化學(xué)平衡常數(shù)計算上課

1、關(guān)于化學(xué)平衡常數(shù)計算上課現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第一頁，共29頁學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo) 化學(xué)平衡常數(shù)的涵義化學(xué)平衡常數(shù)的涵義 化學(xué)平衡常數(shù)的簡單計算化學(xué)平衡常數(shù)的簡單計算(求各組分平衡求各組分平衡濃度、反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率）濃度、反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率）現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二頁，共29頁序序號號起始時濃度起始時濃度mol/L平衡時濃度平衡時濃度mol/L平衡時平衡時c0 (H2)c0(I2)c0 (HI)H2I2HI10.011970.0694400.0056170.00059360.0127020.011350.0090400.003560.001250.0155930.012010.0084030.00.004580.000973

2、30.014864000.015200.0016960.0016960.011815000.012870.0014330.0014330.010006000.037770.0042130.0042130.02934I2(g) + H2(g) 2HI(g)密閉容器密閉容器730.6K根據(jù)數(shù)據(jù)通過計算分析出根據(jù)數(shù)據(jù)通過計算分析出平衡時平衡時數(shù)據(jù)中的規(guī)律。數(shù)據(jù)中的規(guī)律。222IHHI48.3848.6148.5448.4848.7148.81現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第三頁，共29頁【問題探究一】【問題探究一】分析上表，你得出什么結(jié)論？分析上表，你得出什么結(jié)論？(1)溫度不變溫度不變時，時， 為常數(shù)為常數(shù) 用用K

3、表示表示,K = 54.5；(2)常數(shù)常數(shù)K與與反應(yīng)的反應(yīng)的起始濃度大小起始濃度大小無關(guān)；無關(guān)；(3)常數(shù)常數(shù)K與與正向建立還是逆向建立平衡無關(guān)即與平衡建立的正向建立還是逆向建立平衡無關(guān)即與平衡建立的過過程無關(guān)。程無關(guān)。222IHHI其它平衡體系的數(shù)據(jù)進行分析，都有類似的關(guān)系。其它平衡體系的數(shù)據(jù)進行分析，都有類似的關(guān)系。 對于反應(yīng)對于反應(yīng): aA + bB cC + dDbadcBADCK 在一定溫度時，當(dāng)一個可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，在一定溫度時，當(dāng)一個可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，生成物平衡濃度生成物平衡濃度的冪之積與反應(yīng)物平衡濃度的冪之積的比值是一個常數(shù)，的冪之積與反應(yīng)物平衡濃度的冪之積的比值是

4、一個常數(shù)，這個常數(shù)這個常數(shù)稱為稱為化學(xué)平衡常數(shù)化學(xué)平衡常數(shù)簡稱簡稱平衡常數(shù)。平衡常數(shù)?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第四頁，共29頁【問題探究二】【問題探究二】:以上的結(jié)論是否只適用于某一特以上的結(jié)論是否只適用于某一特定反應(yīng)還是適用于所有的可逆反應(yīng)？請用以下數(shù)據(jù)定反應(yīng)還是適用于所有的可逆反應(yīng)？請用以下數(shù)據(jù)來確認(rèn)。來確認(rèn)。2SO2 （g） +O2 （g） 2SO3 （g） 密閉密閉容器容器起始時濃度起始時濃度mol/L平衡時濃度平衡時濃度mol/L平衡時平衡時c0 (SO2)c0(O2)c0 (SO3)SO2O2SO3T110.02000.010000.01440.00780.005620.03000.02000

5、0.01960.01480.0104T210.02000.010000.01600.00800.004020.08000.030000.05800.01900.0220SO32SO22O219.3919.027.817.57現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第五頁，共29頁【繼續(xù)探究】【繼續(xù)探究】結(jié)論結(jié)論2：常數(shù)和起始加入反應(yīng)物的濃度無關(guān)常數(shù)和起始加入反應(yīng)物的濃度無關(guān)結(jié)論結(jié)論1 1：222IHHI= 常數(shù)（常數(shù)（K）結(jié)論結(jié)論3：溫度改變該常數(shù)也發(fā)生改變。：溫度改變該常數(shù)也發(fā)生改變。現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第六頁，共29頁 1、定義：、定義：在在一定溫度一定溫度下，當(dāng)一個可逆反應(yīng)下，當(dāng)一個可逆反應(yīng)達到平衡時，生成物的濃度冪之積與

6、反應(yīng)物達到平衡時，生成物的濃度冪之積與反應(yīng)物的濃度冪之積的比值是一個常數(shù)，這個常數(shù)的濃度冪之積的比值是一個常數(shù)，這個常數(shù)就是該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)（簡稱平衡常就是該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)（簡稱平衡常數(shù)），用符號數(shù)），用符號K表示。表示。 2、平衡常數(shù)的平衡常數(shù)的影響因素影響因素：只有溫度：只有溫度一、化學(xué)平衡常數(shù)一、化學(xué)平衡常數(shù)一定溫度下一定溫度下aA+bB cC+dDK=cc(C)cd(D)ca(A)cb(B)現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第七頁，共29頁【問題探究三】【問題探究三】:平衡常數(shù)表達式的書寫平衡常數(shù)表達式的書寫（1）CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) K =（2）2NO2（g） N2O4

7、 （g） K1= N2O4 （g） 2NO2 （g） K2= NO2 （g） 1/2N2O4 （g） K3=（3）FeCl3(aq)+3KSCN(aq) Fe(SCN)3(aq)+3KCl(aq)；K=注意注意1：純固態(tài)和純液態(tài)不寫入：純固態(tài)和純液態(tài)不寫入K（濃度為濃度為1） 注意注意2：以上三個反應(yīng)的平衡常數(shù)之間的關(guān)系：以上三個反應(yīng)的平衡常數(shù)之間的關(guān)系注意注意3：需要用實際參加反應(yīng)的離子濃度表示：需要用實際參加反應(yīng)的離子濃度表示現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第八頁，共29頁1)如果反應(yīng)中有如果反應(yīng)中有固體和純液體固體和純液體參加，它們的濃度不應(yīng)寫在平衡關(guān)系參加，它們的濃度不應(yīng)寫在平衡關(guān)系式中，因為它們的濃度是

8、固定不變的，化學(xué)平衡關(guān)系式中只包括式中，因為它們的濃度是固定不變的，化學(xué)平衡關(guān)系式中只包括氣態(tài)物質(zhì)和溶液中各溶質(zhì)的濃度。氣態(tài)物質(zhì)和溶液中各溶質(zhì)的濃度。 如如:CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g) CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(l)注意：書寫平衡常數(shù)關(guān)系式的規(guī)則注意：書寫平衡常數(shù)關(guān)系式的規(guī)則K=c(CO2)K=c(CO)/c(CO2) c(H2) 再如再如: 稀溶液中進行的反應(yīng)，如有水參加，水的濃度也不必寫在平衡稀溶液中進行的反應(yīng)，如有水參加，水的濃度也不必寫在平衡關(guān)系式中，關(guān)系式中，如：如：Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H+K=c(CrO42-)2c(H+)

9、2/c(Cr2O72-)又如又如：非水溶液非水溶液中的反應(yīng)，如有水生成或有水參加反應(yīng)，此時水的中的反應(yīng)，如有水生成或有水參加反應(yīng)，此時水的濃度不可視為常數(shù)，必須表示在平衡關(guān)系式中。如酒精和醋酸的液濃度不可視為常數(shù)，必須表示在平衡關(guān)系式中。如酒精和醋酸的液相反應(yīng)相反應(yīng)C2H5OH+CH3COOH CH3COOC2H5+H2OK=c(CH3COOC2H5)c(H2O)/(cC2H5OHcCH3COOH)現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第九頁，共29頁N2+3H2 2NH32NH3 N2+3H2)H(c)N(c)NH(cK232321)NH(c)H(c)N(cK322322. 規(guī)律規(guī)律:正反應(yīng)和逆反應(yīng)平衡常數(shù)正反應(yīng)和逆

10、反應(yīng)平衡常數(shù)K互為倒互為倒數(shù)。數(shù)。K K1 1 = 1/K= 1/K2 2現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十頁，共29頁例 N2 (g) + 3 H2 (g) 2NH3 (g) K1 = 1.60 10 5 1/2N2 (g) + 3/2 H2 (g) NH3 (g) K2 = 3.87 10 2 K1 K2 ， K1 = K222)2)同一化學(xué)反應(yīng)，可以用不同的化學(xué)反應(yīng)式來表示，用不同一化學(xué)反應(yīng)，可以用不同的化學(xué)反應(yīng)式來表示，用不同的化學(xué)反應(yīng)方程式表示時，其對的平衡常數(shù)的表達式亦同的化學(xué)反應(yīng)方程式表示時，其對的平衡常數(shù)的表達式亦不同，但它們之間相互關(guān)聯(lián)。不同，但它們之間相互關(guān)聯(lián)?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十一頁，共29頁

11、N2+3H2 2NH31/2N2+3/2H2 NH3)()()(232321HcNcNHcK )()()(222/322/13HcNcNHcK K K1 1 = K= K2 22 2.規(guī)律規(guī)律:平衡常數(shù)平衡常數(shù)K與化學(xué)計量數(shù)的次冪成正比。與化學(xué)計量數(shù)的次冪成正比。如如 N N2 2O O4 4（g g） 2NO2NO2 2（g g） K1 = NOK1 = NO2 2 2 2/N/N2 2O O4 4 1/3N 1/3N2 2O O4 4（g g） 2/3NO2/3NO2 2（g g） K2 = NOK2 = NO2 2 2/32/3/N/N2 2O O4 4 1/31/3K K2 2 = K

12、= K1 11/3現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十二頁，共29頁3)多重平衡規(guī)則：多重平衡規(guī)則：若干方程式相加若干方程式相加( (減減) )，則總反應(yīng)，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)等于分步平衡常數(shù)之乘積的平衡常數(shù)等于分步平衡常數(shù)之乘積( (商商) )例題例題: 2NO (g) + O2 (g) 2NO2 2NO2 (g) N2O4 2NO (g) +O2(g) N2O4 (g)O(c)NO(c)NO(ck22221)NO(c)ON(cK22422212242222222423KK)NO(c)ON(c)O(c)NO(c)NO(c)O(c)NO(c)ON(cK現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十三頁，共29頁Fe3O4(s) + 4H2(g)

13、 高溫高溫3Fe(s) + 4H2O(g) )H(c)N( c)NH(cK232321)NH(c)H(c)N(cK322322)H(c)N(c)NH(cK/22322133N2+3H2 2NH32NH3 N2+ 3H2 N2 + H2 NH31232請寫出下列可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式。請寫出下列可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)表達式。)H(c)OH(cK2424化學(xué)平衡常數(shù)化學(xué)平衡常數(shù)課堂練習(xí)課堂練習(xí)現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十四頁，共29頁二、平衡常數(shù)的運用二、平衡常數(shù)的運用現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十五頁，共29頁結(jié)論：結(jié)論：表示可逆反應(yīng)進行的程度：表示可逆反應(yīng)進行的程度：K越大，越大，正反應(yīng)進行越完全，轉(zhuǎn)化率越高，此反正反應(yīng)

14、進行越完全，轉(zhuǎn)化率越高，此反應(yīng)平衡時，生成物濃度大應(yīng)平衡時，生成物濃度大【運用探究一】【運用探究一】思考平衡常數(shù)的大小和轉(zhuǎn)化率有什么關(guān)系？思考平衡常數(shù)的大小和轉(zhuǎn)化率有什么關(guān)系？現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十六頁，共29頁對于反應(yīng)對于反應(yīng)m A(g) + n B(g)=p C(g) + q D(g)m A(g) + n B(g)=p C(g) + q D(g)隨溫度的升高其反應(yīng)的平衡常數(shù)有以下變化，請判隨溫度的升高其反應(yīng)的平衡常數(shù)有以下變化，請判斷斷和和 兩種情況哪種是吸熱，哪種是放熱？兩種情況哪種是吸熱，哪種是放熱？溫度溫度平平衡衡常常數(shù)數(shù)【運用探究二】【運用探究二】結(jié)論：結(jié)論：吸熱反應(yīng)，隨溫度升高平衡常數(shù)

15、增大吸熱反應(yīng)，隨溫度升高平衡常數(shù)增大放熱反應(yīng)，隨溫度升高平衡常數(shù)減小放熱反應(yīng)，隨溫度升高平衡常數(shù)減小現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十七頁，共29頁平衡常數(shù)平衡常數(shù)K K與溫度有關(guān)，與濃度無關(guān)與溫度有關(guān)，與濃度無關(guān)，由，由K隨溫度的變化可推斷正反應(yīng)是吸熱還是放熱。隨溫度的變化可推斷正反應(yīng)是吸熱還是放熱。 若正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)若正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),升高溫度升高溫度,K 增大增大;若正若正反應(yīng)是放熱反應(yīng)反應(yīng)是放熱反應(yīng),升高溫度升高溫度,K 減少。減少?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十八頁，共29頁【運用探究三運用探究三】在一定溫度的密閉容器中，在一定溫度的密閉容器中，對于反應(yīng)對于反應(yīng)CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)，（2）保

16、持）保持H2的濃度不改變將容器的體積擴大的濃度不改變將容器的體積擴大兩倍，該平衡向哪個方向移動？兩倍，該平衡向哪個方向移動？注意：注意：當(dāng)平衡體系中有多條件改變，勒當(dāng)平衡體系中有多條件改變，勒夏特列原理無法判斷平衡移動方向時，我夏特列原理無法判斷平衡移動方向時，我們可以考慮計算們可以考慮計算QC和和K的相對大小。的相對大小。現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第十九頁，共29頁 對于可逆反應(yīng)對于可逆反應(yīng): mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g)(3)在某溫度下在某溫度下，某時刻反應(yīng)某時刻反應(yīng)是否達平衡，可用是否達平衡，可用該時刻該時刻產(chǎn)物產(chǎn)物的濃度冪的之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比即的濃度冪的之積與反應(yīng)物濃度冪

17、之積的比即濃度商濃度商Q與與K比比較大小較大小來判斷。來判斷。Q k， 未達平衡，未達平衡，逆向進行逆向進行。逆正 Q = k, 達平衡，達平衡，平衡不移動平衡不移動。逆正逆正Q k, 未達平衡，未達平衡，正向移動。正向移動。)()()()(BcAcDcCcQnmqp)()()()(BcAcDcCcQnmqp現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十頁，共29頁隨堂練習(xí)隨堂練習(xí)2： 一定溫度下的密閉容器中存在：一定溫度下的密閉容器中存在：2SO2+O2 2SO3知知C(SO2)始始=0.4mol/L，C(O2)始始=1mol/L經(jīng)測定經(jīng)測定該反應(yīng)在該溫度下的平衡常數(shù)該反應(yīng)在該溫度下的平衡常數(shù)K19，試判斷，試判斷，（

18、1）當(dāng)）當(dāng)SO2轉(zhuǎn)化率為轉(zhuǎn)化率為50時，該反應(yīng)是否達時，該反應(yīng)是否達到平衡狀態(tài)，若未達到，哪個方向進行？到平衡狀態(tài)，若未達到，哪個方向進行？（2）達平衡狀態(tài)時，）達平衡狀態(tài)時， SO2的轉(zhuǎn)化率應(yīng)為多少？的轉(zhuǎn)化率應(yīng)為多少？現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十一頁，共29頁三、關(guān)于平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的計算三、關(guān)于平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率的計算現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十二頁，共29頁（1）利用平衡常數(shù)）利用平衡常數(shù),求平衡時各組分的濃度求平衡時各組分的濃度例例1.在某溫度下在某溫度下,將將H2和和I2各各0.01mol/L的氣態(tài)混的氣態(tài)混合物充入合物充入10L密閉容器中密閉容器中,充分反應(yīng)充分反應(yīng),達到平衡達到平衡后后,測得測得c(H

19、2)=0.008mol/L.(1)求反應(yīng)的平衡常數(shù)求反應(yīng)的平衡常數(shù).(2)在上述溫度下在上述溫度下,將將H2和和I2各各0.20mol的氣態(tài)混合的氣態(tài)混合物充入該密閉容器中物充入該密閉容器中,試求達到平衡時各物質(zhì)試求達到平衡時各物質(zhì)的濃度的濃度.現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十三頁，共29頁K = C(CO2)C(H2) / C(CO)C(H2O) =(2.0)(2.0) / 2.0(1-)2.0(1-) =2 / (1-)2 = 2.6 = 62 %解解:設(shè)設(shè)CO的轉(zhuǎn)化率為的轉(zhuǎn)化率為，則，則 CO(g) + H2O (g) CO2 (g) + H2 (g)起始濃度起始濃度/ mol/L 2.0 2.0 0

20、 0轉(zhuǎn)化濃度轉(zhuǎn)化濃度/ mol/L 2.0 2.0 2.0 2.0平衡濃度平衡濃度/ mol/L 2.0(1-) 2.0(1-) 2.0 2.0（2）利用平衡常數(shù)）利用平衡常數(shù),求平衡時反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率求平衡時反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率例題：反應(yīng)例題：反應(yīng)CO (g) + H2O (g) CO2 (g) + H2 (g)在在749K達平衡，達平衡，K=2.60,求：當(dāng)求：當(dāng)CO、H2O (g)的起始濃度都為的起始濃度都為 2.0 mol/L達平衡達平衡后后,CO的轉(zhuǎn)化率的轉(zhuǎn)化率 ?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十四頁，共29頁c(CO) c(H2O) c(平平)/molL-1 0.200 x 0.200 x x x 解得: x = 0.1解：解：設(shè)平衡時設(shè)平衡時CO2和和H2的濃度為的濃度為x molL-1K =x2(0.200 x)(0.200 x)CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)c(始始) /molL-1 0.200 0.200 0 0c(變變)/molL-1 x x x x= 1.00c(CO2) c(H2) = = 100%= 50.0% 0.1000.200現(xiàn)在學(xué)習(xí)的是第二十五頁，共29頁小結(jié) 利用平衡常數(shù)利用平衡