平衡常数ppt

用0.100mol·L-1 Na2S2O3标准溶液测得c(I2)＝
4.85×10-3 mol·L-1。量取50.0mL KI-I2溶液和50.0mL CCl4置于分液漏斗中振荡达平衡，分液后测知CCl4相
中c(I2)＝2.60×10-3 mol·L-1。已知实验温度下CCl4
从水溶液中萃取I2的分配比为85 : 1。求水溶液中I2 ＋I¯＝I¯3的平衡常数。
p(W2O6)=100.0
kPa
- 98.0
2
kPa=51.0 kPa
10
K
[
[ pGeWO4 / p ]2 pGeO/ p ]2[ pW2O6 /
p
]
2.0
98.0 1002
1002 51.0
100
4.
7103
11
标准平衡常数的应用 (1) 判断反应的进行程度
K愈大，反应进行得愈完全 K愈小，反应进行得愈不完全 K不太大也不太小(如 10-3 < K <103), 反应物部分地转化为生成物
解（1）2×①－②得 Xe+XeF4=2XeF2 K(250 ℃)=72 K(400 ℃)=65 因为两个K值相近，表明250 ℃400 ℃均可制备XeF2 设达平衡时［XeF2］=a mol/L 则［XeF4］=0.01amol/L ［XeF2］2/ ［XeF4］［Xe］=K 求得［Xe］=1.4 a mol/L( 250 ℃)
25
按要求进行计算
26
竞赛试题
Xe和F2反应生成XeF2 XeF4 XeF6反应所需条件：
K(2500C)
K(4000C)
① Xe+F2= XeF2 ② Xe+2F2= XeF4 ③ Xe+3F2= XeF6
8.80×104 1.07×108 1.01×108
3.6×102 1.98×103 36.0
24
竞赛试题
解：设萃取平衡时，水溶液中c(I2)为x c(I2,CCl4)／c(I2,H2O)＝2.60x10-3 mol·L-1／x＝85 x＝2.60x10-3 mol·L-1／85＝3.06×10-5 mol·L-1 水溶液中 I2 ＋I¯ ＝ I3¯ I2：3.06×10-5 I¯3: 4.85 ×10-3 －2.60×10-3－3.06×10-5＝2.22×10-3 I¯: 0.100－2.22×10-3＝0.098 K＝2.22×10-3 mol·L-1／0.098 mol·L-1×3.06×10-5 mol·L-1 ＝7.4×102 L·mol-1（不写单位不扣分）
化学平衡常数
全国高中学生化学竞赛基本要求
11. 化学平衡。平衡常数与转化率。弱 酸、弱碱的电离常数。溶度积。利用平衡常 数的计算。熵的概念。
2
标准平衡常数
标准平衡常数 由范特霍夫等温方程：
rGm (T ) rGm (T) RTlnJ
当反应达到平衡状态时
r
G
m
(T)
RTlnJ
0 ，令J 平衡
= 0 时，Kp = Kc 注意：适用的条件
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竞赛试题
氯气能溶于水，并与水反应生成HClO 、Cl- 、H+ 。 设第一个平衡的平衡常数为K1第二个平衡的平衡常数 为K2，总反应为K3 ，写出这三个平衡常数的表达式， 已知在25 ℃ 氯气的分压为100kPa下达成平衡，总反 应的平衡常数K3=1.8×10-10mol3·L-3Pa -1,溶液里溶解 的氯的总量为6.0g ·L-3 。计算溶液中HClO 、Cl- 、 H+ 、PH值、 K1、 K2的数值。
24.8 x x
100 100
1.5 108
14
因为K 很大，x很小，
假设 83.7-x ≈ 83.7， 24.8+x ≈24.8 。
83.7 100 1.5108 24.8x
x 2.3106
平衡时:p(CO)=24.8kPa ，Hale Waihona Puke Baidu(Cl2)=2.3 10-6 kPa
p(COCl2)=83.7kPa
（1）制备XeF2(其中XeF4摩是XeF2摩的1%）求250℃ 400 ℃起始物中Xe和F2的物质的量比。 （2）制备XeF6(其中XeF4摩是XeF6摩的10%） 250℃ 还是 400 ℃合成更合适？起始物中Xe和F2的物质的量比。 （3）合成XeF4 250℃ 还是400 ℃合成更合适？
竞赛试题
1
K1= ［ Cl2（aq) ］/P Cl2= 5.83 ×10－2 /100×103=5.83 ×10－7 mol·L－1Pa －1 K2 = K3/ K1= 1.8 ×10－10/ 5.83 ×10－7 =3.09 ×10－4
23
竞赛试题
第5题 （6分）配制KI(0.100mol·L-1)–I2的水溶液，
(2) ③－②得 F 2+XeF4=XeF6 K(250 ℃)=0.94 K(400 ℃)=0.018 所以在250 ℃合成XeF6 设达平衡时［XeF6］= a mol/L 则［XeF4］=0.1 a mol/L ［XeF6］/ ［XeF4］［F2］=K= 0.94 求［F2］=? mol/L 250 ℃ n(Xe) ： n(F2) =?
解：pV = nRT 因为T 、V 不变 p ( B ) c ( B ) RT R=8314Pa·L·mol-1·K-1
p0(CO)=(0.0350×8.314×373)kPa=108.5 kPa p0(Cl2)=(0.0270×8.314×373)kPa=83.7 kPa 13
解：
CO(g)+Cl2 (g) COCl 2(g)
所以 K3= K1·K2= ［ H+ ］ ［ Cl－ ］ ［ HClO ］/ P Cl2
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竞赛试题
由于在HCl中弱酸HClO 的电离被显著抑制，所以 ［ H+ ］= ［ Cl－ ］ =［ HClO ］ 所以［ Cl－ ］ =（ K3 P Cl2 ）1/3 = (1.8×10－10×100×103) 1/3 = 2.62×10－2 mol·L－1 ［ H+ ］= ［ Cl－ ］ =［ HClO ］= 2.62×10－2 mol·L－1 ［ Cl2（aq) ］=6.0/71－(2× 2.62×10－2 )/2=5.83 ×10－2 mol·L－
反应正向进行
J=K
体系处于平衡状态
J>K
反应逆向进行
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(3)计算平衡组成
例题：已知反应CO(g)+Cl2(g) COCl2(g) 在定温定容条件下进行,373K时K =1.5108。
反应开始时c0(CO)=0.0350mol·L-1， c0(Cl2)=0.0270mol·L-1， c0(COCl2)=0。计算 373K反应达到平衡时各物种的分压和CO的 平衡转化率。
CO
p0 CO peq CO p0 CO
108.5 24.8 100%
108.5
77.1%
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实验平衡常数
16
实验平衡常数
1． 溶液中的反应
mA + nB
xG + yD
[G ]x [ D] y Kc = [ A]m[B]n
[A]、[B]、[G]、[D] : A、B、G、D在平衡时 的浓度；
Sn2+(aq)+2Fe3+(aq) Sn4+ (aq)+2Fe2+(aq)
[c(Sn4 ) /c ][c(Fe2 ) /c ]2 K
[c(Sn2 ) /c ][c(Fe3 ) /c ]2 5
对于一般的化学反应：
aA(g) bB(aq) cC(s) xX(g) yY(aq) zZ(l)
K
pX/ p pA/ p
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竞赛试题
两个平衡：一是氯气的溶解平衡，另一个是氯气与水反应的 平衡：
Cl2（g)
Cl2（aq)
Cl2（aq) +H2O
H+ （aq) +Cl－ （aq) + HClO （aq)
分别有： K1= ［ Cl2（aq) ］/P Cl2
K2 = ［ H+ ］ ［ Cl－ ］ ［ HClO ］/ ［ Cl2（aq) ］
8
标准平衡常数的实验测定
例题：定温定容下，GeO(g)与W2O6 (g) 反应生成GeWO4 (g) ：
2GeO (g) +W2O6 (g) 2 GeWO4 (g) 若反应开始时，GeO和W2O6 的分压均为 100.0kPa，平衡时 GeWO4 (g) 的分压为 98.0kPa。求平衡时GeO和W2O6的分压以 及反应的标准平衡常数。
9
解： 2GeO (g) + W2O6 (g) 2 GeWO4 (g)
开始pB/kPa 100.0
100.0
变化pB/kPa -98.0
-98.0 2
平衡pB/kPa 100.0-98.0
100.0-
98.0 2
0 98.0 98.0
p(GeO)=100.0 kPa - 98.0 kPa =2.0kPa
HI(g) K 2
K
2
[
p(H2 )
[ p(HI) / p ] / p ]1/ 2[ p(I2 )
/
p
]1/ 2 (K 1 )1/2
2HI(g) H2(g) I2(g)
K3
K3
[
p(H 2 ) / p ][ [ p(HI ) /
p(I2) / p ]2
p
] =(K 1 )-1
7
多重平衡原理 例题：已知25℃时反应
开始cB/(mol·L-1)
开始pB/kPa 假设Cl2全部转化 又设COCl 2转化x 平衡pB/kPa
0.0350 108.5 108.5-83.7
x 24.8+x
0.0270 83.7 0
x x
0 0 83.7 -x 83.7-x
K
p(COCl 2) /
pCO/ p p(Cl
p 2)
/
p
83.7 x/100
衡时的分压
KP量纲： (Pa)
(kPa)
= 0 时，KP无量纲，
0 时，KP有量纲，
(atm)
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② 浓度平衡常数
[G ]x [ D] y KC = [ A]m[B]n
③ KP与Kc的关系 反应物生成物都近乎理想气体 气态方程 p = cRT 时
KP = KC(RT) (只应用于单纯气态反应) R=8314Pa·L·mol-1·K-1
XeF2 +F 2 = XeF4
100
1
K(250 ℃)=1200 K(400 ℃)=5.5
容易求得：F- =10-5 (250 ℃) F -=10-3 (400 ℃)不能由此 求解
就是说只有在Xe过量的条件下才能使产物以XeF2为主。所以 应按Xe+XeF4=2XeF2平衡关系解题。
29
竞赛试题
(2) 预测反应的进行方向
对于一般的化学反应：
aA (g)+ bB(aq)+cC(s) xX(g)+yY(aq)+zZ(l)
任意状态下:
J [ pi X/ pθ ]x [bi Y/ bθ ]y [ pi A/ pθ ]a [bi B/ b θ ]b
J 称为反应商，可作为反应进行方向的判据.
J <K
xcY/ c acB/ c
y b
K 是量纲为1。 K 是温度的函数，与浓度、分压无关。
* 标准平衡常数表达式必须与化学反应计
量式相对应。
6
H2 (g) I2 (g) 2HI(g)
K1
K1
[ p(HI) / p ]2 [ p(H2 ) / p ][p(I2 ) /
p
]
1 2 H 2 (g)
1 2 I 2 (g)
Kc为浓度平衡常数；单位： (mol·dm-3) B BB = (x + y) – (m+n)
B = 0 时，Kc无量纲， B 0 时，Kc有量纲， 2． 气相反应
mA + nB
xG + yD
① 压力平衡常数
Kp =
pG x • pD y pAm • pBn
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pG、pD、pA、pB ：气态物质A、B、G、D平
①2BrCl(g) Cl2(g)+Br2(g)的K 1 =0.45 ②I2(g)+Br2(g) 2IBr(g)的 K 2=0.051 计算反应 ③2BrCl (g)+ I2(g) 2IBr(g)+ Cl2(g)的K 3 。 解：反应① + ②得：
2BrCl (g)+ I2(g) 2IBr(g)+ Cl2(g) K 3 = K 1 ·K 2 = 0.45×0.051=0.023
［Xe］=1.5 a mol/L( 400 ℃) 250 ℃ n(Xe) ： n(F2) =(1.4+1.0+0.01) ：(1.0+0.02) 400 ℃ n(Xe) ： n(F2) =(1.5+1.0+0.01) ：(1.0+0.02)
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②－① XeF2+F 2=XeF4 K(250 ℃)=1200 K(400 ℃)=5.5
k
r
G
m
(T)
RTlnk
在一定温度(T )时，上式中的rGm (T )、R和T都是定值， 即K 是一个常数, 称为标准平衡常数。
标准平衡常数表达式
对于气相反应：
H2 (g) I2 (g) 2HI(g)
K
[ p(HI) / p ]2
[ p(H2 ) / p ][p(I2 ) / p ]
对于溶液中的反应：