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1、化学反应平衡常数化学反应平衡常数洋泾中学洋泾中学 叶丽芳叶丽芳1、为什么化学反应不能进行到底？、为什么化学反应不能进行到底？请思考：请思考：3、能否应用数学工具对化学平衡进行、能否应用数学工具对化学平衡进行 定量的研究？定量的研究？2、那么什么程度我们可以认为化学、那么什么程度我们可以认为化学反应比较彻底了呢？反应比较彻底了呢？反应反应H2(g)+I2(g)2HI(g)在在683K时各时各物质的初始浓度和平衡浓度的测量结果如下物质的初始浓度和平衡浓度的测量结果如下表表:初始浓度初始浓度moL/l平衡浓度平衡浓度moL/l H2转转化率化率 HI转转化率化率H2 I2HIH2I2HI0.010.
2、0100.0022000.010.007800.0097 0.03490.0114H2I2HIH2I2HI20.0022 0.015622%3223.14500.0011 0.00110.00170.031578%6446.28509.74%1625.4511.请根据表中的实验数据，计算平衡混合物请根据表中的实验数据，计算平衡混合物 中各物质的平衡浓度及转化率，并计算平中各物质的平衡浓度及转化率，并计算平 衡时衡时 HI/H2I2的比值和的比值和HI2/H2I2的的 比值，将计算结果填入表中比值，将计算结果填入表中2.请比较计算所得数据，通过分析它们的请比较计算所得数据，通过分析它们的 关系，
3、关系，你能发现什么规律？你能发现什么规律？【结论结论】1、在一定温度下在一定温度下，可逆反应无论正反应开始，可逆反应无论正反应开始或是从逆反应开始，又无论反应起始时反应物或是从逆反应开始，又无论反应起始时反应物浓度的大小，最后都能达到平衡浓度的大小，最后都能达到平衡。2、在一定温度下在一定温度下，生成物浓度的指数幂的乘，生成物浓度的指数幂的乘积除以反应物浓度指数幂的乘积之，得到的比积除以反应物浓度指数幂的乘积之，得到的比值是一个常数，这个常数叫做该反应的值是一个常数，这个常数叫做该反应的化学平化学平衡常数。衡常数。一、化学平衡常数一、化学平衡常数一定温度下一定温度下K=CcDdAaBbaA+b
4、B cC+dD这个式子就称为这个反应的化学平衡常数表达式，这个式子就称为这个反应的化学平衡常数表达式，反反 应应K K1 1N2(g)+3H2(g)2NH3(g)2 21/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g)3 32NH3(g)N2(g)+3H2(g)4 4FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)5 5CH3COO-+H2O CH3COOH+OH-6 6CH3COOH+CH3CH2OH CH3COOC2H5+H2O二、化学平衡常数表达式的书写二、化学平衡常数表达式的书写 4、若是一个非水相的反应，如：有水参加的有机反应，此时、若是一个非水相的反应，如：有水参加的有机反应，此时水的
5、浓度不是一个常数，应在平衡常数表达式中表示出来、水的浓度不是一个常数，应在平衡常数表达式中表示出来、三、化学平衡常数表达式的书写注意点：三、化学平衡常数表达式的书写注意点：1、化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关，但、化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关，但 相互相互 间可以换算。间可以换算。2、当反应中有固体物质参加时，分子间的碰撞只能在固、当反应中有固体物质参加时，分子间的碰撞只能在固体表面进行，固体的浓度对反应速度好平衡没有影响。体表面进行，固体的浓度对反应速度好平衡没有影响。因此，固体的因此，固体的“浓度浓度”作为常数，在平衡常数表达式中作为常数，在平衡常数表达式中就不写固体浓
6、度。就不写固体浓度。3、稀溶液中的水分子浓度可以不写。因为稀溶液的、稀溶液中的水分子浓度可以不写。因为稀溶液的密度接近于密度接近于1g/cm3，H2O=1000/18=55.5mol/l。在。在化学变化过程中，水量的改变对水的浓度变化影响极化学变化过程中，水量的改变对水的浓度变化影响极小，所以水的浓度也是一个常数。此常数归并到平衡小，所以水的浓度也是一个常数。此常数归并到平衡常数一起了。常数一起了。化学反应化学反应K K反应程度反应程度2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)(570K)约为约为1059moLL-1正反应可接近完全正反应可接近完全PCl3(g)+Cl2(g)PCl5
7、(g)(470K)约为约为1moLL-1正、逆反应相当正、逆反应相当2HCl(g)H2(g)+Cl2(g)(300k)1017正反应几乎不发生正反应几乎不发生 如果反应的平衡常数的数值在105左右，通常认为反应可进行得比较完全，相反，如果一个反应的平衡常数数值在10-5左右，则认为这个反应很难进行。四、化学平衡常数的意义四、化学平衡常数的意义那么化学反应进行到什么程度我们可以认为比较彻那么化学反应进行到什么程度我们可以认为比较彻底了呢？底了呢？四、化学平衡常数的意义四、化学平衡常数的意义从平衡常数从平衡常数K值的大小可以定量地分析化学反应值的大小可以定量地分析化学反应进行的程度，进行的程度，K
8、值越大，表示化学反应达到平衡值越大，表示化学反应达到平衡时生成物浓度对反应物的浓度比值越大，也就时生成物浓度对反应物的浓度比值越大，也就是反应进行得越完全。是反应进行得越完全。K值越大化学反应进行的程度越大化学反应进行的程度越大反应物的转化率越大反应物的转化率越大化学反应速度越大化学反应速度越大 与温度有关，与反应物的浓度无关与温度有关，与反应物的浓度无关五、化学平衡常数的影响因素五、化学平衡常数的影响因素 温度升高温度升高K值增大？值增大？温度降低温度降低K值减小？值减小？请思考：请思考：正反应进行的程度越大，正反应进行的程度越大，K值越大？值越大？六、六、运用用化学平衡常数解释反应进行的程
9、运用用化学平衡常数解释反应进行的程 度及平衡移动的方向度及平衡移动的方向例例1：在密闭容器中进行如下反应：在密闭容器中进行如下反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)+Q请按右表所示，回答：请按右表所示，回答：（1）表中最大的平衡常数表中最大的平衡常数 是是 （2）当反应在）当反应在200达到达到 平衡时平衡时，如果增加氧气，如果增加氧气 的量，则平衡的量，则平衡 移动移动 K1 值 （增大、减小、不变）温度 200 300 400平衡常数 K1 K2 K3 K1 正向正向 不变不变例例2：高炉炼铁中发生的基本反应如下：高炉炼铁中发生的基本反应如下:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+C
10、O2(g)Q。其平衡。其平衡常数可表达为常数可表达为:，已知，已知1100，K=0.263 1100时，测得高炉中时，测得高炉中c(CO2)=0.025mol/L，c(CO)=0.1mol/L，在这种情况下该反应是否处于，在这种情况下该反应是否处于平衡状态平衡状态_(填填“是是”或或“否否”)，此时化，此时化学反学反应速率是应速率是V正正_ V逆逆(填填“大于大于”、“小于小于”或或“等于等于”)，其原因是，其原因是 否否大于大于此时未达到平衡，化学反应向此时未达到平衡，化学反应向正方向进行所以，正方向进行所以，V正正大于大于V逆逆借助平衡常数，可以判别一个化借助平衡常数，可以判别一个化学反应
11、是否达到化学平衡状态。学反应是否达到化学平衡状态。aA+bB cC+dDcc(C)cd(D)ca(A)cb(B)任意状态任意状态浓度商（浓度商（Q Q）Q QK K 可逆反应可逆反应已达平衡已达平衡Q QK K 可逆反应可逆反应正向进行正向进行Q QK K 可逆反应可逆反应逆向进行逆向进行练习：工业上合成氨是在一定条件下进行如下反应：练习：工业上合成氨是在一定条件下进行如下反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)+92.44kJ；其部分工艺流程如下：其部分工艺流程如下：气体气体氮气氮气氢气氢气氨氨熔点（熔点（）-210.01-210.01-252.77-252.77-77.74-77.74
12、沸点（沸点（）-195.79-195.79-259.23-259.23-33.42-33.42催化剂催化剂高温、高压高温、高压N2、H2氮气氮气氢气氢气混合气混合气产品产品净化净化循环气体循环气体压缩压缩反应体系中各组分的部分性质见下表：回答下列问题：回答下列问题：（1）写出该反应的化学平衡常数表达式：）写出该反应的化学平衡常数表达式：K 。随着温度的升高，随着温度的升高，K值值 （填增大、减小、不变）（填增大、减小、不变）。（2）平衡常数）平衡常数K值越大，表明值越大，表明 （填序号）。（填序号）。AN2的转化率越高的转化率越高 BNH3的产率越大的产率越大 C原料中原料中N2的含量越高的含
13、量越高 D化学反应速率越快化学反应速率越快例：工业上合成氨是在一定条件下进行如下反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)+92.44kJ；其部分工艺流程如下：气体气体氮气氮气氢气氢气氨氨熔点（熔点（）-210.01-210.01-252.77-252.77-77.74-77.74沸点（沸点（）-195.79-195.79-259.23-259.23-33.42-33.42催化剂催化剂高温、高压高温、高压N2、H2氮气氮气氢气氢气混合气混合气产品产品净化净化循环气体循环气体压缩压缩反应体系中各组分的部分性质见下表：回答下列问题：回答下列问题：（3）合成氨反应的平衡常数很小，所以在工业上采取）
14、合成氨反应的平衡常数很小，所以在工业上采取气体循环的流程。即反应后通过把混合气体的温度降气体循环的流程。即反应后通过把混合气体的温度降低到低到 使使 分离出来；继续循环的气分离出来；继续循环的气体是体是 。练习：在一体积为练习：在一体积为10L的容器中，通人一定量的的容器中，通人一定量的CO和和H2O，在，在850时发生如下反应：时发生如下反应：CO(g)十十H2O(g)CO2(g)十十H2(g)十十Q(Q0)CO和和H2O浓度变化如下图，浓度变化如下图，则则 04min的平均反应速率的平均反应速率v(CO)_ mol(Lmin)（3)t(高于高于850)时，在相同容器中发生上述反时，在相同容器中发生上述反应，容器内各物质的浓度变化如上表。应，容器内各物质的浓度变化如上表。表中表中3min4min之间反应处于之间反应处于_状态；状态；C1数值数值_0.08 molL(填大于、小于或填大于、小于或等于等于)。反应在反应在4min5min问，平衡向逆方向移动，可问，平衡向逆方向移动，可能的原因是能的原因是_(单选单选)，表中表中5min6min之间数值发生变化，可能的原因之间数值发生变化，可能的原因是是_(单选单选)。a增加水蒸气增加水蒸气 b降低温度降低温度 c使用催化剂使用催化剂 d增加氢气浓度增加氢气浓度