3[1].3化学平衡常数及计算

第三节化学平衡化学平衡常数阅读课本：Ｐ29表格，你能得出什么结论？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。这个常数叫做该反应的化学平衡常数。影响因素：温度2、平衡常数的数学表达式mA+nBpC+qDcp(C)·cq(D)cm(A)·cn(B)K=1、化学平衡常数定义：注意：(1)固、純液体浓度为常数，不必写出。(2)同一化学反应，可以用不同的化学反应式来表示，其对应K值不一样.(3)K值只说明反应能达到的最大限度，不能说明反应的速度。(4)平衡常数的数值大小可以判断反应进行的程度，估计反应的可能性。K≥105，认为正反应进行得基本完全；K≤10-5则认为这个反应的正反应很难进行(逆反应较完全）。练习：试写出下列反应的浓度平衡常数的数学表达式：2SO2(g)+O2(g)2SO3C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)催化剂)()()(22232OcSOcSOcK)()()(22OHcHcCOcK注意：反应中的固体或纯溶剂不列入平衡常数的表达式中！（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，因为它们的浓度是固定不变的，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)3、书写平衡常数关系式的规则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-+H2O2CrO42-+2H+K=C(CrO42-)2·C(H+)2/C(Cr2O72-)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。如酒精和醋酸的反应C2H5OH+CH3COOHCH3COOC2H5+H2OK=C(CH3COOC2H5)·C(H2O)/C(C2H5OH)·C(CH3COOH)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)(2)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例2: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解(1)K=C(N2O4)/C(NO2)2(2)K=C(NO2)2/C(N2O4)(3)K=C(CO2)课堂练习：1.写出下列各反应的平衡常数K(1)2NO2（g）N2O4（g）(2)N2O4（g）2NO2（g）(3)CaCO3（g）CaO（s）+CO2（g）(3)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减少。例如：不同温度时，反应:H2(g)+I2(g)2HI(g),平衡常数与温度的关系如下：△温度623K698K763K浓度平衡常数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上面可逆反应的正方向是放热反应.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。（5）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。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）。练习•1.(00天津高考)在某温度下，可逆反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)的平衡常数为Ｋ，下列说法正确的是（）•Ａ.Ｋ越大，达到平衡时，反应进行的程度越大．•Ｂ.Ｋ越小，达到平衡时，反应物的转化率越大．•Ｃ.Ｋ随反应物浓度改变而改变．•Ｄ.Ｋ随温度改变而改变．ＡＤ对于可逆反应达到平衡后各物质的浓度变化关系，在计算中注意：（2）生成物：平衡浓度=初始浓度+转化浓度生成物D:C(D)=c0(D)+△c(D)（3）各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中相应的化学计量数之比。△c(A):△c(D)=a:d（1）反应物：平衡浓度=初始浓度-转化浓度；反应物A:C(A)=c0(A)-△c(A)5、与平衡常数有关的计算课堂练习：450K时往一空容器中通入氮N2和H2，反应达平衡后，测得C(N2)=3mol/L，C(H2)=9mol/L，C(NH3)=4mol/L,求K、N2和H2的起始浓度3940426515∴K=C(NH3)2/C(N2)(H2)3=42/（3×93）=7.3×10-3解:N2+3H22NH3起始浓度/mol/L转化浓度/mol/L平衡浓度/mol/L四、平衡转化率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K=C(CO2)C(H2)/C(CO)C(H2O)=[(2.0α)(2.0α)]/[2.0(1-α)×2.0(1-α)]=α2/(1-α)2=2.6∴α=62%解:设CO的转化率为α，则CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)起始浓度/mol/L2.02.000转化浓度/mol/L2.0α2.0α2.0α2.0α平衡浓度/mol/L2.0(1-α)2.0(1-α)2.0α2.0α例题、反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)在749K达平衡，K=2.60,求：当CO、H2O(g)的起始浓度都为2.0mol/L达平衡后,CO的转化率。(I)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。注：温度一定时，对于一个化学反应，平衡常数虽然一定，但不同的反应物的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。(II)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)的初始浓度均增大到3mol/L,则SO2转化率变为多少？（III）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。初始浓度ABCCo(H2)mol/L0.01000.01200.0080Co(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？练习1、在密闭容器中，将NO2加热到某温度时，可进行如下反应：2NO22NO+O2，在平衡时各物质的浓度分别是：C(NO2)=0.06mol/L,C(NO)=0.24mol/L,C(O2)=0.12mol/L.试求：（1）该温度下反应的平衡常数。（2）开始时NO2的浓度。（3）NO2的转化率。练习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，上容器中充入的是1molCO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。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，，达到平衡，平衡不移动逆正逆正QCk,，未达平衡，正向移动)()()()(BcAcDcCcQnmqpC（浓度商）