1、第三節(jié)化學平衡第二章第二章 化學反應速率與化學平衡化學反應速率與化學平衡化學平衡常數(shù)【學習目標學習目標】1、理解化學平衡常數(shù)的含義、理解化學平衡常數(shù)的含義3、能運用化學平衡常數(shù)進行計算、能運用化學平衡常數(shù)進行計算2、會運用化學平衡常數(shù)判斷反應進行程度、會運用化學平衡常數(shù)判斷反應進行程度根據(jù)下表數(shù)據(jù)計算平衡時根據(jù)下表數(shù)據(jù)計算平衡時 的值并分析其中規(guī)律：的值并分析其中規(guī)律：2c (HI)c(H2) c(I2) 序序號號起始時濃度起始時濃度mol/L698.6K平衡時濃度平衡時濃度mol/L698.6K平衡時平衡時c (H2)c(I2)c (HI)cH2cI2cHI10.010670.0119600

2、.0018310.0031290.0176720.011350.00904400.003560.001250.0155930.011340.00751000.0045650.00073780.013544000.010690.0011410.0011410.008410I2(g) + H2(g) 2HI(g)54.554.654.4554.33c (HI)2c(H2) c(I2) K1、定義：、定義：在一定溫度下，當一個可逆反應達到平衡在一定溫度下，當一個可逆反應達到平衡時，生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之時，生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值是一個常數(shù)。這個常數(shù)就是該反積的比值是一個常

3、數(shù)。這個常數(shù)就是該反應的化學平衡常數(shù)（簡稱平衡常數(shù)）應的化學平衡常數(shù)（簡稱平衡常數(shù)） 符號：符號：K K實驗測得：實驗測得：同一反應（如：同一反應（如：aA+bB cC+dD）在在某溫度下達到的化學平衡狀態(tài)，平衡常數(shù)的表達式是：某溫度下達到的化學平衡狀態(tài)，平衡常數(shù)的表達式是：)()()()(BcAcDcCcKbadc2、表達式：、表達式：2c (HI)c(H2) c(I2) I2(g) + H2(g) 2HI(g)推導出平衡常數(shù)為：推導出平衡常數(shù)為：由反應由反應其中其中c為各組分的平衡濃度為各組分的平衡濃度，溫度一定，溫度一定，K為定值。為定值。 K3、意義：、意義：（1）K值越大，表示反應進

4、行的程度越大，反應物值越大，表示反應進行的程度越大，反應物 轉化率也越大。轉化率也越大。定量的衡量化學反應進行的程度定量的衡量化學反應進行的程度（3）一般當）一般當K105 時，該反應進行得基本完全，時，該反應進行得基本完全， K 10-5 時則認為該反應很難進行時則認為該反應很難進行(逆反應較完全）逆反應較完全）（2）K只受只受溫度影響溫度影響，而其它外界條件如：，而其它外界條件如： 濃度、濃度、 壓強、催化劑等變化對其無影響。壓強、催化劑等變化對其無影響。%100)(起始濃度轉化濃度轉化率 K4、使用平衡常數(shù)應注意的問題、使用平衡常數(shù)應注意的問題（1）必須指明溫度，反應必須達到平衡狀態(tài)）必

5、須指明溫度，反應必須達到平衡狀態(tài)（2）平衡常數(shù)表示反應進行的程度，不表示反應）平衡常數(shù)表示反應進行的程度，不表示反應 的快慢，即速率大，的快慢，即速率大，K值不一定大值不一定大（3）在進行）在進行K值的計算時，固體不作考慮，表達式中值的計算時，固體不作考慮，表達式中 不需表達不需表達Fe3O4(s) 4H2(g) 高溫高溫3Fe(s) + 4H2O(g) 如：如：)H(c)OH(cK2424一定溫度下一定溫度下 K4、使用平衡常數(shù)應注意的問題、使用平衡常數(shù)應注意的問題（4）在進行）在進行K值的計算時，稀溶液中的值的計算時，稀溶液中的H2O的濃度的濃度 可不表達可不表達Cr2O72- + H2O

6、 2CrO42- + 2H+如：如：)OCr(c)H(c)CrO(cK2722242一定溫度下：一定溫度下： K4、使用平衡常數(shù)應注意的問題、使用平衡常數(shù)應注意的問題（5）平衡常數(shù)的表達式與方程式的書寫有關）平衡常數(shù)的表達式與方程式的書寫有關N2+3H2 2NH32NH3 N2+3H21/2N2+3/2H2 NH3)H(c)N( c)NH(cK232321)NH(c)H(c)N(cK322322)H(c)N(c)NH( cK/22322133K1 = 1/K2 = K32 某溫度下：某溫度下： K4、使用平衡常數(shù)應注意的問題、使用平衡常數(shù)應注意的問題（6）多重平衡規(guī)則多重平衡規(guī)則若干方程式相加

7、若干方程式相加(減減)，則總反應的平衡常數(shù)等于，則總反應的平衡常數(shù)等于分步平衡常數(shù)之乘積分步平衡常數(shù)之乘積(商商)。例例1: 2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g) K1 2NO2 (g) N2O4 (g) K2 2NO (g) +O2(g) N2O4 (g)K = K1 + K2 C (s) + CO2(g) 2CO(g) K C (s) + H2O (g) CO (g) + H2 (g) K1 CO (g) +H2O (g) CO2 (g) + H2 (g) K2 K4、使用平衡常數(shù)應注意的問題、使用平衡常數(shù)應注意的問題（6）多重平衡規(guī)則多重平衡規(guī)則 若干方程式相加若干方程式相

8、加( (減減) )，則總反應的平衡常數(shù)等于，則總反應的平衡常數(shù)等于分步平衡常數(shù)之乘積分步平衡常數(shù)之乘積( (商商) )。例例2: K = K1- - K2 K4、使用平衡常數(shù)應注意的問題、使用平衡常數(shù)應注意的問題（7）其中各物質的濃度，是指化學平衡狀態(tài)其中各物質的濃度，是指化學平衡狀態(tài)時的濃度，不是初始濃度時的濃度，不是初始濃度 K 練習：練習： 試寫出下列反應的濃度平衡常數(shù)的數(shù)學表達式：試寫出下列反應的濃度平衡常數(shù)的數(shù)學表達式： 2SO2(g)+O2(g) 2SO3 C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)催化劑催化劑)()()(22OHcHcCOcK注意：注意：反應中的固體或純溶劑不

9、列入平衡常數(shù)的表達式中！反應中的固體或純溶劑不列入平衡常數(shù)的表達式中！)()()(22232OcSOcSOcK K5、應用：、應用：(1)(1)判斷反應進行的程度判斷反應進行的程度K K 值越大，說明平衡體系中生成物所占比例越大，值越大，說明平衡體系中生成物所占比例越大， 正向反應進行的程度越大，即該反應進行得越完全，正向反應進行的程度越大，即該反應進行得越完全，反應物轉化率越大；反之，就越不完全，轉化率就反應物轉化率越大；反之，就越不完全，轉化率就 越小。越小。(2)(2)利用利用K K可判斷反應的熱效應可判斷反應的熱效應若升高溫度，若升高溫度，K K值增大，則正反應為吸熱反應；值增大，則正

10、反應為吸熱反應；若升高溫度，若升高溫度，K K值減小，則正反應為放熱反應。值減小，則正反應為放熱反應。例如：例如：不同溫度時，反應不同溫度時，反應:H2(g)+I2(g) 2HI(g),平衡常數(shù)與溫度的關系如下平衡常數(shù)與溫度的關系如下：溫度溫度623K698K763K平衡常數(shù)平衡常數(shù)66 .954.445.9 通過改變溫度，平衡常數(shù)大小的變化趨勢可以通過改變溫度，平衡常數(shù)大小的變化趨勢可以 判斷上面可逆反應的正方向是判斷上面可逆反應的正方向是 K放熱反應放熱反應 K(3)(3)計算轉化率計算轉化率依據(jù)起始濃度依據(jù)起始濃度(或平衡濃度或平衡濃度)和平衡常數(shù)可以計和平衡常數(shù)可以計算平衡濃度算平衡濃

11、度(或起始濃度或起始濃度)，從而計算反應物的，從而計算反應物的轉化率。轉化率。5、應用：、應用：K = C(CO2)C(H2) / C(CO)C(H2O) =(2.0)(2.0) / 2.0(1-)2.0(1-) =2 / (1-)2 = 2.6 = 62 %解解:設設CO的轉化率為的轉化率為，則，則 CO(g) + H2O (g) CO2 (g) + H2 (g)起始濃度起始濃度/ mol/L 2.0 2.0 0 0轉化濃度轉化濃度/ mol/L 2.0 2.0 2.0 2.0平衡濃度平衡濃度/ mol/L 2.0(1-) 2.0(1-) 2.0 2.0例題：例題： 反應反應CO (g) +

12、 H2O (g) CO2 (g) + H2 (g)在在749K達平衡，達平衡，K=2.60,求：當求：當CO、H2O (g)的起始濃度都為的起始濃度都為 2.0 mol/L達平衡達平衡后，后，CO的轉化率的轉化率 。課堂課堂 練習：練習： 450K時往一空容器中通入氮時往一空容器中通入氮N2和和H2，反應達平衡后，反應達平衡后，測得測得C(N2)=3mol/L，C(H2)=9mol/L，C(NH3) =4 mol/L, 求求K、N2和和H2的起始濃度。的起始濃度。3 9 4042 65 15K= C(NH3)2/C(N2) (H2 ) 3 = 42/（393） =7.310-3解解: N2 +

13、 3H2 2NH3起始濃度起始濃度/mol/L 轉化濃度轉化濃度/mol/L 平衡濃度平衡濃度/mol/L K(4)(4)判斷平衡移動方向判斷平衡移動方向對于可逆反應，在對于可逆反應，在一定溫度下的一定溫度下的任意時刻，反應物的任意時刻，反應物的濃度和生成物的濃度有如下關系：濃度和生成物的濃度有如下關系：叫該反應的濃度商叫該反應的濃度商（1）QCK ，反應向正方向進行，反應向正方向進行（2）QCK ，反應處于平衡狀態(tài)，反應處于平衡狀態(tài)（3）QCK ，反應向逆方向進行，反應向逆方向進行自學教材自學教材 P P29-3129-31，例，例1 1、例、例2 2。 K K 1、對于、對于3Fe(s)+

14、4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g)，反應，反應的化學平衡常數(shù)表達式為（的化學平衡常數(shù)表達式為（ ） )(2243OHFeHOFeKA424243)(OHFeHOFeKB4242)(HOHKC4242)(OHHKDD 2、在一定體積的密閉容器中，進行如下化學反應：、在一定體積的密閉容器中，進行如下化學反應： CO2(g) + H2(g)=CO(g) +H2O(g)，其化學平衡常數(shù)，其化學平衡常數(shù) K和溫度和溫度t的關系如下表：的關系如下表： 回答下列問題：回答下列問題：（1）該反應的化學平衡常數(shù)表達式）該反應的化學平衡常數(shù)表達式K= 。（2）該反應為）該反應為 反應（選填反應（選填“

15、吸熱吸熱”、“放熱放熱”）。）。（3）能判斷該反應是否達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是）能判斷該反應是否達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是 。 A. 容器中壓強不變容器中壓強不變 B. 混合氣體中混合氣體中c(CO)不變不變 C. V正正(H2)=V逆逆(H2O) D. c(CO2)=c(CO)（4）某溫度下，平衡濃度符合下式：）某溫度下，平衡濃度符合下式： c(CO2)c(H2) = c(CO)c(H2O)，試判斷此時的溫度為，試判斷此時的溫度為 。t70080083010001200K0.60.91.01.72.6吸熱吸熱BC830222HCOOHCO3、高爐煉鐵中發(fā)生的基本反應如下、高爐煉鐵中發(fā)生的基本反

16、應如下: FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)Q。其平衡常數(shù)可表。其平衡常數(shù)可表達為達為: K=c(CO2)/c(CO)，已知，已知1100，K=0.263 (1)若平衡向右進行，高爐內若平衡向右進行，高爐內CO2和和CO的體積比值的體積比值_，平衡常數(shù)，平衡常數(shù)K值值_(填填“增大增大”“”“減小減小”或或“不變不變”) (2)1100時，測得高爐中時，測得高爐中c(CO2)=0.025mol/L，c(CO)=0.1mol/L，在這種情況下該反應是否處于平衡狀，在這種情況下該反應是否處于平衡狀態(tài)態(tài)_(填填“是是”或或“否否”)，此時化學反應速率是，此時化學反應速率是V正正_V逆

17、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 。增大增大增大增大否否大于大于c(CO2)/c(CO)0.250.263，說明不是平衡狀態(tài)，說明不是平衡狀態(tài)，且向正反應方向進行且向正反應方向進行(5) K值大小標志反應能達到的最大限度值大小標志反應能達到的最大限度, K值大，反應完全。值大，反應完全。返 回播 放 課堂小結：課堂小結：(1) 平衡是有條件的、動態(tài)的。平衡是有條件的、動態(tài)的。(2) K不隨起始濃度大而變。不隨起始濃度大而變。(3) K與溫度有關。與溫度有關。(4) K與方程式寫法有關。與方程式寫法有關?；灸Ｊ交灸Ｊ健叭问饺问健鞭D化：轉化： mx

18、nx px qx 平衡：平衡：a - mx b - nx px qx 基本關系基本關系生成物：平衡濃度起始濃度轉化濃度生成物：平衡濃度起始濃度轉化濃度 反應物：平衡濃度起始濃度轉化濃度反應物：平衡濃度起始濃度轉化濃度 例：例： m A + n B p C + q D 起始：起始： a b 0 0轉化率轉化率%)(100起始濃度起始濃度轉化濃度轉化濃度轉化率轉化率 氣體的平均分子量氣體的平均分子量總總總總nmM mVM 幾點定律幾點定律a、如果保持、如果保持P、T不變：不變：則氣體的體積比等于物質的量之比，即則氣體的體積比等于物質的量之比，即則氣體的密度比等于摩爾質量之比，即則氣體的密度比等于摩

19、爾質量之比，即b、如果保持、如果保持V、T不變：不變：則氣體的壓強比等于氣體物質的量之比，即則氣體的壓強比等于氣體物質的量之比，即2121nnVV2121MM2121nnPP 在一定溫度下在一定溫度下,容積為容積為20L的容器中充入的容器中充入2molSO2和和1molO2發(fā)生反應：發(fā)生反應： 2SO2 +O2 2SO3 ，達到平衡時，達到平衡時，容器內氣體壓強為開始時的容器內氣體壓強為開始時的70%。試求：。試求： SO2的轉化率的轉化率 平衡時的平衡時的O2濃度濃度SO3的體積分數(shù)的體積分數(shù)混合氣體的平均相對分子量混合氣體的平均相對分子量平衡時混合氣體的密度平衡時混合氣體的密度90%0.0

20、05mol/L85.7%76.28g/L 在一定溫度和壓強下，將平均分子相對質量在一定溫度和壓強下，將平均分子相對質量為為8.5的的N2和和H2的混合氣體，充入密閉容器的混合氣體，充入密閉容器中反應，達到平衡后，混合氣體的平均分子中反應，達到平衡后，混合氣體的平均分子量為量為10.0，則，則N2的轉化率為的轉化率為_。 30%練一練一 練練 將固體將固體NH4I置于密閉容器中，在某溫度下發(fā)生下列置于密閉容器中，在某溫度下發(fā)生下列反應反應 NH4I(s) NH3(g)+HI(g) 2HI(g) H2(g)+I2(g) 當反應達到平衡時，當反應達到平衡時，c(H2)=0.5mol/L，c(HI)=4mol/L，則則NH3的濃度為（的濃度為（ ） A. 3.5mol/L B. 4mol/L C. 4.5mol/L D. 5mol/L D 一定條件下，在一定條件下，在2SO2+O2 2SO3的化學平衡體的化學平衡體系中，各物質的濃度分別是系中，各物質的濃度分別是2.0mol/L、0.8mol/L、2.4mol/L，則氧氣在反應起始時的濃度可能是，則氧氣在反應起始時的濃度可能是: （A）0.82mol/L (B) 02mol/L (C) 00.8mol/L (D) 無法確定無法確定B練一練一 練練 在密閉容器中進行如下