课件24张PPT。
化学平衡常数化学平衡常数——化学平衡的特征54.554.654.4554.33通过分析实验数据得出:
1、温度不变时, 为常数 用K表示;
2、常数K与反应的起始浓度大小无关;
3、常数K与正向建立还是逆向建立平衡无关即与平衡建立的
途径无关。其它平衡体系的数据进行分析,都有类似的关系。一、化学平衡常数(K)1、定义:在一定温度下,当一个可逆反应达到平衡时,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(简称平衡常数)(以方程式中计量数为幂)2、表达式:在一定温度下达到化学平衡时:3、使用平衡常数应注意的几个问题:(1)必须指明温度,反应必须达到平衡状态(2)在进行K值的计算时,固体、纯液态不作考虑,表达式中不需表达思考:
K有无单位?
CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)
CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(l)K=c(CO2)2、同一化学反应,可以用不同的化学反应式来表示,每个化学方程式都有自己的平衡常数关系式及相应的平衡常数。3、多重平衡规则
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1: 2NO (g) + O2 (g) 2NO2 K1
2NO2 (g) N2O4 K2
2NO (g) +O2(g) N2O4 (g) K = K1 ? K2 例2:
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
K = K1/K2
4、平衡常数只表现反应进行的程度,即可能性问题,而不表现到达平衡所需的时间,即现实性问题.
5、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 减少;(5) K值大小标志反应能达到的最大限度,
K值大,反应完全。返 回播 放5. 小结:(1) 平衡是有条件的、动态的。(2) K与起始浓度和反应途径无关。(3) K只是温度的函数(即只与温度有关)(4) K与方程式写法有关。(1)K值越大,表示反应进行的程度 。二 化学平衡常数的意义:(2)当K≥10 5时,反应进行的程度很大,反应基本完全。
当K≤10-5时,反应进行的程度很小,反应很难进行。
K居中,典型的可逆反应,改变条件反应的方向变化。 1、定量的衡量化学反应进行的程度越大越大思考1:1、 K与a的关系;反应进行的程度越大, K值 ,反应物转化率也 。
2、 K与v的关系; K值大,速率 大,越大不一定对于可逆反应,在一定的温度的任意时刻,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值叫浓度商浓度商:正不移动逆2、判断化学反应进行的方向思考2:一定温度下的可逆反应,化学平衡常数K和
浓度商QC是否一定?可否为0?3、利用K的变化可判断反应的热效应(1)若升高温度,K值增大,则正反应为 热反应(2)若升高温度,K值减小,则正反应为 热反应吸放 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 热反应.放 平衡常数的大小不随反应物或生成物的改变而改
变,只随温度的改变而改变。即,K = f(T)。三、有关平衡常数的简单计算:利用平衡常数,可以求平衡时各组分的浓度(含量)和反应物的转化率例题1: 在773K时:CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),平衡常数K=1,如反应开始时CO和H2O的浓度都是0.020 mol/l,计算该条件下CO的转化率最大是多少?起始浓度: 0.020 0.020 0 0
转化浓度: x x x x
平衡浓度: 0.020-x 0.020-x x x 解得:x=0.010 (mol·L-1 )解:设平衡时CO2和H2的浓度为x mol·L-1答:该条件下CO的转化率最大为50%
(mol/l)2、利用平衡常数,求平衡时反应物的转化率例:反应SO2(g)+ NO2(g) SO3(g)+NO(g) ,若在一定温度下,将物质的量浓度均为2mol/L的SO2(g)和NO2(g)注入一密闭容器中,当达到平衡状态时,测得容器中SO2(g)的转化率为50%,试求:在该温度下。(1)此反应的浓度平衡常数
(2)若SO2(g)的初始浓度增大到3mol/L,则它们的转化率变为多少?结论:在一定温度的密闭容器中,对于可逆反应,
增加一种反应物的量(或浓度),该反应物转化率
下降,另外一种反应物转化率升高。平衡常数的运用结论:表示可逆反应进行的程度:K越大,
正反应进行越完全,转化率越高,此反
应平衡时,生成物浓度大【运用探究一】
思考平衡常数的大小和转化率有什么关系?对于反应m A(g) + n B(g)=p C(g) + q D(g)随温度的升高其反应的平衡常数有以下变化,请判断Ⅰ和Ⅱ 两种情况哪种是吸热,哪种是放热?【运用探究二】ⅠⅡ结论:
吸热反应,随温度升高平衡常数增大
放热反应,随温度升高平衡常数减小【课后思考】在一定温度的密闭容器中,
对于反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g),
(1)将容器的体积扩大两倍,该平衡向哪
个方向移动?
(2)保持H2的浓度不改变将容器的体积
扩大两倍,该平衡向哪个方向移动?
注意:当平衡体系中有多条件改变,勒
夏特列原理无法判断平衡移动方向时,我
们可以考虑计算QC和K的相对大小。
随堂练习2: 一定温度下的密闭容器中存在:知C(SO2)始=0.4mol/L,C(O2)始=1mol/L经测定该反应在该温度下的平衡常数K≈19,试判断,
(1)当SO2转化率为50%时,该反应是否达到平衡状态,若未达到,哪个方向进行?
(2)达平衡状态时, SO2的转化率应为多少?