人教版化学选修四——化学平衡常数

（457.6℃）结论：一定温度下，对于已达平衡的反应体系中，生成物以它的化学计量数为乘幂的浓度之积除以反应物以它的化学计量数为乘幂的浓度之积是个常数N2O42NO2一、化学平衡常数1、定义:在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，这个常数叫做该反应的化学平衡常数（简称平衡常数）。2、表达式及单位单位为:(mol·L-1)ncp(C)·cq(D)cm(A)·cn(B)K=mA+nBpC+qD注意：①c均为平衡时的浓度②该常数只与反应温度有关c均为平衡时的浓度1、化学平衡关系式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度。纯固体、纯液体浓度，一般不出现在表达式中CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l)K=c(CO2)K=c(CO)/(c(CO2)·c(H2)Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+K=C2(CrO42-)C2(H+)/C(Cr2O72-)二、书写平衡常数关系式的规则非水溶液中的反应，如有水生成或有水参加反应，此时水的浓度不可视为常数例：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)K1=1.601051/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g)K2=3.87102K1K2，K1=K222、同一反应，系数不同，K值不同平衡常数的表达式与方程式的书写有关二、书写平衡常数关系式的规则平衡常数的表达式与方程式的书写有关N2+3H22NH32NH3N2+3H21/2N2+3/2H2NH3)H(c)N(c)NH(cK232321)NH(c)H(c)N(cK322322)H(c)N(c)NH(cK//22322133K1=1/K2=K32某温度下：3、多重平衡规则若干方程式相加(减)，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积(商)例1:2NO(g)+O2(g)2NO2K12NO2(g)N2O4K22NO(g)+O2(g)N2O4(g)K=K1K2二、书写平衡常数关系式的规则练习:C(s)+CO2(g)2CO(g)KC(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)K1CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K2K=K1/K2一般来说，K＞105，认为正反应进行得较完全K＜10-5认为正反应很难进行（逆反应较完全）10-5≤K≤105认为是可逆反应如：N2(g)+O2(g)2NO(g)K=1×10-30(298K)①判断反应进行的程度:K值越大，表示反应进行的程度越大，反应物转化率也越大。三、化学平衡常数意义这意味着298K时，N2和O2基本上没有进行反应，反之NO分解的逆反应在该温度下将几乎完全进行，平衡时NO实际上全部分解为N2和O2。平衡常数数值的大小，只能大致告诉我们一个可逆反应的正向反应所进行的最大程度，并不能预示反应达到平衡所需要的时间。即速率大，K值不一定大;如：2SO2(g)+O2===2SO3(g)298K时K很大，但由于速度太慢，常温时，几乎不发生反应。三、化学平衡常数意义对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)QCk，未达平衡，逆向进行。逆正QC=k,达平衡，平衡不移动。逆正逆正QCk,未达平衡，正向进行。)()()()(BcAcDcCcQnmqpC判断可逆反应是否达到平衡及反应方向三、化学平衡常数意义若升高温度,例：反应:H2(g)+I2(g）2HI(g)△H0,起始浓度相同，平衡常数与温度的关系如下：△温度623K698K763K平衡常数66.954.445.9K值增大；则正反应是吸热反应若升高温度,K值减少；则正反应是放热反应④判断反应的△H三、化学平衡常数意义(5)K值大小标志反应能达到的最大限度,K值大，反应完全。小结：(1)平衡是有条件的、动态的。(2)K不随起始浓度大而变。(3)K与温度有关。(4)K与方程式写法有关。四、平衡常数的计算例1:合成氨的反应N2+3H22NH3在某温度下各物质的浓度平衡是:[N2]=3mol·L-1,[H2]=9mol·L-1,[NH3]=4mol·L-1求该反应的平衡常数和N2、H2的初始浓度。已知平衡浓度求平衡常数和初始浓度解：①求平衡常数KKc=[NH3]2/([N2][H2]3)=16/(3×93)=7.32×10-3②求N2、H2的初始浓度。N2+3H22NH3反应1摩尔N2同时需3molH2生成2molNH3N2+3H22NH3平衡3mol·L-19mol·L-14mol·L-1初始(3+2)(9+6)0即：5150答:K=7.32×10-3,初始[N2]、[H2]为5、15mol·L-1。已知平衡浓度求平衡常数和初始浓度练习:在某温度下,将H2和I2各0.10mol的气态混合物充入10L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得C(H2)=0.0080mol/L.(1)求该反应的平衡常数(2)在上述温度下,该容器中若通入H2和I2蒸汽各0.20mol.试求达到化学平衡状态时各物质的浓度.H2+I2≒2HI解(1)根据题意得:平衡浓度mol/L:0.00800.00800.0040起始浓度mol/L:0.010.010K=C(HI)2C(H2)C(I2)=0.25解(2)设H2的消耗浓度为xH2+I2≒2HI平衡浓度mol/L:0.02-x0.02-x2x起始浓度mol/L:0.020.020K=C(HI)2C(H2)C(I2)=0.25=(2x)2(0.02-x)2X=0.0040mol/LC(H2)=c(I2)=0.016mol/LC(HI)=0.0080mol/L答:略反应物A的平衡转化率：%100)(][)(%100)%(00AcAAcAAAA的初始浓度的平衡浓度的初始浓度对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)%100%100)%(始平始初始的物质的量的平衡物质的量初始的物质的量nnnAAAA(2)已知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率例2:在密闭容器中,将2.0molCO与10molH2O混合加热到800℃,达到下列平衡:CO(g)+H2O(g)≒CO2(g)+H2(g)K=1.0求CO转化为CO2的转化率.解:设达到平衡时CO转化为CO2的物质的量为x,V为容器容积CO(g)+H2O(g)≒CO2(g)+H2(g)起始浓度:2.0V10V0V0V2.0V平衡浓度:2.0V10-xVxVxV2.0-xVK=c(CO2)c(H2)C(CO)C(H2O)=1.0X=1.66CO转化为CO2的转化率为83%.答:略练习：CO+H2OH2+CO2此反应在773K时平衡常数K=9，如反应开始时C(H2O)=C(CO)=0.020mol·L-1求CO的转化率解：设达到平衡时氢气的浓度为XCO+H2OH2+CO2初始0.020.0200平衡时0.02-x0.02-xxxK=[x/(0.02-x)]2=9x/(0.02-x)=3∴x=0.015mol·L-1转化率=(0.015/0.020)×100％=75％