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化學平衡常數
第二章 化學反應速率與化學平衡
1.知道化學平衡常數的含義，會根據化學反應書寫化學平衡常數表達式。
2.能夠利用化學平衡常數進行簡單的計算。
3.知道反應物的轉化率計算方法。
從表中嘗試能獲得化學平衡體系中數據,思考討論以下問題：
2.反應途徑是否相同
1.起始濃度是否相同？
3.平衡時反應物濃度與生成物濃度之間有什么關系
從表中嘗試能獲得化學平衡體系中反應物濃度與生成物濃度之間有什么關系？
結論：
①在 457.6℃時， 為常數
c2(HI)
c(H2) · c(I2)
③該常數與平衡建立的途徑無關
②該常數與反應的起始濃度大小無關
其它平衡體系的數據進行分析，都有類似的關系
一、化學平衡常數
在一定溫度下 ，當一個可逆反應達到化學平衡時，生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值是一個常數，這個常數就是該反應的化學平衡常數（簡稱平衡常數），符號用“ K ”表示。
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1.定義：
注意
與反應物或生成物濃度均無關
與平衡建立的途徑無關
一、化學平衡常數
2.表達式：
化學平衡常數的單位與方程式的表示形式相對應，由方程式對應系數推導出來，故化學平衡常數沒有固定單位。
例 mA + nB pC + qD
K
=
生成物濃度冪之積
反應物濃度冪之積
=
cp(C)·cq(D)
cm(A)·cn(B)
其中c為各組分的
平衡時濃度;
注意規范書寫：
c小寫，位于左下角；
圓點要實心且顯眼。
單位：
K 的單位為(mol·L-1) n
n=(p+q)-(m+n)
故化學平衡常數沒有固定單位
一、化學平衡常數
3.書寫平衡常數關系式的規則
(1) 純固體、純液體，由于其濃度可看作常數“1”,不列入平衡常數的表達式中！
例如：
K=
Fe3O4(s) + 4H2(g)
高溫
3Fe(s) + 4H2O(g)
c(CO2)
c4(H2)
4(H2O)
c
K
=
K
=
)
Cr2O72-
(
c
)
CrO42-
(
c
2
)
H+
(
c
2
Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H+
CaCO3(s) CaO( s)+CO2(g)
注意：水溶液中的反應如有水參加，水濃度為常數，不列入。
(2)對于水的處理要分情況
①氣態水H2O(g)或非水溶液中的反應，以及有機反應，此時水要代入平衡常數公式。
②在稀溶液中進行的反應，如有水參加，水的濃度視為常數“1”而不代入平衡常數公式。
(3)離子反應先寫離子方程式，再寫平衡常數公式。
練：寫出下列反應的平衡常數K的表達式
① N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)
② N2(g) + H2(g) NH3(g)
③ 2NH3(g) N2(g) + 3H2(g)
注意觀察三者之間的關系！
K1 = 1/K3 = K22
①對于同一可逆反應，正反應和逆反應的平衡常數互為倒數。
②若化學方程式中各物質的化學計量數都擴大或縮小至原來的n倍，則化學平衡常數變為原來的 n 次冪或 1/n 次冪。
練：下列三個反應的平衡常數K之間有什么關系
2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) K1
2NO2(g) N2O4 (g) K2
2NO(g) +O2(g) N2O4 (g) K3
K3 = K1 K2
③若干方程式相加(減)，則總反應的平衡常數等于分步平衡常數之積(商)。
下表為298K時，鹵化氫生成反應的平衡常數：
化學方程式 平衡常數 K
F2+H2 = 2HF 6.5×1095
Cl2+H2 =2HCl 2.57×1033
Br2+H2 =2HBr 1.91×1019
I2+H2 2HI 8.67×102
分析表格中的數據，你有哪些發現？
K 值越大，說明平衡體系中生成物的比例越大，正反應進行的程度越大 ，即該反應進行得越完全，反應物的轉化率越大。
4.意義:
a. K值越大，表示反應進行的程度越大，反應物轉化率也越大；
b. 一般當K＞105時，該反應進行得基本完全。
一般當K<10-5時，就認為反應很難進行。
5. 應用：
(1)衡量化學反應進行的程度
化學反應 平衡常數
①N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) K(298 K)＝5.6×105
②N2(g)＋O2(g) 2NO(g) K(298 K)＝1.9×10－31
兩個反應中進行徹底的是__，在常溫下很難進行的是____。
①　
②
對于一般的可逆反應： mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)
在任意狀態時，生成物與反應物濃度冪之積的比值稱為濃度商，用 Q表示：
Q＜K ，反應向正反應方向進行
Q＝K ，反應處于平衡狀態
Q＞K ，反應向逆反應方向進行
（2）判斷平衡移動的方向
（3）判斷反應的熱效應
若升高溫度，K值增大，則正反應為吸熱反應
若升高溫度，K值減小，則正反應為放熱反應
高爐煉鐵中發生的基本反應如下: FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g) (條件省略)。已知1100℃，K=0.263，某時刻測得高爐中c(CO2)=0.025mol·L-1，c(CO)=0.1mol·L-1 在這種情況下：
(1)該反應是否處于平衡狀態_____(填“是”或“否”)；
(2)此時反應會向______進行？（填“正向”或“逆向”）；
(3)此時化學反應速率是ν正 _____ν逆(填“大于”、“小于”或“等于”)。
Q =
c(CO2)
c(CO)
=
0.025mol·L-1
0.1mol·L-1
=0. 25
否
正向
大于
Q＜K ，反應向正方向進行
在一定體積密閉容器中，進行如下反應CO2(g)+H2(g) CO(g) +H2O(g)，其平衡常數Ｋ和溫度t的關系如下：
t/ C 700 800 830 1000 1200
k 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
(1)K的表達式為：　 　　　　　；
(2)該反應為　　　　反應（“吸熱”或“放熱”）；
(3)若c(CO2) ·c(H2)=c(CO) ·c(H2O)，此時溫度為 ；
(4)在上述溫度______℃時，反應物轉化率最大。
c(CO)·c(H2O)
c(CO2)·c(H2)
吸熱
830℃
1200
二、轉化率計算
用平衡常數來表示反應的限度有時不夠直觀，常用平衡轉化率α來表示反應限度。
對于可逆反應: mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g)
反應物A的平衡轉化率（該條件最大轉化率）可表示：
c(CO) : c(H2O) = 1:1 時
CO + H2O CO2 + H2
起始c 1 1 0 0
轉化c -x -x +x +x
平衡c 1-x 1-x x x
解得 x = 0.5 α(CO)= 50%
α(H2O)= 50%
c(CO) : c(H2O) = 1:4 時
CO + H2O CO2 + H2
起始c 1 4 0 0
轉化c -x -x +x +x
平衡c 1-x 4-x x x
解得 x = 0.8 α(CO)= 80%
α(H2O)= 20%
已知CO(g) + H2O(g) CO2 (g) +H2 (g) 800℃ K = 1.0 ；求恒溫恒容體系中，用c(CO):c(H2O)=1:1或1:4開始，達到平衡時CO和H2O(g)的轉化率。
(1-x)(1-x )
x2
K = =1
(1-x)(4-x )
x2
K = =1
增大一種反應物的濃度，能提高另一種反應物的轉化率，而本身的轉化率減小
結論：
1.在一定體積的密閉容器中進行如下化學反應:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)，其化學平衡常數(K)和溫度(t)的關系如下表所示:
t/℃ 700 800 830 1000 1200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
提示:K= 該反應平衡常數與題目中反應的平衡常數互為倒數。
（1）700 ℃，CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的平衡常數K是多少
（2）在800 ℃時發生上述反應，某一時刻測得容器內各物質的濃度分別為c(CO2)=2 mol·L-1，c(H2)=1.5 mol·L-1，c(CO)=1 mol·L-1，c(H2O)=3 mol·L-1，則下一時刻反應向哪個方向進行
Q=
c(CO)·c(H2O)
c(CO2)·c(H2)
1 mol·L-1× 3 mol·L-1
2 mol·L-1 ×1.5 mol·L-1
=
=1>0.9
所以反應向逆反應方向進行
2. 將0.1 mol CO與0.1 mol H2O氣體混合充入10 L密閉容器中，加熱到800 ℃ ，充分反應達到平衡后，測得CO的濃度為0.005 mol·L-1 。
(1)求該反應的平衡常數及平衡時CO的轉化率。
【解】依題意可知：起始時 c(CO) ＝ c(H2O) ＝ 0.01 mol·L-1，平衡時 c(CO) ＝ 0.005 mol·L-1，變化量 c(CO) ＝ 0.005 mol·L-1
CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)
起始濃度/(mol·L-1 ) 0.01 0.01 0 0
變化濃度/(mol·L-1 ) 0.005
平衡濃度/(mol·L-1 ) 0.005
0.005 0.005 0.005
0.005 0.005 0.005
K＝ ＝ ＝1
c(CO2) c(H2)
c(CO) c(H2O)
0.005 × 0.005
0.005 × 0.005
CO的轉化率為：
× 100%
＝ 50%
0.005 mol·L-1
0.01 mol·L-1
3.密閉容器中，固體NH4I在一定溫度下發生下列反應：
①NH4I(s) NH3(g)+HI(g)；
②2HI(g) H2(g)+I2(g)
達到平衡時，c(H2)=0.5mol·L-1，c(HI)=4mol·L-1，
則此溫度下反應①的平衡常數為（ ）
A.9 B.16 C.20 D.25
C
注意：代入平衡常數表達式的物質的量濃度是平衡時的濃度。
拓展提升
1.分壓平衡常數Kp
分壓和總壓
分壓：一種氣體單獨存在于容器內時的壓強
總壓：混合氣體總壓強等于組成該混合氣體各成分的分壓強之和
P總=P1+P2+P3+……
PV=nRT
拓展提升
1.分壓平衡常數Kp
一定溫度下，氣相反應: mA (g)+nB (g) eC(g)+fD(g)達平衡時，
在濃度平衡常數表達式中，用分壓代替濃度，
即氣態生成物分壓冪之積與氣態反應物分壓冪之積的比值為一個常數，用符號Kp表示
pe (C) · pf (D)
pm (A) ·pn (B)
Kp =
①某氣體的分壓=氣體總壓×該氣體的體積分數(物質的量分數)
②分壓平衡常數的單位一般要求寫出
(只受溫度影響)
拓展提升
2.物質的量分數平衡常數Kx
(只受溫度影響)
mA(g)+nB(g) eC(g)+fD(g)
達平衡時，令各物質的量分數分別為x(A)、x(B)、x(C)、x(D)，
則有物質的量分數平衡常數Kx= 。
【2017·全國卷Ⅰ，28(3)①改編】H2S與CO2在高溫下發生反應：
H2S(g)＋CO2(g) COS(g) ＋H2O(g)。在610 K時，將0.10 mol CO2與0.40 mol H2S充入2.5 L的空鋼瓶中，壓強為P0 Pa，反應平衡后水的物質的量分數為0.02。
H2S的平衡轉化率α1＝ %，
反應平衡常數Kc＝ 、Kp＝ 、Kx＝ 。
2.5
2.8×10－3
2.8×10－3
2.8×10－3
結論：當△n(g)=0時，Kc=Kp=Kx
拓展提升
3.標準平衡常數Kθ (相對分壓平衡常數)
(只受溫度影響)
一定溫度下，氣相反應: mA (g)+nB (g) eC(g)+fD(g)達平衡時，在濃度平衡常數表達式中，用相對分壓代替濃度，
所得的平衡常數為標準平衡常數，用符號Kθ表示，
Kθ的表達式如下：
①某氣體的相對分壓=該氣體的分壓÷pθ，其中pθ=100kPa（標準壓力）
②標準平衡常數的量綱為1
1.一定溫度下，在1 L恒容密閉容器中充入2 mol NO(g)和1 mol Cl2(g)，起始總壓強為P0，發生反應：2NO(g)+Cl2(g) 2NOCl(g)
達到平衡后，壓強為原來的5/6。
該溫度下反應的平衡常數K = 、Kp= 。
2
6/P0
2.一定溫度下，在初始體積為1L的恒壓密閉容器中充入2 mol NO(g)和1 mol Cl2(g)，起始總壓強為P0 ，發生反應：
2NO(g)+Cl2(g) 2NOCl(g)
達到平衡后，體積為原來的5/6。
該溫度下反應的平衡常數K = 、Kp= 。
5/3
5/P0
化學平衡常數
表達式及書寫注意事項
意義及影響因素
應用
K越大，反應進行程度越大。
只與溫度有關
用濃度商Q 與K 比較：
Q＜K，反應向正反應方向移動；
Q＝K，反應處于平衡狀態；
Q＞K，反應向逆反應方向移動
三段式做有關計算題方法

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