化学平衡常数及计算.

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1、三、化学平衡常数化学平衡的特征 序 号 起始时浓度mol/L 698.6K 平衡时浓度mol/L 698.6K 平衡时 c0 (H2)c0(I2)c0 (HI)H2I2HI 10.010670.0119600.0018310.0031290.01767 20.011350.00904400.003560.001250.01559 30.011340.00751000.0045650.00073780.01354 4000.010690.0011410.0011410.008410 I2(g) + H2(g) 2HI(g) 54.5 54.6 54.45 54.33 根据表中的数据计算出平衡时

2、的值，并分析其中规律。 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 过程无关。 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 cC + dD 一、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 三、平衡常数的单位 浓度的单位为molL-1 K的单位为(molL-1)n； 二、数学表达式： 对于一般的可逆反应mA+nB pC+qD

3、 c(C)pc(D)q c(A) mc(B) n K = 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) 2SO3 C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) 催化剂 注意： 反应中的固体或纯溶剂不列入平衡常数的表达式中！ 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) Kc=CO2 CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l) Kc=CO/(CO2H2) 四、书写平衡常数关系式的规则 稀溶液中进行的反

4、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+ Kc=CrO42-2H+2/Cr2O72- 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 的液相反应 C2H5OH+CH3COOHCH3COOC2H5+H2O K=CH3COOC2H5H2O/(C2H5OHCH3COOH) 2、同一化学反应，可以用不同的化学反 应式来表示，每个化学方程式都有自己 的平衡常数关系式及相应的平衡常数。 例：N2O4（g） 2NO2（g） Kc = NO22/N2O4 1/2N2O4（g） NO2（

5、g） Kc = NO2/N2O41/2 1/3N2O4（g） 2/3NO2（g） Kc = NO22/3/N2O41/3 3、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 K1 2NO2 (g) N2O4 K2 2NO (g) +O2(g) N2O4 (g) K = K1 K2 例2: C (s) + CO2(g) 2CO(g) K C (s) + H2O (g) CO (g) + H2 (g) K1 CO (g) +H2O (g) CO2 (g) + H2 (g) K2 K = K1/K2 返 回播

6、放 解(1) Kc=N2O4/NO22 (2) Kc=NO22/N2O4 (3) Kc= CO2 课堂 练习： 1.写出下列各反应的平衡常数K (1) 2NO2（g） N2O4（g） (2) N2O4（g） 2NO2（g） (3) CaCO3（g） CaO（s）+CO2（g） 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; (5) K值大小标志反应能达到的最大限度, K值大

7、，反应完全。 返 回播 放 5. 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。 (4) K与方程式写法有关。 1.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。因为平衡状态是反应进行的最大 限度。如： N2(g)+O2(g)2NO(g) Kc=110-30(298K) 这意味着298K时，N2和O2基本上没有进行反应，反 之NO分解的逆反应在该温度下将几乎完全进行，平衡 时NO实际上全部分解为N2和O2。 三、平衡常数的意义 2、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

8、；K值越小，表示反应进行的程度越小，反 应物的转化率越小。 3、反应的平衡常数与反应可能进行的程度。一般来说 ，反应的平衡常数KC105，认为正反应进行得较完全 ；KC 10-5则认为这个反应的正反应很难进行(逆反应 较完全）。 例如：不同温度时，反应:H2(g)+I2(g) 2HI(g), 的平衡常数与温度的关系如下： 温度623K698K763K 浓度平衡常数66 .954.445.9 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. 4、另外还有两点必须指出： 平衡常数数值的大小，只能大致告诉我们一个 可逆反应的正向反应所进行的最大程度，并不能预 示反应达到

9、平衡所需要的时间。如： 2SO2(g)+O2=2SO3(g) 298K时Kp很大，但由于速度太慢，常温时，几 乎不发生反应。 平衡常数数值极小的反应，说明正反应在该条 件下不可能进行，如: N2+O22NO Kc=10-30(298K)所以常温下用此反应固定氮气是 不可能的。因此没有必要在该条件下进行实验，以 免浪费人力物力。或者改变条件使反应在新的条件 下进行比较好一些。 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： （2）生成物：平衡浓度=初始浓度+转化浓度 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。

10、c(A):c(D)=a:d （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) 5、与平衡常数有关的计算 例1:合成氨的反应N2+3H22NH3在某温度下各物质的 浓度平衡是:N2=3molL-1,H2=9molL-1,NH3 =4molL-1求该反应的平衡常数和N2、H2的初始浓度 。 解：求平衡常数Kc Kc=NH32/(N2H23)=16/(393)=7.3210-3 求N2、H2的初始浓度。 N2+3H22NH3 反应1摩尔N2同时需3molH2生成2molNH3 N2 + 3H2 2NH3 平衡3molL-1 9molL-1 4molL-1 初始(

11、3+2) (9+6) 0 即： 5 15 0 答:Kc=7.3210-3,初始N2、H2为5.15molL-1。 播 放返 回 课堂 练习： 2、 450K时往一空容器中通入氮N2和H2，反应达平 衡后，测得N2=3mol/L，H2=9mol/L，NH3 =4 mol/L, 求K、N2和H2的起始浓度 3 9 4 0 42 6 5 15 Kc= NH32/N2 H23 = 42/（393） =7.310-3 解: N2 + 3H2 2NH3 起始浓度/mol/L 反应浓度/mol/L 平衡浓度/mol/L 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 平衡转化率来表示反应限度。

12、 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)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

13、应物谈平衡转化率。 (b)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？ （c）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)

14、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。 初始浓度ABC Co(H2)mol/L0.01000.01200.0080 Co(CO2)mol/L 0.01000.01000.0100 将根据B、C组数据计算各物质的平衡浓度和平衡 转化率(),分析结果，得出什么结论？ 播 放返 回 K = CO2H2 / COH2O =(2.0)(2.0) / 2.0(1-)2.0(1-) =2 / (1-)2 = 2.6 = 62 % 解:设CO的转化率为，则 CO(g) + H2O (g) CO2

15、(g) + H2 (g) 起始浓度/ mol/L 2.0 2.0 0 0 变化浓度/ mol/L (-2.0) ( -2.0) ( 2.0) ( 2.0) 平衡浓度/ mol/L 2.0(1-) 2.0(1-) 2.0 2.0 例题、 反应CO (g) + H2O (g) CO2 (g) + H2 (g)在749K达平衡， Kc=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 。 练习1、在密闭容器中，将NO2加热到某温度时，可进 行如下反应：2NO2 2NO+O2，在平衡时各物质 的浓度分别是：NO2=0.06mol/L,NO=0.24mol/L, O2=0.12mol/L.试求： （1）该温度下反应的平衡常数。