2-3-2平衡常数-高中化学

800℃，在4个1L的密闭容器中，分别通入不同物质的量CO,H2O(g),CO2和H2，经过足够长的时间后，如果这4个容器里的4种物质的浓度不再随时间的改变而改变，那么容器里的反应混合物就达到了化学平衡，计算的比值c(CO2)•c(H2)c(CO)•c(H2O)数据一：起始时各物质的浓度/（mol/L）平衡时各物质的浓度/（mol/L）平衡时C(CO)C(H2O)C(CO2)C(H2)C(CO)C(H2O)C(CO2)C(H2)c(CO2)•c(H2)c(CO)•c(H2O)0.100.10000.0500.0500.0500.050000.0200.0100.00670.00670.01330.00330.0250.0300.0750.0750.0210.2960.0790.0790.0100.030000.0250.2250.0750.0751.00.981.01.0课本31页表中的数据分析数据一、二，你能得出那些规律？通过分析实验数据得出：(1)温度不变时，、为常数，用K表示,K=1、K=48.74；2c(HI)c(H2)·c(I2)数据二：思考：c(CO2)•c(H2)c(CO)•c(H2O)(2)常数K与反应的起始浓度大小无关；(3)常数K与正向建立还是逆向建立平衡无关，即与平衡建立的过程无关。1、定义：三、化学平衡常数(符号为K)在一定温度时，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，这个常数就是该反应的化学平衡常数。数学表达式：对于反应:mA+nBpC+qDcp(C)·cq(D)cm(A)·cn(B)平衡常数的数学表达式K=平衡常数的单位∵浓度的单位为mol·L-1、∴K的单位为(mol·L-1)n；当浓度的单位为mol·L-1，称标准平衡常数，标准平衡常数不写单位。2.书写平衡常数关系式的规则（1）如果反应中有固体和纯液体参加，它们的浓度不应写在平衡关系式中，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。如:CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)K=c(CO2)再如:稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度也不必写在平衡关系式中，如：Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+K=c(CrO42-)2c(H+)2/c(Cr2O72-)又如：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，必须表示在平衡关系式中。如C2H5OH+CH3COOH≒CH3COOC2H5+H2OK=c(CH3COOC2H5)c(H2O)/[c（C2H5OH）c（CH3COOH)]（2）同一化学反应，可以用不同的化学反应式来表示，每个化学方程式都有自己的平衡常数关系式及相应的平衡常数。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=K22(1)平衡常数K与温度有关，与浓度无关，由K随温度的变化可推断正反应是吸热反应还是放热。若正反应是吸热反应,升高温度,K增大;若正反应是放热反应,升高温度,K减小;3.引入平衡常数K的意义例如：不同温度时，反应:H2(g)+I2(g)2HI(g),的浓度平衡常数与温度的关系如下：△温度623K698K763K平衡常数66.954.445.9通过改变温度，平衡常数大小的变化趋势可以判断以上可逆反应的正方向是放热反应(2)平衡常数K值的大小，可推断反应进行的程度。K值越大，表示反应进行的程度越大，反应物的转化率越大；K值越小，表示反应进行的程度越小，反应物的转化率越小。(3)反应的平衡常数与反应可能进行的程度。一般来说，反应的平衡常数K≥105，认为正反应进行得较完全；K≤10-5则认为这个反应的正反应很难进行(逆反应较完全）。对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)(4)在某温度下，某时刻反应是否达平衡，可用该时刻产物的浓度幂的之积与反应物浓度幂之积的比即浓度商Q与K比较大小来判断。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，正向移动。)()()()(BcAcDcCcQnmqpC)()()()(BcAcDcCcQnmqpC（5）另外还有两点必须指出：①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。如：2SO2(g)+O22SO3(g)298K时K很大，但由于速度太慢，常温时，几乎不发生反应。②平衡常数数值极小的反应，说明正反应在该条件下不可能进行，如:N2+O22NOK=10-30(298K)所以常温下用此反应将氮气转化为氮的化合物是不可能的。因此没有必要在该条件下进行实验，以免浪费人力物力。或者改变条件使反应在新的条件下进行比较好一些。用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观，常用平衡转化率α来表示反应限度。对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)反应物A的平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：%100)()()(%100)%(00AcAcAcAAAA平的初始浓度的平衡浓度的初始浓度%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二、有关化学平衡常数的计算例题1：在某温度下，将H2(g)和I2(g)各0.1mol混合物充入10L的密闭容器中，充分反应达到平衡时，测得c(H2)=0.0080mol/L，求：(1)反应的平衡常数(2)其它条件不变，充入的H2(g)和I2(g)各0.2mol,求达平衡时各物质的平衡浓度。(1)已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平衡转化率注意：温度一定时，对于同一个化学反应，平衡常数虽然一定，但反应物的量不同，平衡转化率可能不同。不能脱离具体的反应物谈平衡转化率。例题2:在2L的容器中充入1molCO和1molH2O(g),发生反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)800℃时反应达平衡,若k=1.求：（1）CO的平衡浓度和转化率。（2）若温度不变，上述容器中充入的是1molCO和2molH2O(g)，CO和H2O(g)的平衡浓度和转化率是多少。（3）若温度不变，上述容器中充入的是2molCO和4molH2O(g)，CO和H2O(g),的平衡浓度和转化率是多少。（4）若温度不变，要使CO的转化率达到90%，在题干的条件下还要充入H2O(g)物质的量为多少。（2）已知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率。(3)已知平衡转化率和初始浓度求平衡常数例3:反应SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g),若在一定温度下，将物质的量浓度均为2mol/L的SO2(g)和NO2(g)注入一密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中SO2(g)的转化率为60%，试求：在该温度下。（1）此反应的浓度平衡常数。（2）若SO2(g)的初始浓度增大到3mol/L,则它们的转化率变为多少？