平衡常數(shù)和平衡轉(zhuǎn)化率

平衡常數(shù)和平衡轉(zhuǎn)化率第一頁，共十九頁，2022年，8月28日一、化學平衡常數(shù)平衡常數(shù)的推導序號起始時濃度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。第二頁，共十九頁，2022年，8月28日通過分析實驗數(shù)據(jù)得出：(1)溫度不變時，為常數(shù)用K表示,K=54.5；(2)常數(shù)K與反應的起始濃度大小無關(guān)；(3)常數(shù)K與正向建立還是逆向建立平衡無關(guān)即與平衡建立的過程無關(guān)。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:aA+bBcC+dD

在一定溫度時，當一個可逆反應達到平衡狀態(tài)時，生成物平衡濃度的冪之積與反應物平衡濃度的冪之積的比值是一個常數(shù)，這個常數(shù)稱為化學平衡常數(shù)簡稱平衡常數(shù)。平衡常數(shù)一般有濃度平衡常數(shù)KC和壓強平衡常數(shù)Kp兩種。第三頁，共十九頁，2022年，8月28日在一定溫度下，當一個可逆反應達到平衡狀態(tài)時，生成物平衡濃度的冪之積與反應物平衡濃度的冪之積的比值是一個常數(shù)，這個常數(shù)稱為濃度平衡常數(shù)，用KC表示。1、濃度平衡常數(shù)KC對于反應:aA+bBcC+dD例如：合成氨反應：N2+3H2

2NH3

的濃度平衡常數(shù)可表示為：

高溫高壓催化劑第四頁，共十九頁，2022年，8月28日練習：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)催化劑反應中的固體或純?nèi)軇┎涣腥肫胶獬?shù)的表達式中！上兩濃度平衡常數(shù)的單位分別是？第1個化學平衡常數(shù)KC的單位是：L/mol;第2個化學平衡常數(shù)KC的單位是：mol/L;KC的單位與反應的化學方程式有關(guān)，由化學方程式?jīng)Q定，無固定的單位。第五頁，共十九頁，2022年，8月28日(1)、平衡常數(shù)KC

的表示與可逆反應的系數(shù)有關(guān)

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

1/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g)2NH3(g)N2(g)+3H2(g)NH3?H2O(aq)NH4+(aq)+OH-(aq)FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)第六頁，共十九頁，2022年，8月28日(2)平衡常數(shù)KC值的大小，可推斷反應進行的程度。

KC

值越大，表示反應進行的程度越大，反應物的轉(zhuǎn)化率越大；KC

值越小，表示反應進行的程度越小，反應物的轉(zhuǎn)化率越小。(1)平衡常數(shù)KC與溫度有關(guān)，與濃度無關(guān)，由KC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,KC

增大;若正反應是放熱反應,升高溫度,KC

減少;(3)反應的平衡常數(shù)與反應可能進行的程度。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）。見P47

表2-2-1（2）平衡常數(shù)KC的性質(zhì)第七頁，共十九頁，2022年，8月28日例如：不同溫度時，反應:H2(g)+I2(g)2HI(g),的濃度平衡常數(shù)與溫度的關(guān)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可逆反應的正方向是放熱反應.第八頁，共十九頁，2022年，8月28日

對于可逆反應:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)(3)在某溫度下，某時刻反應是否達平衡，可用該時刻產(chǎn)物的濃度冪的之積與反應物濃度冪之積的比即濃度商QC與KC比較大小來判斷。QC>kc，未達平衡，逆向進行。

QC=kc,

達平衡，平衡不移動。QC<kc,未達平衡，正向移動。第九頁，共十九頁，2022年，8月28日例題:高爐煉鐵中發(fā)生的反應有:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g);△H<0(1)該反應的濃度平衡常數(shù)表達式Kc=____________;(2)已知1100℃時,Kc=0.263.溫度升高,化學平衡移動后達到新的平衡,平衡常數(shù)Kc________(增大,減少或不變).(3)1100℃時,測得高爐中c(CO2)=0.025mol/L,c(CO)=0.1mol/L,在這種情況下,該反應是否處于平衡狀態(tài)________(填是或否),此時反應速率是v正________v逆(填>,<,=).第十頁，共十九頁，2022年，8月28日4、平衡常數(shù)的計算例：對于反應2SO3(g)2SO2(g)+O2(g),若在一定溫度下，將2mol的SO3(g)放入一體積為2L的密閉容器中，當達到平衡狀態(tài)時，測得O2(g)的物質(zhì)的量為0.6mol,試求（1）此反應的濃度平衡常數(shù)。（2）求溫度不變時SO3(g)SO2(g)+1/2O2(g),的濃度平衡常數(shù)。（3）若已知密閉容器中的總壓為100KPa,求該反應的壓強平衡常數(shù)。第十一頁，共十九頁，2022年，8月28日練習：在某溫度下，將H2(g)和I2(g)各0.1mol混合物充入10L的密閉容器中，充分反應達到平衡時，測得[H2]=0.0080mol/L，求：反應的平衡常數(shù)對于可逆反應達到平衡后各物質(zhì)的濃度變化關(guān)系，在計算中注意。（2）生成物：平衡濃度=初始濃度+轉(zhuǎn)化濃度生成物D:[D]=c0(D)+△c(D)（3）各物質(zhì)的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化濃度；反應物A:[A]=c0(A)-△c(A)第十二頁，共十九頁，2022年，8月28日二、平衡轉(zhuǎn)化率用平衡常數(shù)來表示反應的限度有時不夠直觀，常用平衡轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化率（該條件最大轉(zhuǎn)化率）可表示：第十三頁，共十九頁，2022年，8月28日(1)已知初始濃度和平衡濃度求平衡常數(shù)和平衡轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)化率可能不同。不能脫離具體的反應物談平衡轉(zhuǎn)化率。第十四頁，共十九頁，2022年，8月28日練習、在密閉容器中，將NO2加熱到某溫度時，可進行如下反應：2NO22NO+O2，在平衡時各物質(zhì)的濃度分別是：[NO2]=0.06mol/L,[NO]=0.24mol/L,[O2]=0.12mol/L.試求：（1）該溫度下反應的平衡常數(shù)。（2）開始時NO2的濃度。（3）NO2的轉(zhuǎn)化率。練習：在某溫度下，將H2(g)和I2(g)各0.1mol混合物充入10L的密閉容器中，充分反應達到平衡時，測得[H2]=0.0080mol/L，求：(1)反應的平衡常數(shù)(2)其它條件不變，充入的H2(g)和I2(g)各0.2mol,求達平衡時各物質(zhì)的平衡濃度。第十五頁，共十九頁，2022年，8月28日(2)已知平衡轉(zhuǎn)化率和初始濃度求平衡常數(shù)例2:反應SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g),若在一定溫度下，將物質(zhì)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(zhuǎn)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)的初始濃度增大到3mol/L,則它們的轉(zhuǎn)化率變?yōu)槎嗌?？第十六頁，共十九頁?022年，8月28日練習2:已知某溫度下反應:2NO2(g)N2O4(g)若在體積為2L的密閉容器中充入2mol的NO2(g),達平衡時NO2的轉(zhuǎn)化率為50%,求該溫度下反應的濃度平衡常數(shù)。若溫度不變，當NO2的初始為2mol/L時，NO2的轉(zhuǎn)化率為多少。練習：對于反應2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),若在一定溫度下，將初始濃度為0.4mol/L的SO2(g)和1.0mol/LO2(g)混合注入一密閉容器中，當達到平衡狀態(tài)時，測得容器中SO2(g)的轉(zhuǎn)化率為80%,試求在該溫度下（1）此反應的平衡常數(shù)。（2）求SO2(g)、O2(g)、SO3(g)的平衡濃度。第十七頁，共十九頁，2022年，8月28日（3）知平衡常數(shù)和初始濃度求平衡濃度及轉(zhuǎn)化率。例3、在1200℃時測得下列反應達平衡時,kc=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(zhì)的平衡濃度及CO2(g)和H2(g)平衡轉(zhuǎn)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(zhì)的平衡濃度和平衡轉(zhuǎn)化率(α),分析結(jié)果，得出什么結(jié)論？第十八頁，共十九頁，2022年，8月28日練習3:在2L的容器中充入1molCO和1molH2O(g),發(fā)生反應：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)