平衡常数与平衡转化率

化学平衡常数与平衡转化率学习目标1、理解化学平衡常数新概念，能利用化学平衡常数进行计算。2、化学平衡常数的应用。理解浓度商的含义及计算，判断反应状态。3、理解平衡转化率的相关计算。[HI]2/[H2][I2]初始浓度（mol/L）平衡浓度（mol/L）C0（H2）C0(I2)C0(HI)[H2][I2][HI]0.010670.0119600.0018310.0031290.017670.011350.00904400.0035600.0012500.015590.011340.00751000.0045650.00073780.01354000.0044890.00047980.00047980.003531000.010690.0011410.0011410.00841054.4978354.6175554.4324554.1595454.32762交流·研讨问题1：请根据表中的实验数据计算平衡时的[HI]2/[H2][I2]的值，将结果填入表中。实验测得反应H2（g）＋I2（g）2HI（g）在698.6K时各物质的初始浓度和平衡浓度。问题2︰请分析计算所得数据，寻找其中的规律。不管H2,I2和HI的初始浓度是多大，只要保持反应体系的温度不变，达到化学平衡状态后，就为常数。————[HI]2[H2][I2]化学平衡常数思考·发现在一定温度下，某个可逆反应达到平衡时，产物浓度系数次方的乘积与反应物浓度系数次方的乘积之比是一个常数。这个常数称为化学平衡常数1、写出反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的化学平衡常数表达式，并判断K的单位。2、对于任一可逆反应：aA（g）+bB（g）cC（g）+dD（g），试写出其化学平衡常数的表达式。对于一般的反应aA+bBcC+dD当温度一定，达到化学平衡时，其平衡常数表达式：K=————[C]c[D]d[A]a[B]b注意：平衡常数表达式中不包括固体和纯液体物质的浓度项(因为它们的浓度为常数)，只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度。一、化学平衡常数拓展练习方程式K单位11/2N2(g)＋3/2H2(g)NH3(g)2345FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)6AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl—(aq)N2（g)＋3H2(g)2NH3(g)2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)NH3·H2O(aq)NH4＋(aq)＋OH—(aq)(mol/L)—1(mol·L-1)2(mol/L)—2(mol·L-1)2mol·L-11你在书写平衡表达式时有了哪些发现？[N2][H2]3[NH3]2[NH4+][OH-][NH3·H2O][CO2][CO][Ag+][Cl-][NH3][N2]1/2[H2]3/2[NH3]2[N2][H2]31、对于一个反应，其平衡常数的表达式是唯一的吗？平衡常数的表达式与哪些因素有关？2、对于一个反应，正、逆反应的平衡常数之间有何关系？3、如果浓度的单位是mol/L，分析K的单位与反应的化学方程式系数之间有什么关系？问题思考？系数不同，平衡常数的表达式就不同正、逆反应的平衡常数互为倒数。平衡常数的单位与化学方程式的表示形式相对应(mol·L-1)a+b-c-d在2000K时,反应CO(g)+1/2O2(g）CO2（g）的平衡常数为K1,则相同温度下反应2CO2（g）2CO(g)+O2（g）的平衡常数K2为A、1/K1B、K12C、1/K12D、K1-1/2C巩固练习平衡常数的应用⑴判断反应可能进行的程度，估计反应的可能性。K105时，基本完全反应。K在10-5～105之间可逆反应。K10-5时，很难反应。K值越大，反应越完全，K值越小，反应越不完全K的大小只能预示反应所能进行的最大程度交流·研讨请通过以下各反应平衡常数的数值，讨论反应可能进行的程度：化学反应K的数值反应程度2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)（570K）约为10592HCl(g)H2(g)+Cl2(g)(300K)约为10－33PCl3(g)+Cl2(g)PCl5(g)(470K)约为１正反应接近完全正逆反应相当正反应几乎不发生⑵判断反应进行的方向、反应是否达到平衡状态Q=K时，反应已达平衡；QK时，反应逆向进行QK时，反应正向进行；浓度商：对化学反应aA+bBcC+dD的任意状态Q=————cC(C)cd(D)ca(A)cb(B)在温度一定时，Qc与Ｋc相比较，可知反应进行的方向．具体方法如下：练习：已知CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)8000C，K=1试推导在下列浓度下反应进行的方向序号CO/mol.L-1H2O/mol.L-1CO2/mol.L-1H2/mol.L-1反应进行方向１0.30.50.40.4２1.00.30.50.6３0.81.60.71.7向逆平衡向正对于反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2[CO2][H2]Qc=.[CO][H2O]0.4mol.L-1×0.4mol.L-1Qc1==1.07K向逆0.3mol.L-1×0.5mol.L-10.5mol.L-1×0.6mol.L-1Qc2==1.0=K平衡1.0mol.L-1×0.3mol.L-10.7mol.L-1×1.7mol.L-1Qc3==0.93K向正0.8mol.L-1×1.6mol.L-1Kc=————=——=7.32×10-3[NH3]2[N2][H2]3423×93由平衡定律求平衡常数根据物料平衡求初时浓度答:该温度时合成氨反应的化学平衡常数是7.32×10-3,N2和H2的初时浓度分别为5mol·L-1和15mol·L-1解：N2+3H22NH3练习3：合成氨反应N2+3H22NH3在某温度下达平衡时，各物质的浓度是：[N2]=3mol·L-1，[H2]=9mol·L-1，[NH3]=4mol·L-1。求该温度时的平衡常数和N2、H2的初时浓度C＝[N2]+1/2[NH3]＝3+2＝5mol·L-1N2C＝[H2]+3/2[NH3]＝9+6＝15mol·L-1H2K=————[E]e[D]d[A]a[B]b•二、平衡转化率(α)•1、表达式：对于化学反应aA+bBcC+dD，反应物A的平衡转化率可表示为：α(A)=A的初始浓度-A的平衡浓度A的初始浓度×100%=c0(A)–[A]c0(A)×100%2、平衡转化率的有关计算关于平衡常数和平衡转化率的计算主要有以下三种类型(1)、已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平衡转化率•例1：对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),若在一定温度下，将0.1mol的SO2(g)和0.06molO2(g)注入一体积为2L的密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中有0.088mol的SO3(g)试求在该温度下•（1）此反应的平衡常数。•（2）求SO2(g)和O2(g)的平衡转化率•由例1可知，一个已标明化学方程式的化学反应，在温度一定时虽然只有一个平衡常数，但是不同反应物的平衡转化率可能不同。因此，脱离具体的反应物谈化学平衡转化率是没有意义的。•(2)、已知平衡转化率和初始浓度求平衡常数•例2: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50%，试求：在该温度下。•（1）此反应的平衡常数。•（2）若SO2(g)的初始浓度增大到3mol/L,NO2(g)的初始浓度仍为2mol/L，则SO2(g)的转化率变为多少？(1)K=1（2）SO2的转化率为40%•(3)、已知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率。•例3、在1200℃时测得下列反应达平衡时,k=2.25.•CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)。若反应从CO2(g)和H2(g)开始，且CO2(g)和H2(g)的初始浓度分别为A、B、C三种情况。试计算A情况下各物质的平衡浓度及CO2(g)和H2(g)平衡转化率。ABCc0(H2)mol/L0.01000.01200.0080c0(CO2)mol/L0.01000.01000.0100将根据B、C组数据计算各物质的平衡浓度和平衡转化率(α),分析结果，得出什么结论？•化学平衡常数与转化率的区别和联系•由化学平衡常数K可以推断反应进行的，K越大，说明反应进行的越，反应物的转化率也越，但K只与有关；转化率也可以表示某一可逆反应进行的，α越大，反应进行的越，但是α与反应物的起始浓度等因素有关，转化率变化了，K变化。程度完全高温度程度完全不