423化學平衡第三課時平衡常數(shù)

1、1第二章 化學反應(yīng)速率和化學平衡陳陳 艷艷 清清 20132013年年第三節(jié) 化學平衡（第三課時）2三、化學平衡常數(shù)三、化學平衡常數(shù) （簡稱平衡常數(shù)）（簡稱平衡常數(shù)）1.概念：概念： 是指是指在一定溫度下在一定溫度下,可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)(無論從正反應(yīng)開無論從正反應(yīng)開始始,還是從逆反應(yīng)開始還是從逆反應(yīng)開始,也無論反應(yīng)物起始濃度的大小也無論反應(yīng)物起始濃度的大小,最最后都能后都能)達到平衡達到平衡,這時各種生成物濃度的冪之積與反應(yīng)這時各種生成物濃度的冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是個常數(shù)，這個常數(shù)就是該反應(yīng)的物濃度冪之積的比值是個常數(shù)，這個常數(shù)就是該反應(yīng)的化學平衡常數(shù)，用符號化學平衡常數(shù)，用符號k表示

2、表示。(以其化學計量數(shù)為冪以其化學計量數(shù)為冪)2.表達式：表達式： 對于一般的可逆反應(yīng)對于一般的可逆反應(yīng) ma(g) + nb(g） pc(g) + qd(g) 在一定溫度下在一定溫度下達到平衡時達到平衡時 c各反應(yīng)物、生成物的平衡濃度各反應(yīng)物、生成物的平衡濃度k=cp(c) . cq(d)cm(a) . cn(b)3. 意義：平衡常數(shù)表明在一定條件下反應(yīng)進行的程度意義：平衡常數(shù)表明在一定條件下反應(yīng)進行的程度k值值越大越大越小越小正反應(yīng)進行的程度越大正反應(yīng)進行的程度越大反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大正反應(yīng)進行的程度越小正反應(yīng)進行的程度越小反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越小反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越小一般地說，一般

3、地說，k105時該反應(yīng)進行得就基本完全了。時該反應(yīng)進行得就基本完全了。閱讀閱讀p28相關(guān)內(nèi)容以及濃度關(guān)系數(shù)據(jù)表相關(guān)內(nèi)容以及濃度關(guān)系數(shù)據(jù)表3練習練習1：寫出下列反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達式：寫出下列反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達式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)44.使用化學平衡常數(shù)應(yīng)注意的問題：使用化學平衡常數(shù)應(yīng)注意的問題：（1）化學平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與反應(yīng)物或生成物的化學平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與反應(yīng)物或生成物的濃度無關(guān)。濃度無關(guān)。 h

4、0 k減小減小 對于已平衡的可逆反應(yīng)對于已平衡的可逆反應(yīng),t不變、不變、k不變不變.t升高升高 h0 k增大增大（2）反應(yīng)物或生成物中有）反應(yīng)物或生成物中有固體和純液體固體和純液體存在時由于其濃存在時由于其濃度可看做常數(shù)度可看做常數(shù)“1”而而不代入表達式中。不代入表達式中。（3）化學平衡常數(shù)是指）化學平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)方程式某一具體反應(yīng)方程式的平衡常數(shù)。的平衡常數(shù)。 若反應(yīng)方向改變，則平衡常數(shù)改變。若反應(yīng)方向改變，則平衡常數(shù)改變。若方程式中各物質(zhì)的系數(shù)等倍擴大或縮小，盡管是同一若方程式中各物質(zhì)的系數(shù)等倍擴大或縮小，盡管是同一個反應(yīng)，平衡常數(shù)也會改變。個反應(yīng)，平衡常數(shù)也會改變。 如：如：n

5、2+3h2 2nh3 k=a 2nh3 n2+3h2 k=1/a 一個給定一個給定的可逆反應(yīng)，溫度不變，其正反應(yīng)和逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)。的可逆反應(yīng)，溫度不變，其正反應(yīng)和逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)。 1/2n2+3/2h2 nh3 k”=a1/25qc ,叫做該反應(yīng)的溶液商。叫做該反應(yīng)的溶液商。qc k，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進行 v(正正) v(逆逆)qc = k，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，反應(yīng)處于平衡狀態(tài) v(正正) =v(逆逆)qc k，反應(yīng)向逆方向進行，反應(yīng)向逆方向進行 v(正正) v(逆逆)（2）. 判斷平衡移動的方向：利用判斷平衡移動的方向：利用k值可從定量的角度解釋值可從

6、定量的角度解釋恒溫下恒溫下濃度、壓強濃度、壓強對化學平衡的影響。對化學平衡的影響。 如：對于可逆反應(yīng)如：對于可逆反應(yīng) ma(g) + nb(g) pc(g) +qd(g) ，在一，在一定溫度的任意時刻，反應(yīng)物與生成物的濃度如下關(guān)系：定溫度的任意時刻，反應(yīng)物與生成物的濃度如下關(guān)系：qc =cp(c) . cq(d)cm(a) . cn(b)若升高溫度，若升高溫度，k值增大，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；值增大，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；若升高溫度，若升高溫度，k值減小，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。值減小，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。（3）. 利用利用k可判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)可判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)（4）. 計算反應(yīng)物或生成物的平衡濃度及

7、反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率計算反應(yīng)物或生成物的平衡濃度及反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率5.化學平衡常數(shù)的應(yīng)用?；瘜W平衡常數(shù)的應(yīng)用。 （1）判斷可逆反應(yīng)進行程度的大小。）判斷可逆反應(yīng)進行程度的大小。一個反應(yīng)的一個反應(yīng)的k值越大，說明值越大，說明平衡時生成物的濃度越大，反應(yīng)物的濃度越小，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率也越平衡時生成物的濃度越大，反應(yīng)物的濃度越小，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率也越大大。可以說，?？梢哉f，化學平衡常數(shù)是一定溫度下一個反應(yīng)本身固有的內(nèi)在化學平衡常數(shù)是一定溫度下一個反應(yīng)本身固有的內(nèi)在性質(zhì)的定量體現(xiàn)。性質(zhì)的定量體現(xiàn)。 6例題例題1：在某溫度下，將：在某溫度下，將h2和和i2各各0.10mol的氣態(tài)混合物充的氣態(tài)混合物充入入10l的密閉容

8、器中，充分反應(yīng)，達到平衡后，測得的密閉容器中，充分反應(yīng)，達到平衡后，測得c(h2)=0.0080mol/l. (1).求該反應(yīng)的平衡常數(shù)求該反應(yīng)的平衡常數(shù) (2).在上在上述溫度下，該容器中若通入述溫度下，該容器中若通入h2和和i2蒸汽各蒸汽各0.20mol,試求達試求達到化學平衡狀態(tài)時各物質(zhì)的濃度。到化學平衡狀態(tài)時各物質(zhì)的濃度。例題例題2：在密閉容器中，將：在密閉容器中，將2.0molco與與10molh2o混合加混合加熱到熱到800，達到下列平衡：，達到下列平衡： co(g)+h2o(g) co2(g)+h2(g) k=1.0 求求co轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為co2的轉(zhuǎn)化率。的轉(zhuǎn)化率?？谠E：口訣：平衡

9、常數(shù)用濃度，冪是化學計量數(shù)；大小變化看溫度，單位可寫可不寫。7 練習練習2. 如圖如圖,活塞活塞可自由移動可自由移動 、容器、容器n中發(fā)中發(fā)生反應(yīng)生反應(yīng)n2+3h2 2nh3，若若 在一定的條件下達在一定的條件下達到平衡，測得容器中含有到平衡，測得容器中含有1.0moln2、0.4molh2和和0.4molnh3,此時此時n的容積為的容積為vl,則此條件下反則此條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)應(yīng)的平衡常數(shù)k= ,保持溫度不變，向容器保持溫度不變，向容器中充入中充入0.36moln2,平衡將向平衡將向 移動移動n2.5v2逆向逆向練習練習1：反應(yīng)：反應(yīng)co(g)+h2o(g) co2(g)+h2(g) h0

10、. 在在850時時 k=1 (1)若升高溫度到若升高溫度到950，達到平衡，達到平衡k 1 (2)850時，若向一容積可變的密閉容器中同時充入時，若向一容積可變的密閉容器中同時充入1.0molco、3.0molh2o、1.0molco2和和 x molh2.則則當當x=5.0時，上述反應(yīng)向時，上述反應(yīng)向 方向移動方向移動若要使上述反應(yīng)開始時向正反應(yīng)方向進行，則若要使上述反應(yīng)開始時向正反應(yīng)方向進行，則x應(yīng)滿足應(yīng)滿足的條件是的條件是 。逆向逆向0x38練習3：將固體nh4i 置于密閉容器中，在一定溫度下發(fā)生下列反應(yīng)： nh4i(s) nh3(g)+hi(g), 2hi(g) h2+i2(g). 達

11、到平衡時，c(h2)=0.5mol/l,c(hi)=4mol/l,則此溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)為 （ ） a. 9 b. 16 c. 20 d. 25c練習4：高溫下某反應(yīng)達到平衡，平衡常數(shù)k= 恒容時，溫度升高，h2濃度減小.下列說法正確的是( )a.該反應(yīng)的焓變?yōu)檎?b.升高溫度,逆反應(yīng)速率減小c.恒溫恒容下，增大壓強，h2濃度一定減小d. 該反應(yīng)的方程式為co+h2o(g) co2+h2c(co)c(h2o)c(co2)c(h2)a9練習練習5：已知下列反應(yīng)的平衡常數(shù)：已知下列反應(yīng)的平衡常數(shù)： h2(g)s(s) h2s(g)，k1 s(s)o2(g) so2 (g)，k2則反應(yīng)則反應(yīng)h2

12、 (g)so2 (g) o2 (g)h2s (g)的平衡常數(shù)的平衡常數(shù)為為( ) ak1k2 bk1k2 ck1k2 dk1/k2d10四、有關(guān)化學平衡的計算：四、有關(guān)化學平衡的計算： 起始量、變化量、平衡量的計算關(guān)系起始量、變化量、平衡量的計算關(guān)系在反應(yīng)在反應(yīng)aa(g)+bb (g) cc (g)+ dd (g)中，計算關(guān)系為：中，計算關(guān)系為：aa(g)+ bb (g) cc (g)+ dd (g)n1n200 ax bxcxdxn1-ax n2-bxcxdx單位單位統(tǒng)一統(tǒng)一已知條件已知條件計量系數(shù)之比計量系數(shù)之比加、減計算加、減計算、物質(zhì)濃度的變化關(guān)系：、物質(zhì)濃度的變化關(guān)系：、反應(yīng)物：平衡

13、濃度、反應(yīng)物：平衡濃度 起始濃度變化濃度起始濃度變化濃度、生成物：平衡濃度、生成物：平衡濃度 起始濃度變化濃度起始濃度變化濃度、各物質(zhì)的變化濃度之比、各物質(zhì)的變化濃度之比 反應(yīng)式計量系數(shù)之比反應(yīng)式計量系數(shù)之比、反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率：、反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率：反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為生成物的百分率反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為生成物的百分率100 反應(yīng)物起始濃度反應(yīng)物變化濃度反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率)( n始始nn平平00100期望產(chǎn)物的理論產(chǎn)量期望產(chǎn)物的實際產(chǎn)量生成物的產(chǎn)率11例例1、將、將6mol a氣體和氣體和5mol b氣體混合放入氣體混合放入4l密閉容器中，發(fā)生密閉容器中，發(fā)生下列反應(yīng)：下列反應(yīng)：3a (g) + b (g) 2c (g)

14、+ xd (g) ，經(jīng)過，經(jīng)過5min達到化達到化學平衡，此時生成學平衡，此時生成c為為2mol，測得，測得d的反應(yīng)速率為的反應(yīng)速率為0.1mol/lmin，計算：計算：、x的值；的值；、平衡時、平衡時b的轉(zhuǎn)化率；的轉(zhuǎn)化率；、a的平衡濃度的平衡濃度。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 、2010051100 起變bbbnn lmollmolncaa75.043v、平 12例例2、加熱、加熱n2o5時，發(fā)生下列兩個分解反應(yīng)：時，發(fā)生下列兩個分解反應(yīng)： n2o5 n2o3o

15、2 ， n2o3 n2oo2；在；在1l密閉容器中加密閉容器中加熱熱4mol n2o5達到化學平衡時達到化學平衡時o2的濃度為的濃度為4.50 mol/l， n2o3的濃的濃度為度為1.62 mol/l，求其他各物質(zhì)的平衡濃度。，求其他各物質(zhì)的平衡濃度。解析：這是一個連續(xù)平衡的計算，計算思路為：第一個反應(yīng)的解析：這是一個連續(xù)平衡的計算，計算思路為：第一個反應(yīng)的平衡量作為第二個反應(yīng)的起始量平衡量作為第二個反應(yīng)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

16、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=1.44 mol/l n始始nn平平13例例3、在密閉容器中，用等物質(zhì)的量的、在密閉容器中，用等物質(zhì)的量的a和和b發(fā)生下列反應(yīng)：發(fā)生下列反應(yīng)： a (g) + 2b (g) 2c (g) 反應(yīng)達到平衡時，若混合氣體中反應(yīng)達到平衡時，若混合氣體中a 和和b的物質(zhì)的量之和與的物質(zhì)的量之和與c的物質(zhì)的量相等，求的物質(zhì)的量相等，求b的轉(zhuǎn)化率的轉(zhuǎn)化率解：解：a (g) + 2b (g) 2c (g) nn0 x 2x 2xn- xn- 2x 2x由題意可知：由題意可知：n- x + n - 2x = 2 x x = 0.4n%80%1008.0%100 nnnnb起變 解題的一般步驟：解題的一般步驟：列出三欄數(shù)據(jù)列出三欄數(shù)據(jù)根據(jù)題意列方程根據(jù)題意列方程求解求解氣體反應(yīng)計算時經(jīng)常使用的推論：氣體反應(yīng)計算時經(jīng)常使用的推論：2121 nnpp ：、恒溫恒容時2121 nnvv ：、恒溫恒壓時總總nmm 、總總vm 、n始始nn平平14例：例：在一定條件下，向密閉容器中充入在一定條件下，向密閉容器中充入30 ml30 ml co co和和20 ml20 ml水蒸氣，使其反應(yīng)，當反應(yīng)水蒸氣，使其反應(yīng)，當反應(yīng) co