化學平衡常數(shù)及計算

三、化學(huàxué)平衡常數(shù)——化學(huàxué)平衡的特征序號起始時濃度mol/L698.6K平衡時濃度mol/L698.6K平衡時c0(H2)c0(I2)c0(HI)[H2][I2][HI]10.010670.0119600.0018310.0031290.0176720.011350.00904400.003560.001250.0155930.011340.00751000.0045650.00073780.013544000.010690.0011410.0011410.008410I2(g)+H2(g)2HI(g)54.554.654.4554.33根據(jù)表中的數(shù)據(jù)計算出平衡時的值，并分析其中規(guī)律。精品資料通過分析實驗數(shù)據(jù)得出：1、溫度(wēndù)不變時，為常數(shù)用K表示；2、常數(shù)K與反應的起始濃度大小無關；3、常數(shù)K與正向建立還是逆向建立平衡無關即與平衡建立的過程無關。其它平衡體系的數(shù)據(jù)進行(jìnxíng)分析，都有類似的關系。對于反應:aA+bBcC+dD精品資料一、定義：一定溫度下，對于已達平衡的反應體系中，生成物以它的化學(huàxué)計量數(shù)為乘冪的濃度之積除以反應物以它的化學(huàxué)計量數(shù)為乘冪的濃度之積是個常數(shù)，這個常數(shù)叫做該反應的化學(huàxué)平衡常數(shù)精品資料三、平衡常數(shù)的單位(dānwèi)濃度的單位(dānwèi)為mol·L-1

∴K的單位(dānwèi)為(mol·L-1)n；二、數(shù)學表達式：對于(duìyú)一般的可逆反應mA+nBpC+qD

{c(C)}p{c(D)}q

{c(A)}m{c(B)}n

K=精品資料練習：試寫出下列反應的濃度平衡常數(shù)的數(shù)學表達式：

2SO2(g)+O2(g)2SO3C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)催化劑注意：反應中的固體(gùtǐ)或純溶劑不列入平衡常數(shù)的表達式中！精品資料1、如果反應中有固體和純液體(yètǐ)參加，它們的濃度不應寫在平衡關系式中，因為它們的濃度是固定不變的，化學平衡關系式中只包括氣態(tài)物質和溶液中各溶質的濃度。如：CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)Kc=[CO2]CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l)Kc=[CO]/([CO2][H2])四、書寫(shūxiě)平衡常數(shù)關系式的規(guī)則精品資料稀溶液中進行的反應，如有水參加，水的濃度(nóngdù)也不必寫在平衡關系式中，如：Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+Kc=[CrO42-]2[H+]2/[Cr2O72-]精品資料非水溶液中的反應，如有水生成或有水參加反應，此時水的濃度不可(bùkě)視為常數(shù)，必須表示在平衡關系式中。如酒精和醋酸的液相反應C2H5OH+CH3COOHCH3COOC2H5+H2OK=[CH3COOC2H5][H2O]/([C2H5OH][CH3COOH])精品資料2、同一化學反應，可以用不同的化學反應式來表示，每個化學方程式都有自己(zìjǐ)的平衡常數(shù)關系式及相應的平衡常數(shù)。例：N2O4（g）2NO2（g）

Kc=[NO2]2/[N2O4]1/2N2O4（g）NO2（g）

Kc=[NO2]/[N2O4]1/21/3N2O4（g）2/3NO2（g）

Kc=[NO2]2/3/[N2O4]1/3精品資料3、多重平衡規(guī)則若干(ruògān)方程式相加(減)，則總反應的平衡常數(shù)等于分步平衡常數(shù)之乘積(商)例1:2NO(g)+O2(g)2NO2K1

2NO2(g)N2O4K2

2NO(g)+O2(g)N2O4(g)K=K1K2精品資料例2:

C(s)+CO2(g)2CO(g)K

C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)K1CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K2

K=K1/K2精品資料返回播放解(1)Kc=[N2O4]/[NO2]2(2)Kc=[NO2]2/[N2O4](3)Kc=[CO2]課堂練習(liànxí)：1.寫出下列各反應的平衡常數(shù)K(1)2NO2（g）N2O4（g）(2)N2O4（g）2NO2（g）(3)CaCO3（g）CaO（s）+CO2（g）精品資料4、平衡常數(shù)只表現(xiàn)反應進行(jìnxíng)的程度，即可能性問題，而不表現(xiàn)到達平衡所需的時間，即現(xiàn)實性問題.

5、平衡常數(shù)K與溫度有關，與濃度無關，由K隨溫度的變化可推斷正反應是吸熱反應還是放熱。若正反應是吸熱反應,升高溫度,K增大;若正反應是放熱反應(fànɡrèfǎnyìng),升高溫度,K減少;精品資料(5)K值大小標志反應(fǎnyìng)能達到的最大限度,K值大，反應(fǎnyìng)完全。返回播放http:///upload/2003/7/12/20037121424166069.swfhttp:///flash/moreopen.asp?id=31175.小結(xiǎojié)：(1)平衡是有條件的、動態(tài)的。(2)K不隨起始濃度大而變。(3)K與溫度有關。(4)K與方程式寫法有關。精品資料1.平衡常數(shù)的數(shù)值(shùzí)大小可以判斷反應進行的程度，估計反應的可能性。因為平衡狀態(tài)是反應進行的最大限度。如：N2(g)+O2(g)2NO(g)Kc=1×10-30(298K)這意味著298K時，N2和O2基本上沒有進行反應，反之NO分解的逆反應在該溫度下將幾乎完全進行，平衡時NO實際上全部分解為N2和O2。三、平衡常數(shù)的意義(yìyì)精品資料2、平衡常數(shù)K值的大小，可推斷反應(fǎnyìng)進行的程度。K值越大，表示反應(fǎnyìng)進行的程度越大，反應(fǎnyìng)物的轉化率越大；K值越小，表示反應(fǎnyìng)進行的程度越小，反應(fǎnyìng)物的轉化率越小。3、反應的平衡常數(shù)與反應可能進行的程度(chéngdù)。一般來說，反應的平衡常數(shù)KC≥105，認為正反應進行得較完全；KC≤10-5則認為這個反應的正反應很難進行(逆反應較完全）。精品資料例如：不同溫度時，反應:H2(g)+I2(g)2HI(g),的平衡常數(shù)與溫度的關系如下：△溫度623K698K763K濃度平衡常數(shù)66.954.445.9通過改變溫度，平衡常數(shù)大小的變化趨勢可以判斷上面(shàngmiɑn)可逆反應的正方向是放熱反應.精品資料4、另外還有兩點必須指出：①平衡常數(shù)數(shù)值(shùzí)的大小，只能大致告訴我們一個可逆反應的正向反應所進行的最大程度，并不能預示反應達到平衡所需要的時間。如：2SO2(g)+O2===2SO3(g)298K時Kp很大，但由于速度太慢，常溫時，幾乎不發(fā)生反應。②平衡常數(shù)數(shù)值(shùzí)極小的反應，說明正反應在該條件下不可能進行，如:N2+O22NOKc=10-30(298K)所以常溫下用此反應固定氮氣是不可能的。因此沒有必要在該條件下進行實驗，以免浪費人力物力?；蛘吒淖儣l件使反應在新的條件下進行比較好一些。精品資料對于可逆反應達到平衡后各物質的濃度變化(biànhuà)關系，在計算中注意：（2）生成物：平衡濃度=初始(chūshǐ)濃度+轉化濃度生成物D:[D]=c0(D)+△c(D)（3）各物質的轉化濃度之比等于它們在化學方程式中相應的化學計量數(shù)之比?！鱟(A):△c(D)=a:d（1）反應物：平衡濃度=初始濃度-轉化濃度；反應物A:[A]=c0(A)-△c(A)5、與平衡常數(shù)有關的計算精品資料例1:合成氨的反應N2+3H22NH3在某溫度(wēndù)下各物質的濃度平衡是:[N2]=3mol·L-1,[H2]=9mol·L-1,[NH3]=4mol·L-1求該反應的平衡常數(shù)和N2、H2的初始濃度。解：①求平衡常數(shù)KcKc=[NH3]2/([N2][H2]3)=16/(3×93)=7.32×10-3②求N2、H2的初始濃度。N2+3H22NH3反應1摩爾N2同時需3molH2生成2molNH3N2+3H22NH3平衡3mol·L-19mol·L-14mol·L-1初始(3+2)(9+6)0即：5150答:Kc=7.32×10-3,初始[N2]、[H2]為5.15mol·L-1。精品資料播放返回課堂練習(liànxí)：2、450K時往一空容器中通入氮N2和H2，反應達平衡后，測得[N2]=3mol/L，[H2]=9mol/L，[NH3]=4mol/L,求K、N2和H2的起始濃度3940426515∴Kc=[NH3]2/[N2][H2]3=42/（3×93）

=7.3×10-3解:N2+3H22NH3起始濃度/mol/L反應濃度/mol/L平衡濃度/mol/L精品資料四、平衡(pínghéng)轉化率用平衡常數(shù)來表示反應的限度有時不夠(bùgòu)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：精品資料(a)已知初始(chūshǐ)濃度和平衡濃度求平衡常數(shù)和平衡轉化率

例1：對于反應2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),若在一定溫度下，將0.1mol的SO2(g)和0.06molO2(g)注入一體積為2L的密閉容器中，當達到平衡狀態(tài)時，測得容器中有0.088mol的SO3(g)試求在該溫度下（1）此反應的平衡常數(shù)。（2）求SO2(g)和O2(g)的平衡轉化率。注：溫度一定時，對于一個化學反應，平衡常數(shù)雖然一定，但不同的反應物的平衡轉化率可能(kěnéng)不同。不能脫離具體的反應物談平衡轉化率。精品資料(b)已知平衡(pínghéng)轉化率和初始濃度求平衡(pínghéng)常數(shù)例2:反應SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g),若在一定溫度下，將物質的量濃度均為2mol/L的SO2(g)和NO2(g)注入一密閉容器中，當達到平衡狀態(tài)時，測得容器中SO2(g)的轉化率為60%，試求：在該溫度下。（1）此反應的濃度平衡常數(shù)。（2）若SO2(g)的初始濃度均增大到3mol/L,則SO2轉化率變?yōu)槎嗌?？精品資料（c）知平衡常數(shù)和初始(chūshǐ)濃度求平衡濃度及轉化率。例3、在1200℃時測得下列反應達平衡時,k=2.25.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)。若反應從CO2(g)和H2(g)開始，且CO2(g)和H2(g)的初始濃度分別為A、B、C三種情況。試計算A情況下各物質的平衡濃度及CO2(g)和H2(g)平衡轉化率。初始濃度ABCCo(H2)mol/L0.01000.01200.0080Co(CO2)mol/L0.01000.01000.0100將根據(jù)B、C組數(shù)據(jù)計算各物質的平衡(pínghéng)濃度和平衡(pínghéng)轉化率(α),分析結果，得出什么結論？精品資料播放返回K=[CO2][H2]/[CO][H2O]=[(2.0α)(2.0α)]/[2.0(1-α)×2.0(1-α)]=α2/(1-α)2=2.6∴α=62%解:設CO的轉化率為α，則

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始濃度/mol/L2.02.000變化濃度/mol/L(-2.0α)(-2.0α)(2.0α)(2.0α)平衡濃度/mol/L

2.0(1-α)2.0(1-α)2.0α