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1、第二章 化学反应速率和化学平衡陈陈 艳艳 清清 2 20 01 13 3年年第三节 化学平衡（第三课时）1三、化学平衡常数三、化学平衡常数 （简称平衡常数）（简称平衡常数）1.概念：概念： 是指是指在一定温度下在一定温度下,可逆反应可逆反应(无论从正反应无论从正反应开始开始,还是从逆反应开始还是从逆反应开始,也无论反应物起始浓度的大小也无论反应物起始浓度的大小,最后都能最后都能)达到平衡达到平衡,这时各种生成物浓度的幂之积与反这时各种生成物浓度的幂之积与反应物浓度幂之积的比值是个常数，这个常数就是该反应应物浓度幂之积的比值是个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数，用符号的化学平衡常数，用符号
2、K表示表示。(以其化学计量数为幂以其化学计量数为幂)2.表达式：表达式： 对于一般的可逆反应对于一般的可逆反应 mA(g) + nB(g） pC(g) + qD(g) 在一定温度下在一定温度下达到平衡时达到平衡时 C各反应物、生成物的平衡浓度各反应物、生成物的平衡浓度K=Cp(C) . Cq(D)Cm(A) . Cn(B)3. 意义：平衡常数表明在一定条件下反应进行的程度意义：平衡常数表明在一定条件下反应进行的程度K值值越大越大越小越小正反应进行的程度越大正反应进行的程度越大反应物的转化率越大反应物的转化率越大正反应进行的程度越小正反应进行的程度越小反应物的转化率越小反应物的转化率越小一般地说
3、，一般地说，K105时该反应进行得就基本完全了。时该反应进行得就基本完全了。阅读阅读P28相关内容以及浓度关系数据表相关内容以及浓度关系数据表2练习练习1：写出下列反应的平衡常数的表达式：写出下列反应的平衡常数的表达式1.PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g) 2.2HI(g) H2(g)+I2(g)3.CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g) 4.Fe304(s)+4H2(g) 3Fe(s)+4H20(g)34.使用化学平衡常数应注意的问题：使用化学平衡常数应注意的问题：（1）化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。浓度无关
4、。 H0 K减小减小 对于已平衡的可逆反应对于已平衡的可逆反应,T不变、不变、K不变不变.T升高升高 H0 K增大增大（2）反应物或生成物中有）反应物或生成物中有固体和纯液体固体和纯液体存在时由于其浓存在时由于其浓度可看做常数度可看做常数“1”而而不代入表达式中。不代入表达式中。（3）化学平衡常数是指）化学平衡常数是指某一具体反应方程式某一具体反应方程式的平衡常数。的平衡常数。 若反应方向改变，则平衡常数改变。若反应方向改变，则平衡常数改变。若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，尽管是同一若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，尽管是同一个反应，平衡常数也会改变。个反应，平衡常数也会改变。 如：
5、如：N2+3H2 2NH3 K=a 2NH3 N2+3H2 K=1/a 一个给定的一个给定的可逆反应，温度不变，其正反应和逆反应的平衡常数互为倒数。可逆反应，温度不变，其正反应和逆反应的平衡常数互为倒数。 1/2N2+3/2H2 NH3 K”=a1/24Qc ,叫做该反应的溶液商。叫做该反应的溶液商。Qc K，反应向正反应方向进行，反应向正反应方向进行 V(正正) V(逆逆)Qc = K，反应处于平衡状态，反应处于平衡状态 V(正正) =V(逆逆)Qc K，反应向逆方向进行，反应向逆方向进行 V(正正) V(逆逆)（2）. 判断平衡移动的方向：利用判断平衡移动的方向：利用K值可从定量的角度解释
6、值可从定量的角度解释恒温下恒温下浓度、压强浓度、压强对化学平衡的影响。对化学平衡的影响。 如：对于可逆反应如：对于可逆反应 mA(g) + nB(g) pC(g) +qD(g) ，在一定，在一定温度的任意时刻，反应物与生成物的浓度如下关系：温度的任意时刻，反应物与生成物的浓度如下关系：Qc =Cp(C) . Cq(D)Cm(A) . Cn(B)若升高温度，若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。值减小，则正反应为放热反应。（3）. 利用利用K可判断反应的热效应可判断反应的热效应（4）. 计算反应物或生成物的平衡
7、浓度及反应物的转化率计算反应物或生成物的平衡浓度及反应物的转化率5.化学平衡常数的应用。化学平衡常数的应用。 （1）判断可逆反应进行程度的大小。）判断可逆反应进行程度的大小。一个反应的一个反应的K值越大，说明值越大，说明平衡时生成物的浓度越大，反应物的浓度越小，反应物转化率也越平衡时生成物的浓度越大，反应物的浓度越小，反应物转化率也越大大。可以说，。可以说，化学平衡常数是一定温度下一个反应本身固有的内在化学平衡常数是一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现。性质的定量体现。 5例题例题1：在某温度下，将：在某温度下，将H2和和I2各各0.10mol的气态混合物充的气态混合物充入入10L的
8、密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得C(H2)=0.0080mol/L. (1).求该反应的平衡常数求该反应的平衡常数 (2).在在上述温度下，该容器中若通入上述温度下，该容器中若通入H2和和I2蒸汽各蒸汽各0.20mol,试求试求达到化学平衡状态时各物质的浓度。达到化学平衡状态时各物质的浓度。例题例题2：在密闭容器中，将：在密闭容器中，将2.0molCO与与10molH2O混合加混合加热到热到800，达到下列平衡：，达到下列平衡： CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) K=1.0 求求CO转化为转化为CO2的转化率。的转化率。口诀：口诀
9、：平衡常数用浓度，幂是化学计量数；大小变化看温度，单位可写可不写。6 练习练习2. 如图如图,活塞活塞可自由移动可自由移动 、容器、容器N中发中发生反应生反应N2+3H2 2NH3，若若 在一定的条件下达在一定的条件下达到平衡，测得容器中含有到平衡，测得容器中含有1.0molN2、0.4molH2和和0.4molNH3,此时此时N的容积为的容积为VL,则此条件下反则此条件下反应的平衡常数应的平衡常数K= ,保持温度不变，向容器保持温度不变，向容器中充入中充入0.36molN2,平衡将向平衡将向 移动移动N2.5V2逆向逆向练习练习1：反应：反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)
10、 H0. 在在850时时 K=1 (1)若升高温度到若升高温度到950，达到平衡，达到平衡K 1 (2)850时，若向一容积可变的密闭容器中同时充入时，若向一容积可变的密闭容器中同时充入1.0molCO、3.0molH2O、1.0molCO2和和 x molH2.则则当当x=5.0时，上述反应向时，上述反应向 方向移动方向移动若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x应满足应满足的条件是的条件是 。逆向逆向0X37练习3：将固体NH4I 置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应： NH4I(s) NH3(g)+HI(g), 2HI(g) H2+I2(g)
11、. 达到平衡时，C(H2)=0.5mol/L,C(HI)=4mol/L,则此温度下反应的平衡常数为 （ ） A. 9 B. 16 C. 20 D. 25C练习4：高温下某反应达到平衡，平衡常数K= 恒容时，温度升高，H2浓度减小.下列说法正确的是( )A.该反应的焓变为正值 B.升高温度,逆反应速率减小B.C.恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小C.D. 该反应的方程式为CO+H2O(g) CO2+H2C(CO)C(H2O)C(CO2)C(H2)A8练习练习5：已知下列反应的平衡常数：已知下列反应的平衡常数： H2(g)S(s) H2S(g)，K1 S(s)O2(g) SO2 (g)，K2则
12、反应则反应H2 (g)SO2 (g) O2 (g)H2S (g)的平衡常数的平衡常数为为( ) AK1K2 BK1K2 CK1K2 DK1/K2D9四、有关化学平衡的计算：四、有关化学平衡的计算： 起始量、变化量、平衡量的计算关系起始量、变化量、平衡量的计算关系在在反应反应aA(g)+bB (g) cC (g)+ dD (g)中，计算关系为：中，计算关系为：aA(g)+ bB (g) cC (g)+ dD (g)n1n200 ax bxcxdxn1-ax n2-bxcxdx单位单位统一统一已知条件已知条件计量系数之比计量系数之比加、减计算加、减计算、物质浓度的变化关系：、物质浓度的变化关系：、
13、反应物：平衡浓度、反应物：平衡浓度 起始浓度变化浓度起始浓度变化浓度、生成物：平衡浓度、生成物：平衡浓度 起始浓度变化浓度起始浓度变化浓度、各物质的变化浓度之比、各物质的变化浓度之比 反应式计量系数之比反应式计量系数之比、反应物的转化率：、反应物的转化率：反应物转化为生成物的百分率反应物转化为生成物的百分率n始始nn平平10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密闭容器中，发生密闭容器中，发生下列反应：下列反应：3A (g) + B (g) 2C (g) + xD (g) ，经过经过5min达到化达到化学平衡，此时生成学平衡，此时生成C为为2mol，测得
14、测得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) + xD (g)解：解：n始始nn平平650020.154133422、 2 : x 2 : (0.154) x 2 11例例2、加热、加热N2O5时，发生下列两个分解反应：时，发生下列两个分解反应： N2O5 N2O3O2 ， N2O3 N2OO2；在在1L密闭容器中加密闭容器中加热热4mol N2O5达到化学平衡时达到化学平衡时O2的的浓度为浓度为4.50 mol/L， N2O3的浓的浓度为度为1.62
15、 mol/L，求，求其他各物质的平衡浓度。其他各物质的平衡浓度。解析：这是一个连续平衡的计算，计算思路为：第一个反应的解析：这是一个连续平衡的计算，计算思路为：第一个反应的平衡量作为第二个反应的起始量平衡量作为第二个反应的起始量解：解： N2O5 N2O3O2N2O3 N2OO2400 x x x4- x x x x 0 xyyy x - yy x +y x y = 1.62 x +y = 4.50解得：解得： x = 3.06 mol y = 1.44 mol 故：故：C N2O5 = (4 3.06) mol / 1L=0.94 mol/L C N2O = 1.44 mol / 1L=1.
16、44 mol/L n始始nn平平12例例3、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发生下列反应：发生下列反应： A (g) + 2B (g) 2C (g) 反应达到平衡时，若混合气体中反应达到平衡时，若混合气体中A 和和B的的物质的量之和与物质的量之和与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) nn0 x 2x 2xn- xn- 2x 2x由题意可知：由题意可知：n- x + n - 2x = 2 x x = 0.4n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
17、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：n始始nn平平13例：例：在一定条件下，向密闭容器中充入在一定条件下，向密闭容器中充入30 30 mLmL CO CO和和20 20 mLmL水蒸气，使其反应，当反应水蒸气，使其反应，当反应 CO(gCO(g) )H H2 2O(g) COO(g) CO2 2(g)(g)H H2 2(g)(g)达到平衡时，水达到平衡时，水蒸气的体积分数与蒸气的体积分数与H H2 2的体积分数相等，则下列叙的体积分数相等，则下列叙述错误的是述错误的是( ( ) )A A平衡后平衡后COCO的体积分数为的体积分数为40%40%B B平衡后平衡后COCO的转化率为的转化率为25%25%C C平衡后平衡后H H2 2O O的转化率为的转化率为50%50%D D平衡后混合气体的平均相对分子质量为平衡后混合气体的平均相对分子质量为2424B 141516
