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第三节化学平衡 （ 三） 化学平衡常数及有关计算

第三节化学平衡 （ 三） 化学平衡常数及有关计算. 回顾化学平衡状态及其移动. 在一定条件下，几乎所有的反应都具有不同程度的可逆性，但有些反应的逆反应进行程度太少而忽略，把几乎完全进行的反应叫不可逆反应。 达到化学平衡状态的可逆反应，受浓度、压强、温度等影响会产生移动，再达到新的平衡。那么化学平衡有什么性质？如何判别一个化学反应是否达到化学平衡状态？有关的计算怎样？这就是我们这节课要研究的内容。 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。.

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第三节化学平衡 （ 三） 化学平衡常数及有关计算

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  1. 第三节化学平衡 （ 三） 化学平衡常数及有关计算

  2. 回顾化学平衡状态及其移动 • 在一定条件下，几乎所有的反应都具有不同程度的可逆性，但有些反应的逆反应进行程度太少而忽略，把几乎完全进行的反应叫不可逆反应。 • 达到化学平衡状态的可逆反应，受浓度、压强、温度等影响会产生移动，再达到新的平衡。那么化学平衡有什么性质？如何判别一个化学反应是否达到化学平衡状态？有关的计算怎样？这就是我们这节课要研究的内容。 • 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。

  3. 1、化学平衡常数：在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时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，这个常数就是该反应的化学平衡常数，符号K。1、化学平衡常数：在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时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，这个常数就是该反应的化学平衡常数，符号K。 2、数学表达式：对于一般的可逆反应， mA（g）+nB（g） pC（g）+qD（g） 当在一定温度下达到平衡时， K=Cp（C）·Cq（D）/Cm（A）·Cn（B） 如在250C时，H2+Cl2 2HCL， K= 5.3×1016 ；

  4. 又如H2+Br2 2HBr，K=2.2×109 。▲3、平衡常数的意义∶ • 平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度（即反应限度）。 • K值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，它的正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物转化率越大；反之，就越不完全，转化率就越小。 • 一般地说，K﹥105时，该反应进行得就基本完全了；K在10-5左右，则认为反应很难进行。 • 平衡常数只受温度影响，与浓度变化无关。 • 对于有纯固体或溶剂参加的反应，其浓度不列入平衡常数K的表达式中。

  5. 4、转化率∶ • 某个指定反应物的转化率=（指定反应物的起始浓度－指定反应物的平衡浓度）/指定反应物的起始浓度×100%或者=指定反应物反应中消耗（或叫反应）的浓度/指定反应物的起始浓度×100% • 转化率越大，反应越完全！

  6. 5、典型例题剖析∶ • 例1∶在某温度下，将氢气和碘蒸气各0.1mol的气态混合物充入10L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得C（H2）=0.008mol/L。 • （1）求该反应的平衡常数。 • （2）在上述温度下，该容器中若通入氢气和碘蒸气各0.30mol。试求达到化学平衡时各物质的浓度。

  7. 审题思路∶要求平衡常数，先要求出平衡时各物质的浓度；求出平衡常数后，在同温下利用公式可以求消耗浓度，再求平衡浓度。审题思路∶要求平衡常数，先要求出平衡时各物质的浓度；求出平衡常数后，在同温下利用公式可以求消耗浓度，再求平衡浓度。 • 解∶（1）依题意知， • H2（g）+I2（g） 2HI（g） • 起始浓度 • （mol/L） 0.010 0.010 0 • 转化浓度 （mol/L） 0.002 0.002 0.004 平衡浓度 （mol/L） 0.008 0.008 0.004 ∴K=C2（HI）/C（ H2）·C（ I2）=（0.004）2/ 0.008×0.008=0.25

  8. 续上 • （2）设反应中转化（或消耗）了Xmol/L的氢气。依据题意则 • H2（g）+I2（g） 2HI（g） • 起始浓度 • （mol/L） 0.030 0.030 0 • 转化浓度 （mol/L） X X 2X 平衡浓度 （mol/L） 0.03-X 0.03-X 2X

  9. 由于温度不变，故K值不变， • 则有K= C2（HI）/C（ H2）·C（ I2） =（2X）2/（0.03-X）2=0.25 解得X≈0.0053mol/L 平衡时 答∶（略） C（ H2）=C（ I2）=0.0247mol/L， C（HI）=0.0106mol/L。

  10. 例2∶在密闭容器中，将2.0molCO与10molH2O混合加热到8000C，达到下列平衡CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g），且K=1.0 ，求CO转化为CO2的转化率。 • 解∶设CO转化为CO2的转化率为X。 • CO（g）+H2O（g） CO2（g）+H2（g） • n起始 2.0 10 0 0 • （mol） • n消耗 2.0x 2.0x 2.0x 2.0x • n平衡 2.0（1-x）10-2.0x 2.0x 2.0x

  11. （续上） • 由题意知∶ • K=c（CO2）·c（H2）/c（CO）·cH2O • = 2.0x·2.0x/v÷2.0（1-x）·（10-2.0x）/v =1 • 解得x=0.83即为83% • 答∶ CO转化为CO2的转化率为83%。

  12. 练习与思考 • 1、0.05gN2O4气体放入200mL密闭容器中并在250C保温， N2O4 2NO2，K=0.00577。求∶每一组分气体的平衡浓度。 • 解题思路∶现在要求各组分的平衡浓度，已知反应起始的物质的量和体积、该温度的平衡常数，则可采用列三行、填对空的方法弄清关系然后用平衡常数的表达式代入已知量进行求解。

  13. 参考答案∶ • 解∶四氧化二氮的起始浓度 C（ N2O4 ） =0.05g÷92g/mol÷0.2L=2.72×10-3mol/L • 设其反应中消耗的浓度为X N2O4 2NO2 起始浓度 2.72 ×10-3 0 （mol/L） 转化浓度 X 2X （mol/L） 平衡浓度 2.72 ×10-3 –X 2X （mol/L）

  14. K=C2（NO2）/C（N2O4）= （2X）2 /（2.72 ×10-3 –X）=0.00577， • 解得X=1.39 ×10-3mol/L • ∴平衡时∶ C（NO2）= （2.72 ×10-3 –X） mol/L =（2.72-1.39） ×10-3mol/L =1.33 ×10-3mol/L ，C（N2O4）=2X=2×1.39 ×10-3mol/L=2.78 ×10-3mol/L。 • 答∶（略）

  15. 练习2 • 设在某温度时，在容积为1L的密闭容器内，把氮气和氢气两种气体混合，反应后生成氨气。实验测得，当达到平衡时，氮气和氢气的浓度各为2mol/L，生成氨气的浓度为3mol/L，求这个反应在该温度下的平衡常数和氮气、氢气在反应开始时的浓度。 • 解题思路∶该题可用已知的平衡浓度代入平衡常数求算公式进行计算，然后根据起始浓度等于消耗浓度加上平衡浓度，计算出氮、氢气的起始浓度。

  16. N 2(g)+3H2(g) 2NH3(g) 参考答案∶ • 解∶ N2+3H2 2NH3 • 起始浓度 0 • （mol/L） • 转化浓度 3 • （mol/L） • 平衡浓度 2 2 m222333 3 2m2333⒊3 2（mol/L） 则K=C2（NH3）/C （N2）·C3（H2） =32/2×23=0.563 又从方程式可知∶生成3mol NH3，必须消耗1.5molN2和4.5molH2 ，∴N2在反应开始时的浓度=2+1.5=3.5（mol/L），H2在反应开始时的浓度=2+4.5=6.5（ mol/L）。 答（略） 起始2(g N2(g)+3H2(g)则2NH3(g))+3H2(g) 2NH3(g)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)

  17. 第十三次作业∶课本32页第4题和第9题；课后练习∶同步测试26～29页。第十三次作业∶课本32页第4题和第9题；课后练习∶同步测试26～29页。 • 谢谢！

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