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1、会计学1选修化学平衡选修化学平衡化学平衡常数化学平衡常数【学习目标学习目标】1、化学、化学平衡常数的概念平衡常数的概念3、运用化学平衡常数进行计算、运用化学平衡常数进行计算2、运用化学平衡常数对化学反应进行的、运用化学平衡常数对化学反应进行的程度判断程度判断第1页/共21页首先，让我们以氢气和碘蒸气的反应为例，分首先，让我们以氢气和碘蒸气的反应为例，分首先，让我们以氢气和碘蒸气的反应为例，分首先，让我们以氢气和碘蒸气的反应为例，分析课本析课本析课本析课本2929页表中的数据，然后得出结论。页表中的数据，然后得出结论。页表中的数据，然后得出结论。页表中的数据，然后得出结论。根据表中的数据计算出平
2、衡时根据表中的数据计算出平衡时 的值，的值，并分析其中规律。并分析其中规律。2c (HI)c(H2)c(I2)通过分析实验数据得出：通过分析实验数据得出：(1)温度不变温度不变(保持保持457.60C)时，时，为常数为常数,用用 K表示表示,K=48.74；(2)常数常数K与反应的起始浓度大小无关；与反应的起始浓度大小无关；(3)常数常数K与正向建立还是逆向建立平衡无关即与平衡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。建立的过程无关。2c (HI)c(H2)c(I2)第2页/共21页1、定义：、定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡平衡时时，生成
3、物浓度幂之积与反应物浓度幂之，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（简称平衡常数）应的化学平衡常数（简称平衡常数）2、表达式：、表达式：四、化学平衡常数四、化学平衡常数第3页/共21页（1）K值越大，表示反应进行的程度越大，反应值越大，表示反应进行的程度越大，反应物转化率也越大。物转化率也越大。、化学平衡常数的意义：、化学平衡常数的意义：定量的衡量化学反应进行的程度定量的衡量化学反应进行的程度（2）一般当）一般当K105时，该反应进行得基本完全。时，该反应进行得基本完全。3.平衡常数的单位平衡常数的单位浓度的单
4、位为浓度的单位为molL-1 K的单位为的单位为(molL-1)n；当浓度的单位为当浓度的单位为 molmolL L-1-1，称标准平衡常数，称标准平衡常数，标准平衡常数标准平衡常数不写单位。不写单位。第4页/共21页、使用平衡常数应注意的几个问题：、使用平衡常数应注意的几个问题：(2)在平衡常数表达式中：纯液体（如水）的浓度、在平衡常数表达式中：纯液体（如水）的浓度、固体物质的浓度不写固体物质的浓度不写(3)化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关例如：例如：N2+3H2 2NH3的的K1值值 与与1/2N2+3/2H2 NH3的的K2值不一样值不一样
5、(1)化学平衡常数的大小只与温度有关，与反应物或化学平衡常数的大小只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。生成物的浓度无关。CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l)K=c(CO2)K=c(CO)/c(CO2)c(H2)K1=K22第5页/共21页(4)多重平衡规则多重平衡规则：若干方程式相加若干方程式相加(减减)，则总反应，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积的平衡常数等于分步平衡常数之乘积(商商)例如例如:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)K1 2NO2(g)N2O4(g)K2 2NO(g)+O2(g)N2O4(g)K 3 K 3
6、=K1 K2(5)同一化学反应同一化学反应,正、逆反应的平衡常数互为倒数正、逆反应的平衡常数互为倒数2NO2(g)2NO(g)+O2(g)K2例如例如:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)K1K2 =1/K1第6页/共21页Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H+C2H5OH+CH3COOH CH3COOC2H5+H2OCO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)练习：写出下列反应平衡常数的表达式练习：写出下列反应平衡常数的表达式第7页/共21页(1)判断可逆反应是否达到平衡及反应方向判断可逆反应是否达到平衡及反应方向对于可逆反应，在一定
7、温度的对于可逆反应，在一定温度的任意时刻任意时刻，反应物的，反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系：浓度和生成物的浓度有如下关系：叫该反应的浓度商叫该反应的浓度商.化学平衡常数的应用化学平衡常数的应用:（1）QCK，反应向正方向进行，反应向正方向进行（2）QCK，反应处于平衡状态，反应处于平衡状态（3）QCK，反应向逆方向进行，反应向逆方向进行第8页/共21页例题例题:高炉炼铁中发生的基本反应高炉炼铁中发生的基本反应如下如下:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)；H0其平衡常数可表达为其平衡常数可表达为:K=c(CO2)/c(CO)，已知，已知1100，K=0.263 1100时，测
8、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，在这种情况下该反应是否处于平衡状态该反应是否处于平衡状态_(填填“是是”或或“否否”)，此时化学反应向此时化学反应向 方向进行，其原因是方向进行，其原因是 。第9页/共21页(2)利用可判断反应的热效应利用可判断反应的热效应若升高温度，值增大，则正反应为吸热反应若升高温度，值增大，则正反应为吸热反应若升高温度，值减小，则正反应为放热反应若升高温度，值减小，则正反应为放热反应 根据某反应的平衡常数根据某反应的平衡常数K随温度变化的情况，随温度变化的情况，可判断该反应是放热反应还是吸热反应。可判断
9、该反应是放热反应还是吸热反应。第10页/共21页、有关化学平衡常数的计算、有关化学平衡常数的计算达到平衡后各物质的浓度变化关系：达到平衡后各物质的浓度变化关系：（2）生成物：平衡浓度）生成物：平衡浓度=初始浓度初始浓度+转化浓度转化浓度 即：即：生成物生成物D:c平平(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）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。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）反应物：平衡浓度=初始浓度初始浓度-转化浓度；转化浓度；即：即：反应物反应物A:c平平(A)=c0(A)-c(A)对于
10、反应对于反应:aA+bB cC+dD第11页/共21页平衡转化率：平衡转化率：对于可逆反应对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)反应物反应物A的平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：的平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：第12页/共21页例题例题1：在某温度下，将：在某温度下，将H2(g)和和I2(g)各各0.1mol混合物混合物充入充入10L的密闭容器中，充分反应达到平衡时，测得的密闭容器中，充分反应达到平衡时，测得c(H2)=0.0080mol/L，求：，求：(1)反应的平衡常数反应的平衡常数(2)其它条件不变，充入的其它条件不变，充入的H2(g)和和I2(g)各各0
11、.2mol,求达求达平衡时各物质的平衡浓度。平衡时各物质的平衡浓度。第13页/共21页 c c(CO):(CO):c c(H(H2 2O)=1:1 O)=1:1 时时时时 CO+H2O CO2 +H2 起始起始c 1 1 0 0转化转化c -x -x +x +x平衡平衡c 1-x 1-x x x 解得解得 x=0.5 (CO)=50%(H2O)=50%c c(CO):(CO):c c(H(H2 2O)=1:4 O)=1:4 时时时时 CO+H2O CO2 +H2 起始起始c 1 4 0 0转化转化c -x -x +x +x平衡平衡c 1-x 4-x x x解得解得 x=0.8 (CO)=80%
12、(H2O)=20%例例例例3:3:已知已知已知已知COCO(g g)+H+H2 2OO(g g)CO CO2 2 (g g)+H +H2 2 (g g)800 800 K K=1.0=1.0；求恒温恒容体系中，用；求恒温恒容体系中，用；求恒温恒容体系中，用；求恒温恒容体系中，用c c(CO):(CO):c c(H(H2 2O)=1:1O)=1:1或或或或1:41:4开始，达到平衡时开始，达到平衡时开始，达到平衡时开始，达到平衡时COCO和和和和HH2 2O(g)O(g)的转化率。的转化率。的转化率。的转化率。(1-x)(1-x)x2K=1(1-x)(4-x)x2K=1 增大一种反应物的浓度，能
13、提高另一种反应物的转增大一种反应物的浓度，能提高另一种反应物的转化率，而本身的转化率减小化率，而本身的转化率减小结论：结论：第14页/共21页例例例例4 4：反应反应反应反应 N N2(2(g g)+3H+3H2(2(g g)2NH 2NH3(3(g g)在一定在一定在一定在一定条件下进行。设投入的条件下进行。设投入的条件下进行。设投入的条件下进行。设投入的N N2 2为为为为1 1 mol mol，HH2 2为为为为3 3 molmol，在一体积恒定，温度恒定的容器中反应，测，在一体积恒定，温度恒定的容器中反应，测，在一体积恒定，温度恒定的容器中反应，测，在一体积恒定，温度恒定的容器中反应，
14、测得平衡时的压强是原来的得平衡时的压强是原来的得平衡时的压强是原来的得平衡时的压强是原来的90%90%，求转化率，求转化率，求转化率，求转化率 1 1。然后再充入然后再充入然后再充入然后再充入1 1 mol mol N N2 2 和和和和3 3 mol mol HH2 2 ，温度不变，温度不变，温度不变，温度不变，计算新平衡的转化率计算新平衡的转化率计算新平衡的转化率计算新平衡的转化率 2 2。第15页/共21页解：解：解：解：N N2 2 +3H +3H2 2 2NH 2NH3 3 起始起始起始起始n n 1 1 3 3 0 0转化转化转化转化n n -a a -3a +2a -3a +2a
15、平衡平衡平衡平衡n n 1-a 3-3a 2a1-a 3-3a 2a (1-a)+(3-3a)+2a=4(1-a)+(3-3a)+2a=4 90%90%a=0.2 a=0.2 1 1=20%=20%N N2 2 +3H +3H2 2 2NH 2NH3 3 起始起始起始起始n n 2 6 02 6 0转化转化转化转化n n -b -3b +2b-b -3b +2b 平衡平衡平衡平衡n n 2-b 6-3b 2b2-b 6-3b 2b K=0.015 K=0.015 解得：解得：解得：解得：b=0.61b=0.61 2 2=30.5%=30.5%第16页/共21页例例例例5 5：可逆反应：可逆反应
16、：可逆反应：可逆反应：2NO2NO2 2 N N2 2OO4 4，温度不变、增加压强的情况下，平衡温度不变、增加压强的情况下，平衡温度不变、增加压强的情况下，平衡温度不变、增加压强的情况下，平衡怎样移动？气体的颜色如何变化？怎样移动？气体的颜色如何变化？怎样移动？气体的颜色如何变化？怎样移动？气体的颜色如何变化？第17页/共21页1、已知一氧化碳与水蒸气的反应为：、已知一氧化碳与水蒸气的反应为：CO +H2O(g)CO2 +H2催化剂催化剂高温高温在在427时时的的平平衡衡常常数数是是9.4。如如果果反反应应开开始始时时，一一氧氧化化碳碳和和水水蒸蒸气气的的浓浓度度都都是是0.01mol/L，
17、计计算算一氧化碳在此反应条件下的转化率。一氧化碳在此反应条件下的转化率。练习练习2.2.某温度下：某温度下：某温度下：某温度下：2NO2NO2 2 N N2 2OO4 4，K=1.0 K=1.0 以以以以2 2 molmol/L NO/L NO2 2为起始浓度建立平衡。求平衡时为起始浓度建立平衡。求平衡时为起始浓度建立平衡。求平衡时为起始浓度建立平衡。求平衡时c c(NO(NO2 2);当压缩体积至原来一半时，再求当压缩体积至原来一半时，再求当压缩体积至原来一半时，再求当压缩体积至原来一半时，再求c c(NO(NO2 2)第18页/共21页3.一定温度下的密闭容器中存在如下反应：一定温度下的密
18、闭容器中存在如下反应：2SO2+O2 2SO3已已知知C(SO2)始始=0.4mol/L，C(O2)始始=1mol/L经经测测定定该反应在该温度下的平衡常数该反应在该温度下的平衡常数K19，试判断，试判断，（1）当当SO2转转化化率率为为50时时，该该反反应应是是否否达达到到平衡状态，若未达到，向哪个方向进行？平衡状态，若未达到，向哪个方向进行？（2）达平衡状态时，）达平衡状态时，SO2的转化率应为多少？的转化率应为多少？第19页/共21页(5)K值大小标志反应能达到的最大限度值大小标志反应能达到的最大限度,K值越大，值越大，反应物的转化率越大，反应物的转化率越大，反应反应 越完全。越完全。课堂小结：课堂小结：(1)平衡是有条件的、动态的。平衡是有条件的、动态的。(2)K不随起始浓度大小而变化。不随起始浓度大小而变化。(3)K与温度有关。与温度有关。(4)K与方程式写法有关。与方程式写法有关。第20页/共21页