (g) +O2(g)
2NO2
N 2O 4
K1
K2
N2O4 (g)
K = K1 K2
例2:
C (s) + CO2(g) C (s) + H2O (g)
第三节化学平衡
化学平衡常数
阅读课本：Ｐ29表格，你能 得出什么结论？
1、化学平衡常数定义：
一定温度下，对于已达平衡的反应体 系中，生成物以它的化学计量数为乘 幂的浓度之积除以反应物以它的化学 计量数为乘幂的浓度之积是个常数。
这个常数叫做该反应的化学平衡常数。 影响因素：温度
2、平衡常数的数学表达式 mA+nB pC+qD cp(C) ·cq(D) K= m c (A) · n (B) c
初始浓度 Co(H2)mol/L A 0.0100 B 0.0120 0.0100 C 0.0080 0.0100
Co(CO2)mol/L 0.0100
将根据B、C组数据计算各物质的平衡浓度和平衡 转化率(α),分析结果，得出什么结论？
练习1、在密闭容器中，将NO2加热到某温度时，可进 行Leabharlann Baidu下反应：2NO2 2NO+O2，在平衡时各物 质的浓度分别是： C(NO2)=0.06mol/L,C(NO)=0.24mol/L,
C(O2)=0.12mol/L.试求： （1）该温度下反应的平衡常数。 （2）开始时NO2的浓度。 （3） NO2的转化率。
练习2:在2L的容器中充入 1mol CO和 1mol H2O(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。
CO (g) +H2O (g)
2CO(g) CO (g) + H2 (g)
CO2 (g) + H2 (g)
K K1
K2
K = K1/K2
课堂 练习：
1.写出下列各反应的平衡常数K (1) 2NO2（g） (2) N2O4（g） (3) CaCO3（g） 解(1) (2) (3) N2O4（g） 2NO2（g） CaO（s）+CO2（g）
K=C(N2O4)/C(NO2)2 K=C(NO2)2/C(N2O4) K=C (CO2)
(3)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 减少。
例如：不同温度时，反应:H2(g)+I2(g) 平衡常数与温度的关系如下：
K = C(CO2)C(H2) / C(CO)C(H2O) =[(2.0α)(2.0α)] / [2.0(1-α)×2.0(1-α)] =α2 / (1-α)2 = 2.6 ∴α= 62 %
(I)已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平衡 转化率
例1：对于反应2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g) ,若在 一定温度下，将0.1mol的SO2(g)和0.06mol O2(g)注 入一体积为2L的密闭容器中，当达到平衡状态时，测 得容器中有0.088mol的SO3(g)试求在该温度下
（1）此反应的平衡常数。
（2）求SO2(g)和O2(g)的平衡转化率。 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。
(II)已知平衡转化率和初始浓度求平衡常数
例2: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) 的初始浓度均增大到3mol/L,则SO2 转化率变为多少？
∴K= C(NH3)2/C(N2) (H2 ) 3 = 42/（3×93） =7.3×10-3
四、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：
A的初始浓度 A的平衡浓度 ( A)% 100% A的初始浓度 c0 ( A) C 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
例题、 反应CO (g) + H2O (g) CO2 (g) + H2 (g)在749K达平衡， K=2.60,求：当CO、H2O (g)的起始浓度都为 2.0 mol/L达平衡 后,CO的转化率 。 解:设CO的转化率为α，则 CO(g) + H2O (g) CO2 (g) + H2 (g) 起始浓度/ mol/L 2.0 2.0 0 0 转化浓度/ mol/L 2.0α 2.0α 2.0α 2.0α 平衡浓度/ mol/L 2.0(1-α) 2.0(1-α) 2.0α 2.0α
练 习
• 1.(00天津高考)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（ ＡＤ ） • 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．
5、与平衡常数有关的计算
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: C(A)=c0(A) - △c(A) （2）生成物：平衡浓度=初始浓度+转化浓度 生成物D: C(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
课堂 练习：
450K时往一空容器中通入氮N2和H2，反应达平衡后， 测得C(N2)=3mol/L，C(H2)=9mol/L，C(NH3) =4 mol/L, 求K、N2和H2的起始浓度 解: N2 + 起始浓度/mol/L 5 转化浓度/mol/L 2 平衡浓度/mol/L 3 3H2 15 6 9 2NH3 0 4 4