化学平衡常数的推导

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1、化学平衡常数的推导化学平衡常数的推导化学平衡常数的推导化学平衡常数的推导序序序序号号号号起始时浓度起始时浓度起始时浓度起始时浓度mol/Lmol/L平衡时浓度平衡时浓度平衡时浓度平衡时浓度mol/Lmol/L平衡时平衡时平衡时平衡时平衡时平衡时平衡时平衡时c c0 0 (H (H2 2) )c c0 0(I (I2 2) )c c0 0 (HI) (HI)cHcH2 2 cIcI2 2 cHIcHI1 11.197101.19710-2-26.944106.94410-3-30 05.617105.61710-3-35.936105.93610-4-41.270101.27010-2-22 2

2、1.228101.22810-2-29.964109.96410-3-30 03.841103.84110-3-31.524101.52410-3-31.687101.68710-2-23 31.201101.20110-2-28.403108.40310-3-30 04.580104.58010-3-39.733109.73310-4-41.486101.48610-2-24 40 00 01.520101.52010-2-21.696101.69610-3-31.696101.69610-3-31.181101.18110-2-25 50 00 01.287101.28710-2-21.4

3、33101.43310-3-31.433101.43310-3-31.000101.00010-2-26 60 00 03.777103.77710-2-24.213104.21310-3-34.213104.21310-3-32.934102.93410-2-2I2(g) + H2(g) 2HI(g)48.3848.6149.5448.482c (HI)c(H2) c(I2) 48.7148.81在在457.6时的可逆反应时的可逆反应平均值平均值计算器计算器计算器计算器48.74c (HI)c(H2) c(I2) 380928823333410648701653化学平衡常数的推导化学平衡常数

4、的推导化学平衡常数的推导化学平衡常数的推导其它平衡体系的数据进行分析，都有类似的关系。其它平衡体系的数据进行分析，都有类似的关系。通过分析实验数据得出：通过分析实验数据得出：2c (HI)c(H2) c(I2) (1)某某温度温度下时，下时， 为常数为常数(2)(2)该常数该常数与反应的与反应的起始浓度大小起始浓度大小无关；无关；(3)该常数该常数与正向还是逆向建立平衡无关与正向还是逆向建立平衡无关,即与平衡建立的即与平衡建立的途径无关。途径无关。若用若用K表示表示,K平均平均 =48.74举例举例举例举例第三节第三节 化学平衡化学平衡 （第四课时）（第四课时）化学平衡常数化学平衡常数 其中其

5、中c为各组分的为各组分的平衡浓度平衡浓度，温度一定，温度一定，K为定值为定值。3.单位单位: 浓度的单位为浓度的单位为molL-1 K的单位为的单位为(molL-1) n；2. 2. 表达式表达式可逆反应可逆反应 m A (g) + B (g) p C (g) +q D (g)化学平衡常数化学平衡常数1、定义：、定义：一定温度下，当一个可逆反应达到一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值为一常数。度幂之积的比值为一常数。)()()()( CBcAcDccKnmqp= = n=(p + q) -(m + n) 4.4

6、.化学平衡常数的特点化学平衡常数的特点(1)化学平衡常数只与化学平衡常数只与反应本身及反应本身及温度温度有关，有关，只随温度变化而变化只随温度变化而变化,与压强、起始浓度、与压强、起始浓度、起始反应方向均无关。起始反应方向均无关。(2) 纯固体纯液体纯固体纯液体浓度为常数，不能写在平浓度为常数，不能写在平衡关系式中。衡关系式中。 CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g) 例如例如：K= c(CO2)高温 例如：例如：写出下列反应的平衡常数表达式写出下列反应的平衡常数表达式一定温度下一定温度下Fe3O4(s) + 4H2(g) 高温高温3Fe(s) + 4H2O(g) Cr2O72- + H

7、2O 2CrO42- + 2H+一定温度下一定温度下)H(c)OH(cK2424=)()()(2722242-+- - c=OCrcHCrOcK（3）平衡常数的表达式与方程式的书写方式有）平衡常数的表达式与方程式的书写方式有关关K1 = 1/K2 = K32例如，在某温度下：例如，在某温度下：N2+3H2 2NH32NH3 N2+3H2 N2 + H2 NH31232)H2(c)N2(c)NH3(cK132= =)NH3(c)H2(c)N2(cK223 = =)H2(c)N2(c)NH3 (cK3/2321= =5.5.平衡常数的意义平衡常数的意义化学平衡常数化学平衡常数K表示了可逆反应进行的

8、程度表示了可逆反应进行的程度 K K越大，平衡体系中生成物所占比例越大，越大，平衡体系中生成物所占比例越大，正向反应进行的程度越大，即反应进行得越完正向反应进行的程度越大，即反应进行得越完全，反应物转化率越大全，反应物转化率越大zx，xk一般地说：一般地说：K 10K 105 5 , , 正反应基本进行完全正反应基本进行完全 K 10 K 温度温度623K698K763K浓度平衡常数浓度平衡常数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以判断上面可逆反应的正方向是放热反应正方向是放热反应.例如：例如：不同温度时，

9、反应不同温度时，反应: H2(g)+I2(g) 2HI(g),的浓度平衡常数与温度的关系如下的浓度平衡常数与温度的关系如下：7.化学平衡常数的计算化学平衡常数的计算解题的一般步骤解题的一般步骤:列出三栏数据列出三栏数据 根据题意列方程根据题意列方程 求解求解气体反应计算时经常使用的推论：气体反应计算时经常使用的推论：例例1、将、将6mol A气体和气体和5mol B气体混合放入气体混合放入4L密密闭容器中，发生下列反应：闭容器中，发生下列反应：3A (g) + B (g) 2C (g) + x D (g) ，经过，经过5min达到化学平衡，此时生达到化学平衡，此时生成成C为为2mol，测得，测

10、得D的反应速率为的反应速率为0.1mol/Lmin，计算：，计算：、x的值；的值；、平衡时、平衡时B的转化率；的转化率；、A的平衡浓度的平衡浓度。 3A (g) + B (g) 2C (g) + x D (g)解：解： mol、 2 : x 2 : (0.154) x 2 起始量起始量 6 5 0 0变化量变化量 3 1 2 0.154平衡量平衡量 3 4 2 2例例2、在密闭容器中，用等物质的量的、在密闭容器中，用等物质的量的A和和B发生发生下列反应：下列反应： A (g) + 2B (g) 2C (g) 反应达到平反应达到平衡时，若混合气体中衡时，若混合气体中A 和和B的物质的量之和与的物

11、质的量之和与C的物质的量相等，求的物质的量相等，求B的转化率的转化率 解：解：A (g) + 2B (g) 2C (g) 由题意可知：由题意可知： n - x + n - 2x = 2 x x = 0.4n起始量起始量 n n 0 变化量变化量 x 2 x 2 x 平衡量平衡量 n x n - 2x 2xB的的转化率的转化率例例1：写出下列反应的平衡常数表达式：写出下列反应的平衡常数表达式Cr2O72- + H2O 2CrO42- + 2H+如：如：例例2：写出下列反应的平衡常数表达式：写出下列反应的平衡常数表达式C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)题型一、平衡常数表达式及其值的计算

12、题型一、平衡常数表达式及其值的计算题型二、利用题型二、利用K判断反应的热效应判断反应的热效应若升高温度，若升高温度，K值增大，转化率增大，则正反应为吸热反应；值增大，转化率增大，则正反应为吸热反应； K值减小，值减小，转化率增大，转化率增大，则正反应为放热反应则正反应为放热反应（2011新课标全国27）（3）在溶积为2L的密闭容器中，由CO2和H2合成甲醇，在其他条件不变得情况下，考察温度对反应的影响，实验结果如下图所示（注：T1、T2均大于300）题型三、利用题型三、利用K 值判断是否处于平衡状态，以及平衡移动值判断是否处于平衡状态，以及平衡移动方向方向 QC K ， v正正 v逆逆，反应向

13、正方向进行反应向正方向进行QC K ， v正正 v逆逆，反应处于平衡状态反应处于平衡状态QCK ， v正正 v逆逆，反应向逆方向进行反应向逆方向进行则：则：如某温度下，可逆反应如某温度下，可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)平衡常数为平衡常数为K，若某时刻时，浓度商（，若某时刻时，浓度商（QC）为）为)B(c)A(c)D(c)C(cQ Cnmqp =如某温度下，可逆反应如某温度下，可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)平衡常数为平衡常数为K，若某时刻时，浓度商（，若某时刻时，浓度商（QC）为）为)B(c)A(c)D(c)C(cQ Cnmqp =

14、题型四、利用平衡常数计算平衡时的浓度和转化率题型四、利用平衡常数计算平衡时的浓度和转化率 平衡转化率平衡转化率 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，常用平衡转化平衡转化率率来表示反应限度。来表示反应限度。对于可逆反应对于可逆反应: mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g)反应物反应物A的平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：的平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：例题例题2:在在2L的容器中充入的容器中充入 1mol CO和和 1mol H2O(g),发生发生反应：反应：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) 800时反应时反

15、应达平衡达平衡,若若k=1.求：求：（1）CO的平衡浓度和转化率。的平衡浓度和转化率。（2）若温度不变，上容器中充入）若温度不变，上容器中充入 的是的是1mol CO和和 4mol H2O(g)， CO和和H2O(g),的平衡浓度和转化率是多少。的平衡浓度和转化率是多少。（3）若温度不变，上容器中充入）若温度不变，上容器中充入 的是的是2mol CO和和 8mol H2O(g)， CO和和H2O(g),的平衡浓度和转化率是多少。的平衡浓度和转化率是多少。（2）已知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率。）已知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率。0.25mol/L 50% CO:0.1mol/L 80%H2O:1.6mol/L 20%CO:0.2mol/L 80%H2O:3.2mol/L 20%