平衡常数K与温度有关
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二 化学平衡常数的意义:
1、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
。
(2)当K≥10 5时,反应进行的程度很大,反应基本完全。 当K≤10-5时,反应进行的程度很小,反应很难进行。
C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g)
K=
例如:N2(g)+3H2(g) 数为 K2, NH3(g)
1 3 2NH3(g)的平衡常数为 K1, N2(g)+ H2(g) 2 2
NH3(g)的平衡常 。
2 1 3 K = K N2(g)+ H2(g)的平衡常数为 K3; K1 和 K2 的关系式: 1 2 2 2
K K1
K2
K = K1/K2
(4)、平衡常数只表现反应进行的程度,
即可能性问题,而不表现到达平衡所需 的时间,即现实性问题.
(5)、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 减少;
2 K · K 1 3= 1 。 K · K = 1 K2 和 K3 的关系式:__________ 。K1 和 K3 的关系式: 2 3
例1:
C (s) + CO2(g) C (s) + H2O (g)
CO (g) +H2O (g)
2CO(g) CO (g) + H2 (g)
CO2 Βιβλιοθήκη Baidug) + H2 (g)
(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 练习2: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
△
2HI(g),
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
上可逆反应的正方向是 放 热反应.
三、有关平衡常数的简单计算: 利用平衡常数,可以求平衡时各组分的浓度 (含量)和反应物的转化率
例题2: 在773K时:CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g),
平衡常数K=1,如反应开始时CO和H2O的浓度都是0.020 mol/l,计算该条件下CO的转化率最大是多少?
K居中,典型的可逆反应,改变条件反应的方向变化。
( 3)
n(始) n(平) c(始) c(平) 转化率 100% 100% n(始) c(始)
思考1:1、 K与a的关系;反应进行的程度越大, K 值
越大
,反应物转化率也
越大
大,
。
2、 K与v的关系; K值大,速率 不一定
2、判断化学反应进行的方向
通过分析实验数据得出:
1、温度不变时,
为常数 用K表示;
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。 其它平衡体系的数据进行分析,都有类似的关系。
对于反应: aA + bB
c
cC + dD
d
c (C )c ( D) K a b c ( A) c ( B)
练习1: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)
2
催化剂
2SO3
CO(g)+H2(g)
c ( SO3 ) K 2 c ( SO2 ) c(O2 )
c (CO) c ( H 2 ) K c ( H 2O )
CaCO3(s)
CO2(g)+H2(g)
CaO(s)+CO2(g)
CO(g)+H2O(l)
K=c(CO2)
归纳总结
使用平衡常数应注意的问题:
(1)化学平衡常数只受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。 (2)在平衡常数表达式中,水(液态)的浓度、固体物质的浓度不写。
cCO· c H2 cH2O FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g) cCO2 K= cCO (3)化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关
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50%,试 求:在该温度下。(1)此反应的化学平衡常数 (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?
2、利用平衡常数,求平衡时反应物的转化率 例题2: 在773K时:CO(g)+H2O(g) 件下CO的转化率最大是多少? CO2(g)+H2(g),平衡常数 K=1,如反应开始时CO和H2O的浓度都是0.020 mol/l,计算该条
解:设平衡时CO2和H2的浓度为x mol·L-1
(mol/l)
CO(g) + H2O(g)
浓度商:
对于可逆反应,在一定的温度的任意时刻,生成物浓度幂之 积与反应物浓度幂之积的比值叫浓度商
(1)QC<K , (2)QC=K , (3)QC>K ,
反应向 正 方向进行 反应 不移动 方向进行 反应向 逆 方向进行
3、利用K的变化可判断反应的热效应 平衡常数的大小不随反应物或生成物的改变而改 变,只随温度的改变而改变。即,K = f(T)。
结论:在一定温度的密闭容器中,对于可逆反应, 增加一种反应物的量(或浓度),该反应物转化率 下降,另外一种反应物转化率升高。
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5. 小结: (1) 平衡是有条件的、动态的。 (2) K与起始浓度和反应途径无关。 (3) K只是温度的函数(即只与温度有关) (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值大,反应完全。
CO2(g) + H2(g)
起始浓度: 0.020 0.020 转化浓度: x x 平衡浓度: 0.020-x 0.020-x
x2 K = ———— = 1 (0.020-x)2
0 x x
0 x x
解得:x=0.010 (mol·L-1 ) 转化率 = 0.010 —— 0.020×100 = 50% 答:该条件下CO的转化率最大为50%
二 化学平衡常数的意义:
1、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
。
(2)当K≥10 5时,反应进行的程度很大,反应基本完全。 当K≤10-5时,反应进行的程度很小,反应很难进行。
C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g)
K=
例如:N2(g)+3H2(g) 数为 K2, NH3(g)
1 3 2NH3(g)的平衡常数为 K1, N2(g)+ H2(g) 2 2
NH3(g)的平衡常 。
2 1 3 K = K N2(g)+ H2(g)的平衡常数为 K3; K1 和 K2 的关系式: 1 2 2 2
K K1
K2
K = K1/K2
(4)、平衡常数只表现反应进行的程度,
即可能性问题,而不表现到达平衡所需 的时间,即现实性问题.
(5)、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 减少;
2 K · K 1 3= 1 。 K · K = 1 K2 和 K3 的关系式:__________ 。K1 和 K3 的关系式: 2 3
例1:
C (s) + CO2(g) C (s) + H2O (g)
CO (g) +H2O (g)
2CO(g) CO (g) + H2 (g)
CO2 Βιβλιοθήκη Baidug) + H2 (g)
(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 练习2: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
△
2HI(g),
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
上可逆反应的正方向是 放 热反应.
三、有关平衡常数的简单计算: 利用平衡常数,可以求平衡时各组分的浓度 (含量)和反应物的转化率
例题2: 在773K时:CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g),
平衡常数K=1,如反应开始时CO和H2O的浓度都是0.020 mol/l,计算该条件下CO的转化率最大是多少?
K居中,典型的可逆反应,改变条件反应的方向变化。
( 3)
n(始) n(平) c(始) c(平) 转化率 100% 100% n(始) c(始)
思考1:1、 K与a的关系;反应进行的程度越大, K 值
越大
,反应物转化率也
越大
大,
。
2、 K与v的关系; K值大,速率 不一定
2、判断化学反应进行的方向
通过分析实验数据得出:
1、温度不变时,
为常数 用K表示;
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。 其它平衡体系的数据进行分析,都有类似的关系。
对于反应: aA + bB
c
cC + dD
d
c (C )c ( D) K a b c ( A) c ( B)
练习1: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)
2
催化剂
2SO3
CO(g)+H2(g)
c ( SO3 ) K 2 c ( SO2 ) c(O2 )
c (CO) c ( H 2 ) K c ( H 2O )
CaCO3(s)
CO2(g)+H2(g)
CaO(s)+CO2(g)
CO(g)+H2O(l)
K=c(CO2)
归纳总结
使用平衡常数应注意的问题:
(1)化学平衡常数只受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。 (2)在平衡常数表达式中,水(液态)的浓度、固体物质的浓度不写。
cCO· c H2 cH2O FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g) cCO2 K= cCO (3)化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关
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50%,试 求:在该温度下。(1)此反应的化学平衡常数 (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?
2、利用平衡常数,求平衡时反应物的转化率 例题2: 在773K时:CO(g)+H2O(g) 件下CO的转化率最大是多少? CO2(g)+H2(g),平衡常数 K=1,如反应开始时CO和H2O的浓度都是0.020 mol/l,计算该条
解:设平衡时CO2和H2的浓度为x mol·L-1
(mol/l)
CO(g) + H2O(g)
浓度商:
对于可逆反应,在一定的温度的任意时刻,生成物浓度幂之 积与反应物浓度幂之积的比值叫浓度商
(1)QC<K , (2)QC=K , (3)QC>K ,
反应向 正 方向进行 反应 不移动 方向进行 反应向 逆 方向进行
3、利用K的变化可判断反应的热效应 平衡常数的大小不随反应物或生成物的改变而改 变,只随温度的改变而改变。即,K = f(T)。
结论:在一定温度的密闭容器中,对于可逆反应, 增加一种反应物的量(或浓度),该反应物转化率 下降,另外一种反应物转化率升高。
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5. 小结: (1) 平衡是有条件的、动态的。 (2) K与起始浓度和反应途径无关。 (3) K只是温度的函数(即只与温度有关) (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值大,反应完全。
CO2(g) + H2(g)
起始浓度: 0.020 0.020 转化浓度: x x 平衡浓度: 0.020-x 0.020-x
x2 K = ———— = 1 (0.020-x)2
0 x x
0 x x
解得:x=0.010 (mol·L-1 ) 转化率 = 0.010 —— 0.020×100 = 50% 答:该条件下CO的转化率最大为50%