1、化学平衡常数,2019年4月29日星期一,哲语共勉,目标的坚定是性格中最必要的力量源泉之一,也是成功的利器之一。没有它,天才也会在矛盾无定的迷径中徒劳无功。,首先,让我们以氢气和碘蒸气的反应为例,分析课本29页表中的数据,然后得出结论。,根据表中的数据计算出平衡时 的值,并分析其中规律。,其它平衡体系的数据进行分析,都有类似的关系。,对于反应: mA + nB pC + qD,1、定义: 在一定温度时,当一个可逆反应达到平衡状态时,生成物平衡浓度的幂之积与反应物平衡浓度的幂之积的比值是一个常数,这个常数称为化学平衡常数简称平衡常数。,一、化学平衡常数(符号为K),2.数学表达式:,3.平衡常数
2、的单位浓度的单位为molL-1K的单位为(molL-1)n;,当浓度的单位为 molL-1,称标准平衡常数,标准平衡常数不写单位。,4.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,(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) CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(l),K=c(CO2),K=c(CO)/c(CO2) c(H2),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-+H2O 2CrO42-+2H+,
3、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。如酒精和醋酸的液相反应C2H5OH+CH3COOH CH3COOC2H5+H2O K=c(CH3COOC2H5)c(H2O)/ (cC2H5OHcCH3COOH),2)同一化学反应,用不同的化学反应式来表示,K,例 N2 (g) + 3 H2 (g) 2NH3 (g) K1 = 1.60 10 51/2N2 (g) + 3/2 H2 (g) NH3 (g) K2 = 3.87 10 2K1 K2 , K1 = K22,3)多重平衡规则:
4、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) 例题: 2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g) K12NO2 (g) N2O4 (g) K22NO (g) +O2(g) N2O4 (g) K = K1 K2,(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;,5.引入平衡常数K的意义,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
5、,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K105,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)。,(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。,QC kc, 未达平衡,逆向进行。,QC = kc, 达平衡,平衡不移动。,QC kc, 未达平衡,正向移动。,(5)另外还有两点必须指出: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
6、衡所需要的时间。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。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+O2 2NOK=10-30(298K)所以常温下用此反应固定氮气是不可能的。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。,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平(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,(
7、1)反应物:平衡浓度=初始浓度-转化浓度;反应物A: c平(A)=c0(A) - c(A),二、有关化学平衡常数的计算,概念理解:平衡转化率,用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观,常用平衡转化率来表示反应限度。,反应物A的平衡转化率(该条件最大转化率)可表示:,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:温度一定时,对于
8、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。,例题2:在2L的容器中充入 1mol CO和 1mol H2O(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1mol CO和 2mol H2O(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2mol CO和 4mol H2O(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)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,