人教版化學(xué)選修四——化學(xué)平衡常數(shù)

1、（457.6）結(jié)論：結(jié)論：一定溫度下，對于已達平衡的反應(yīng)體系中，生成物以一定溫度下，對于已達平衡的反應(yīng)體系中，生成物以它的化學(xué)計量數(shù)為乘冪的濃度之積除以反應(yīng)物以它的化學(xué)計它的化學(xué)計量數(shù)為乘冪的濃度之積除以反應(yīng)物以它的化學(xué)計量數(shù)為乘冪的濃度之積是個量數(shù)為乘冪的濃度之積是個常數(shù)常數(shù)N2O4 2NO2 一、化一、化學(xué)平衡常數(shù)學(xué)平衡常數(shù) 1 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)達到化學(xué)平衡時，下，當(dāng)一個可逆反應(yīng)達到化學(xué)平衡時，生成物濃度生成物濃度冪冪之之積積與與反應(yīng)物濃度反應(yīng)物濃度冪之積的冪之積的比值比值是一個常是一個常數(shù)，這個常數(shù)叫做該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)數(shù)，這個常數(shù)叫做該反應(yīng)

2、的化學(xué)平衡常數(shù) （簡稱平衡常數(shù)）。（簡稱平衡常數(shù)）。2 2、表達式及單位、表達式及單位 單位為單位為:(mol:(molL L-1-1) ) n n cp (C) c q(D) cm (A) c n(B) K =mA+nB pC+qD 注意：注意： c c 均為平衡時的濃度均為平衡時的濃度 該常數(shù)只與反應(yīng)溫度有關(guān)該常數(shù)只與反應(yīng)溫度有關(guān) c c 均為平衡時的濃度均為平衡時的濃度 1 1、化學(xué)平衡關(guān)系式中只包括、化學(xué)平衡關(guān)系式中只包括氣態(tài)氣態(tài)物質(zhì)和物質(zhì)和溶液溶液中各中各溶質(zhì)的濃度。溶質(zhì)的濃度。純固體、純液體濃度，一般不出現(xiàn)純固體、純液體濃度，一般不出現(xiàn)在表達式中在表達式中 CaCO3(s) CaO

3、(s)+CO2(g) CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(l)K=c(CO2)K=c(CO)/(c(CO2) c(H2)Cr2O72-+H2O 2CrO4 2-+2H+ K=C2(CrO4 2-) C2(H+ )/C(Cr2O72-)二、書寫平衡常數(shù)關(guān)系式的規(guī)則二、書寫平衡常數(shù)關(guān)系式的規(guī)則非水溶液中的反應(yīng)，非水溶液中的反應(yīng)，如有水生成或有水如有水生成或有水參加反應(yīng)，此時水參加反應(yīng)，此時水的濃度不可視為常的濃度不可視為常數(shù)數(shù)例：例： N2 (g) + 3 H2 (g) 2NH3 (g) K1 = 1.60 10 5 1/2N2 (g) + 3/2 H2 (g) NH3 (g) K2 =

4、 3.87 10 2 K K1 1 K K2 2 ， K K1 1 = K= K2 22 22 2、同一反應(yīng)，系數(shù)不同，、同一反應(yīng)，系數(shù)不同，K K值不同值不同 平衡常數(shù)的表達式與方程式的書寫有關(guān)平衡常數(shù)的表達式與方程式的書寫有關(guān)二、書寫平衡常數(shù)關(guān)系式的規(guī)則二、書寫平衡常數(shù)關(guān)系式的規(guī)則 平衡常數(shù)的表達式與方程式的書寫有關(guān)平衡常數(shù)的表達式與方程式的書寫有關(guān)N2+3H2 2NH32NH3 N2+3H21/2N2+3/2H2 NH3)H(c)N( c)NH(cK232321)NH(c)H(c)N(cK322322)H(c)N(c)NH( cK/22322133K1 = 1/K2 = K32 某溫度下

5、：某溫度下：3 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)的平衡，則總反應(yīng)的平衡 常數(shù)等于分步平衡常數(shù)之乘積常數(shù)等于分步平衡常數(shù)之乘積( (商商) )例例1: 2NO (g) + O2 (g) 2NO2 K1 2NO2 (g) N2O4 K2 2NO (g) +O2(g) N2O4 (g) K = K1 K2 二、書寫平衡常數(shù)關(guān)系式的規(guī)則二、書寫平衡常數(shù)關(guān)系式的規(guī)則練習(xí)練習(xí): : C (s) + CO2(g) 2CO(g) K C (s) + H2O (g) CO (g) + H2 (g) K1 CO (g) +H2O (g) CO2 (g) + H

6、2 (g) K2 K = K1/K2一般來說，一般來說，K K 10105 5，認為，認為正反應(yīng)進行得較完全正反應(yīng)進行得較完全 K K 1010-5-5 認為認為 正反應(yīng)很難進行正反應(yīng)很難進行（逆反應(yīng)較完全）逆反應(yīng)較完全） 1010-5-5 K K 10105 5 認為是認為是可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)如：如：N2(g)+O2(g) 2NO(g) K =110-30(298K)判斷反應(yīng)進行的程度判斷反應(yīng)進行的程度: :K K值越大，表示反應(yīng)進行的程度越大，值越大，表示反應(yīng)進行的程度越大， 反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率也越大。反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率也越大。三、化學(xué)平衡常數(shù)意義三、化學(xué)平衡常數(shù)意義 這這意味著意味著298K298K時

7、，時，N N2 2和和O O2 2基本上沒有進行反應(yīng)，基本上沒有進行反應(yīng)，反之反之NONO分解的逆反應(yīng)在該溫度下將幾乎完全進行，分解的逆反應(yīng)在該溫度下將幾乎完全進行，平衡時平衡時NONO實際上全部分解為實際上全部分解為N N2 2和和O O2 2。 平衡常數(shù)數(shù)值的大小，只能大致告訴我們一個可平衡常數(shù)數(shù)值的大小，只能大致告訴我們一個可逆反應(yīng)的正向反應(yīng)所進行的最大程度，逆反應(yīng)的正向反應(yīng)所進行的最大程度，并不能預(yù)示并不能預(yù)示反應(yīng)達到平衡所需要的時間。反應(yīng)達到平衡所需要的時間。即速率大，即速率大，K K值不一值不一定大定大; ; 如：如：2SO2(g)+O2=2SO3(g) 298K298K時時K K

8、很大，但由于速度太慢，常溫時，幾乎不發(fā)生反應(yīng)。很大，但由于速度太慢，常溫時，幾乎不發(fā)生反應(yīng)。三、化學(xué)平衡常數(shù)意義三、化學(xué)平衡常數(shù)意義 對于可逆反應(yīng)對于可逆反應(yīng): :mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(gmA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g) )QC k ， 未未達平衡，逆向進行。達平衡，逆向進行。逆正 QC = k , 達平衡，平衡不移動。達平衡，平衡不移動。逆正逆正QC k , 未達平衡，正向進行。未達平衡，正向進行。)()()()(BcAcDcCcQnmqpC判斷可逆反應(yīng)是否達到平衡及反應(yīng)方向判斷可逆反應(yīng)是否達到平衡及反應(yīng)方向三、化學(xué)平衡常數(shù)意義三、化學(xué)平衡常數(shù)意義若升高

9、溫度若升高溫度, ,例：反應(yīng)例：反應(yīng): :H H2 2(g)+I(g)+I2 2(g(g） 2HI(g) 2HI(g) H0H0, ,起起始始濃度相同，濃度相同，平衡常數(shù)與溫度平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如下：的關(guān)系如下：溫度溫度623K698K763K平衡常數(shù)平衡常數(shù)66 .954.445.9K K 值增大；則正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)值增大；則正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)若升高溫度若升高溫度,K,K值減少；則正反應(yīng)是放熱反應(yīng)值減少；則正反應(yīng)是放熱反應(yīng)判斷反應(yīng)的判斷反應(yīng)的H H 三、化學(xué)平衡常數(shù)意義三、化學(xué)平衡常數(shù)意義(5) K值大小標(biāo)志反應(yīng)能達到的最大限度值大小標(biāo)志反應(yīng)能達到的最大限度, K值大，反應(yīng)完全。值大，反應(yīng)完

10、全。小結(jié)：小結(jié)：(1) 平衡是有條件的、動態(tài)的。平衡是有條件的、動態(tài)的。(2) K不隨起始濃度大而變。不隨起始濃度大而變。(3) K與溫度有關(guān)。與溫度有關(guān)。(4) K與方程式寫法有關(guān)。與方程式寫法有關(guān)。四、平四、平衡常數(shù)的計算衡常數(shù)的計算例例1:1:合成氨的反應(yīng)合成氨的反應(yīng)N N2 2+3H+3H2 22NH2NH3 3在某溫度下各在某溫度下各物質(zhì)的濃度平衡是物質(zhì)的濃度平衡是: : N N2 2=3mol=3molL L-1-1, , H H2 2=9mol=9molL L-1-1, , NH NH3 3 =4mol =4molL L-1-1求該反應(yīng)的平衡常數(shù)和求該反應(yīng)的平衡常數(shù)和N N2 2

11、、H H2 2的初始濃度的初始濃度。已知平衡濃度求平衡常數(shù)和初始濃度已知平衡濃度求平衡常數(shù)和初始濃度解：求平衡常數(shù)解：求平衡常數(shù)K KK Kc c=NH=NH3 3 2 2/(N/(N2 2HH2 2 3 3)=16/(3)=16/(39 93 3)=7.32)=7.321010-3-3 求求N N2 2、H H2 2的初始濃度。的初始濃度。N2+3H22NH3反應(yīng)反應(yīng)1 1摩爾摩爾N N2 2同時需同時需3molH3molH2 2生成生成2molNH2molNH3 3 N2+3H22NH3平衡平衡 3molL-19molL-14molL-1初始初始 (3+2)(9+6)0即：即：5150答答

12、:K=7.3210-3,初始初始N2、H2為為5、15molL-1。已知平衡濃度求平衡常數(shù)和初始濃度已知平衡濃度求平衡常數(shù)和初始濃度練習(xí)練習(xí): :在某溫度下在某溫度下, ,將將H H2 2和和I I2 2各各0.10mol0.10mol的氣態(tài)混合物充入的氣態(tài)混合物充入 10L10L的密閉容器中的密閉容器中, ,充分反應(yīng)充分反應(yīng), ,達到平衡后達到平衡后, ,測得測得C(HC(H2 2)=0.0080mol/L.)=0.0080mol/L.(1)(1)求該反應(yīng)的平衡常數(shù)求該反應(yīng)的平衡常數(shù)(2)(2)在上述溫度下在上述溫度下, ,該容器中若通入該容器中若通入H H2 2和和I I2 2蒸汽各蒸汽各

13、 0.20mol.0.20mol.試求達到化學(xué)平衡狀態(tài)時各物質(zhì)的濃度試求達到化學(xué)平衡狀態(tài)時各物質(zhì)的濃度. .H2 + I2 2HI解解(1)根據(jù)題意得根據(jù)題意得:平衡濃度平衡濃度mol/L: 0.0080 0.0080 0.0040 起始濃度起始濃度mol/L: 0.01 0.01 0K=C(HI)2C(H2)C(I2)=0.25解解(2)設(shè)設(shè)H2的消耗濃度為的消耗濃度為xH2 + I2 2HI平衡濃度平衡濃度mol/L: 0.02-x 0.02-x 2x起始濃度起始濃度mol/L: 0.02 0.02 0K=C(HI)2C(H2)C(I2)=0.25=(2x)2(0.02-x)2X=0.00

14、40mol/LC(H2)=c(I2)=0.016mol/LC(HI)=0.0080mol/L答答:略略反應(yīng)物反應(yīng)物A A的平衡轉(zhuǎn)化率：的平衡轉(zhuǎn)化率：%100)()(%100)%(00AcAAcAAAA的初始濃度的平衡濃度的初始濃度對于可逆反應(yīng)對于可逆反應(yīng): mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g)%100%100)%(始平始初始的物質(zhì)的量的平衡物質(zhì)的量初始的物質(zhì)的量nnnAAAA(2)(2)已知平衡常數(shù)和初始濃度求已知平衡常數(shù)和初始濃度求平衡濃度及平衡濃度及轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率例例2:2:在密閉容器中在密閉容器中, ,將將2.0molCO2.0molCO與與10molH10molH2 2O O

15、混合加熱混合加熱 到到800,800,達到下列平衡達到下列平衡: : CO(g)+H CO(g)+H2 2O(g) COO(g) CO2 2(g)+H(g)+H2 2(g) K=1.0(g) K=1.0 求求COCO轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為COCO2 2的轉(zhuǎn)化率的轉(zhuǎn)化率. .解解: :設(shè)達到平衡時設(shè)達到平衡時COCO轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為COCO2 2的物質(zhì)的量為的物質(zhì)的量為x,Vx,V為容器容積為容器容積 CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)起始濃度起始濃度: :2.0V10V0V0V2.0V平衡濃度平衡濃度: :2.0V10-xVxVxV2.0-xVK=c(CO2)c(H2)C(CO)C(H2O)=1.0X=1.66CO轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為CO2的轉(zhuǎn)化率為的轉(zhuǎn)化率為83%.答答:略略練習(xí)：練習(xí)：CO+HCO+H2 2O OH H2 2+CO+CO2 2此反應(yīng)在此反應(yīng)在773K773K時平衡常