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1、第五节平衡常数现在学习的是第1页,共21页【学习目标学习目标】1 1、化学平衡常数的概念、化学平衡常数的概念3 3、运用化学平衡常数进行计算、运用化学平衡常数进行计算2 2、运用化学平衡常数对化学反、运用化学平衡常数对化学反应进行的程度判断应进行的程度判断现在学习的是第2页,共21页一、化学平衡的特征一、化学平衡的特征平衡常数平衡常数序序号号起始时浓度起始时浓度mol/L698.6K平衡时浓度平衡时浓度mol/L698.6K平衡时平衡时c0(H2)c0(I2)c0(HI)H2I2HI10.010670.0119600.0018310.0031290.0176720.011350.0090440
2、0.003560.001250.0155930.011340.00751000.0045650.00073780.013544000.010690.0011410.0011410.008410I2(g)+H2(g)2HI(g)54.554.654.4554.33根据表中的数据计算出平衡时根据表中的数据计算出平衡时 的值,并分析其中规律。的值,并分析其中规律。现在学习的是第3页,共21页 通过分析实验数据得出:通过分析实验数据得出:(1)(1)温度不变时,温度不变时,为常数为常数 用用K K表示;表示;(2)(2)常数常数K K与反应的与反应的起始浓度大小无关起始浓度大小无关;(3)(3)常数常
3、数K K与正向建立还是逆向建立平衡无关与正向建立还是逆向建立平衡无关即与平衡建立的即与平衡建立的过程过程无关。无关。现在学习的是第4页,共21页对于反应对于反应:aA+bB cC+dD:aA+bB cC+dD其它平衡体系的数据进行分析,都有类似其它平衡体系的数据进行分析,都有类似的关系。的关系。在一定温度时,当一个可逆反应达到在一定温度时,当一个可逆反应达到平衡平衡状状态时,生成物态时,生成物平衡浓度的幂之积平衡浓度的幂之积与与反应物反应物平衡浓度的幂之积平衡浓度的幂之积的的比比值是一个常数,这值是一个常数,这个常数称为化学平衡常数简称平衡常数。个常数称为化学平衡常数简称平衡常数。现在学习的是
4、第5页,共21页1.1.平衡常数的单位平衡常数的单位浓度的单位为浓度的单位为molL-1K的单位为的单位为(molL-1)n;当浓度的单位为当浓度的单位为 molmolL L-1-1,称标准,称标准平衡常数,平衡常数,标准平衡常数标准平衡常数不写单位。不写单位。现在学习的是第6页,共21页(1 1)K K值越大,表示反应进行的程度越大,值越大,表示反应进行的程度越大,反应物转化率也越大。反应物转化率也越大。2.化学平衡常数的意义:化学平衡常数的意义:定量的衡量化学反应进行的程度定量的衡量化学反应进行的程度(2 2)一般当)一般当K K10105 5时,该反应进行得基本完时,该反应进行得基本完全
5、。全。现在学习的是第7页,共21页3.使用平衡常数应注意的几个问题:使用平衡常数应注意的几个问题:(2)(2)在平衡常数表达式中:纯液体(如在平衡常数表达式中:纯液体(如水水)的浓度、固体物质的浓度不写的浓度、固体物质的浓度不写(1)(1)化学平衡常数的大小只化学平衡常数的大小只与温度有关与温度有关,与与反应物或生成物的浓度无关反应物或生成物的浓度无关。CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l)K=c(CO2)K=c(CO)/c(CO2)c(H2)现在学习的是第8页,共21页(4)(4)同一化学反应同一化学反应,正、逆反应的平衡常数互为倒数正、逆
6、反应的平衡常数互为倒数2NO2(g)2NO(g)+O2(g)K2例如例如:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)K1K2 =1/K1例如:例如:N2+3H2 2NH3的的 K1值值 与与1/2N2+3/2H2 NH3的的 K2值不一样值不一样K1=K22(3)(3)化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关现在学习的是第9页,共21页1.1.判断可逆反应是否达到平衡及反应方向判断可逆反应是否达到平衡及反应方向对于可逆反应,在一定温度的对于可逆反应,在一定温度的任意时刻任意时刻,反应物,反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系:的浓度和生成物的浓度有如下关系:叫
7、该反应的浓度商叫该反应的浓度商4.4.化学平衡常数的应用化学平衡常数的应用:(1 1)Q QC CK K,反应向正方向进行,反应向正方向进行(2 2)Q QC CK K,反应处于平衡状态,反应处于平衡状态(3 3)Q QC CK K,反应向逆方向进行,反应向逆方向进行现在学习的是第10页,共21页例题例题:高炉炼铁中发生的基本反应如下高炉炼铁中发生的基本反应如下:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g);H0其平衡常数可表达为其平衡常数可表达为:K=c(CO2)/c(CO),已知,已知1100,K=0.263 1100时,测得高炉中时,测得高炉中c(CO2)=0.025mol/L,c(
8、CO)=0.1mol/L,在这种情况下该反应是否,在这种情况下该反应是否处于平衡状态处于平衡状态_(填填“是是”或或“否否”),此时化学反应向此时化学反应向 方向进行,其原因是方向进行,其原因是 。否否正正QcK现在学习的是第11页,共21页2.2.利用可判断反应的热效应利用可判断反应的热效应若升高温度,若升高温度,值增大值增大,则正反应为吸热反,则正反应为吸热反应应 若升高温度,若升高温度,值减小,值减小,则正反应为放热则正反应为放热反应反应 根据某反应的平衡常数根据某反应的平衡常数 K K 随随 温度温度 变化变化的情况,可判断该反应是放热反应还是吸热的情况,可判断该反应是放热反应还是吸热
9、反应。反应。现在学习的是第12页,共21页(5)K值大小标志反应能达到的最大限度值大小标志反应能达到的最大限度,K值越大,值越大,反应物的转化率越大,反应物的转化率越大,反应反应 越越完全。完全。课堂小结:课堂小结:(1)(1)平衡是有条件的、动态的。平衡是有条件的、动态的。(2)K不随起始浓度大小而变化。不随起始浓度大小而变化。(3)K与温度有关。与温度有关。(4)K与方程式写法有关。与方程式写法有关。现在学习的是第13页,共21页例如:不同温度时,反应例如:不同温度时,反应:H H2 2(g)+I(g)+I2 2(g)2HI(g),(g)2HI(g),的平衡常数与的平衡常数与温度的关系如下
10、:温度的关系如下:温度温度623K698K763K平衡常数平衡常数66.954.445.9通过改变温度,平衡常数大小的变化趋通过改变温度,平衡常数大小的变化趋 势可以判断上可逆反应的势可以判断上可逆反应的正方向是放热反应正方向是放热反应.现在学习的是第14页,共21页练习:对于反应练习:对于反应2SO2SO3 3(g)2SO(g)2SO2 2(g)+O(g)+O2 2(g),(g),若在一定温度下,将若在一定温度下,将2mol2mol的的SOSO3 3(g)(g)放入一体积放入一体积为为2L2L的密闭容器中,当达到平衡状态时,测的密闭容器中,当达到平衡状态时,测得得O O2 2(g)(g)的物
11、质的量为的物质的量为0.6mol,0.6mol,试求此反应的平试求此反应的平衡常数。衡常数。0.675现在学习的是第15页,共21页(1)(1)已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平衡转化率和平衡转化率 例例1 1:对于反应:对于反应2SO2SO2 2(g)+O(g)+O2 2(g)2SO(g)2SO3 3(g),(g),若若在一定温度下,将在一定温度下,将0.1mol0.1mol的的SOSO2 2(g)(g)和和0.06molO0.06molO2 2(g)(g)注入一体积为注入一体积为2L2L的密闭容器中,当的密闭容器中,当达到平衡状态时,测得容器中有达到平衡状
12、态时,测得容器中有0.088mol0.088mol的的SOSO3 3(g)(g)试求在该温度下试求在该温度下(1 1)此反应的平衡常数。)此反应的平衡常数。(2 2)求)求SOSO2 2(g)(g)和和O O2 2(g)(g)的平衡转化率。的平衡转化率。672288%73.3%现在学习的是第16页,共21页练习练习2:2:已知某温度下反应已知某温度下反应:2NO2NO2 2(g)N(g)N2 2O O4 4(g)(g)若在体积为若在体积为2L2L的密闭的密闭容器中充入容器中充入2mol2mol的的NONO2 2(g),(g),达平衡时达平衡时NONO2 2的的转化率为转化率为50%,50%,求
13、该温度下反应的浓度平衡求该温度下反应的浓度平衡常数。若温度不变,当常数。若温度不变,当NONO2 2的初始为的初始为2mol/L2mol/L时,时,NONO2 2的转化率为多少。的转化率为多少。K=161%现在学习的是第17页,共21页现在学习的是第18页,共21页例例2 2:在在2L2L的容器中充入的容器中充入 1molCO1molCO和和1molH1molH2 2O(g),O(g),发生反发生反应:应:CO(g)+HCO(g)+H2 2O(g)COO(g)CO2 2(g)+H(g)+H2 2(g)800(g)800时反时反应达平衡应达平衡,若若k=1.k=1.求:求:(1 1)COCO的平
14、衡浓度和转化率。的平衡浓度和转化率。(2 2)若温度不变,上容器中充入的是)若温度不变,上容器中充入的是1molCO1molCO和和 2molH2molH2 2O(g),COO(g),CO的平衡浓度和转化率是多少的平衡浓度和转化率是多少?(3 3)若温度不变,要使)若温度不变,要使COCO的转化率达到的转化率达到90%90%,在题干,在题干的条件下还要充入的条件下还要充入 H H2 2O(g)O(g)物质的量为多少。物质的量为多少。0.25mol/L 50%0.17 66.7%9mol9mol现在学习的是第19页,共21页例例3 3:反应反应 N N2(2(g g)+3H+3H2(2(g g)
15、2NH 2NH3(3(g g)在一定条在一定条件下进行。设投入的件下进行。设投入的N N2 2为为1 1 mol mol,H H2 2为为3 3 molmol,在一体,在一体积恒定,温度恒定的容器中反应,测得平衡时的压强积恒定,温度恒定的容器中反应,测得平衡时的压强是原来的是原来的90%90%,求转化率,求转化率1 1及平衡常数。然后再充及平衡常数。然后再充入入1 1 mol mol N N2 2 和和3 3 mol mol H H2 2 ,温度不变,计算新平衡,温度不变,计算新平衡的转化率的转化率2 2。1=20%K=0.0152=30.5%现在学习的是第20页,共21页3.一定温度下的密闭容器中存在如下反应:一定温度下的密闭容器中存在如下反应:2SO2+O2 2SO3已已知知C(SO2)始始=0.4mol/L,C(O2)始始=1mol/L经经测测定定该该反反应在该温度下的平衡常数应在该温度下的平衡常数K19,试判断,试判断,(1)当当SO2转转化化率率为为50时时,该该反反应应是是否否达达到到平平衡衡状态,若未达到,向哪个方向进行?状态,若未达到,向哪个方向进行?(2)达平衡状态时,)达平衡状态时,SO2的转化率应为多少?的转化率应为多少?现在学习的是第21页,共21页
限制150内