專題2化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡第二單元化學(xué)反應(yīng)的方向和限度2.2.3化學(xué)平衡常數(shù)

（定量分析）壯鄉(xiāng)木

世間材

化學(xué)平衡狀態(tài)是在一定條件下可逆反應(yīng)進(jìn)行的最大限度。在生產(chǎn)和科學(xué)實驗中，人們常常需要知道，當(dāng)一個可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時，有多少反應(yīng)物轉(zhuǎn)化成了生成物，反應(yīng)物和生成物的濃度之間又有怎樣的定量關(guān)系。達(dá)到平衡時，反應(yīng)了多少？壯鄉(xiāng)木

世間材1、了解化學(xué)平衡常數(shù)的含義、表達(dá)式及影響因素。2、了解平衡轉(zhuǎn)化率的含義。3、能夠利用平衡常數(shù)進(jìn)行簡單計算。【學(xué)習(xí)目標(biāo)】二氧化氮、四氧化二氮的相互轉(zhuǎn)化是一個可逆反應(yīng)：2NO2(g)?N2O4(g)如果用不同起始濃度的二氧化氮或四氧化二氮進(jìn)行反應(yīng)，平衡后得到以下實驗數(shù)據(jù)。起始濃度/mol·L-1平衡濃度/mol·L-1平衡濃度關(guān)系c(NO2)c(N2O4)c(NO2)c(N2O4)c(N2O4)c(NO2)c(N2O4)c2(NO2)2.00×10-206.32×10-36.84×10-33.00×10-208.00×10-31.10×10-202.00×10-29.46×10-31.52×10-200.1002.28×10-28.86×10-21.081.381.603.89171.25171.88169.85170.44溫度相同起始濃度不同反應(yīng)途徑不同平衡濃度不同比值近似相同表2-6二氧化氮-四氧化二氮體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度（25℃）一、化學(xué)平衡常數(shù)

大量實驗事實表明，對對于如下可逆反應(yīng)：在一定溫度下，無論反應(yīng)的初始狀態(tài)如何，反應(yīng)達(dá)到平衡后，各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度代入以下關(guān)系式，結(jié)果是一個定值。

K稱作該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)(化學(xué)反應(yīng)限度的一個特征值)。生成物濃度冪之積反應(yīng)物濃度冪之積

注意：平衡常數(shù)和反應(yīng)的起始濃度大小無關(guān)；平衡常數(shù)K與正向建立還是逆向建立平衡無關(guān)，即與平衡建立的過程無關(guān)。壯鄉(xiāng)木

世間材

關(guān)于化學(xué)平衡常數(shù)的敘述，正確的是(

)A．只與化學(xué)反應(yīng)方程式本身和溫度有關(guān)B．只與反應(yīng)的溫度有關(guān)C．與化學(xué)反應(yīng)本身和溫度有關(guān)，并且會受到起始濃度的影響D．只與化學(xué)反應(yīng)本身有關(guān)，與其他任何條件無關(guān)的一個不變的常數(shù)A理解應(yīng)用1、化學(xué)平衡常數(shù)的意義表2-7鹵化氫生成反應(yīng)的平衡常數(shù)（25℃）請比較表中K值的相對大小，說明平衡常數(shù)的意義?；瘜W(xué)方程式平衡常數(shù)(K)F2(g)+H2(g)2HF(g)6.5×1095Cl2(g)+H2(g)2HCl(g)2.57×1033Br2(g)+H2(g)2HBr(g)1.91×1019I2(g)+H2(g)2HI(g)8.67×102

平衡常數(shù)K的大小能說明反應(yīng)進(jìn)行的程度（也叫反應(yīng)的限度）。K值越大，表示反應(yīng)進(jìn)行得越完全；K值越小，表示反應(yīng)進(jìn)行得越不完全。K值依次減小最為完全壯鄉(xiāng)木

世間材如何判斷可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度？K<10－510－5～105>105反應(yīng)程度很難進(jìn)行反應(yīng)可逆反應(yīng)接近完全

注意：化學(xué)平衡常數(shù)的大小反映的是反應(yīng)進(jìn)行的程度大小，并不涉及反應(yīng)時間和化學(xué)反應(yīng)速率。也就是說，某個化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)很大，可能化學(xué)反應(yīng)速率卻很小。2、化學(xué)平衡常數(shù)的影響因素表2-8合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系T/K373473573673773K3.35×1091.00×1072.45×1051.88×1042.99×103N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.6kJ·mol-1可逆反應(yīng)平衡常數(shù)的有什么特點(diǎn)？使用條件是什么？①、平衡常數(shù)隨溫度的變化而變化，使用時要注明溫度。②、對于放熱反應(yīng)，平衡常數(shù)隨著溫度的升高而降低。壯鄉(xiāng)木

世間材理解應(yīng)用C3、書寫平衡常數(shù)表達(dá)式的注意事項化學(xué)平衡常數(shù)與化學(xué)計量數(shù)有關(guān)。固體、純液體、水溶液中水的濃度可視為定值，其濃度不列入平衡常數(shù)表達(dá)式中。理解應(yīng)用寫出下列反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達(dá)式。（1）、H2(g)+I2(g)2HI(g)（2）、FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)（3）、CH3COOH(aq)CH3COO-(aq)+H+(aq)（4）、BaSO4(s)+CO32-(aq)

BaCO3(s)+SO42-(aq)壯鄉(xiāng)木

世間材4、平衡常數(shù)與方程式的關(guān)系寫出下列可逆反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式：（1）2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)K1=_______（2）SO2(g)+1/2O2(g)SO3(g)K2=________（3）2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)K3=_________其中：K1與K2的關(guān)系是_________，K1與K3的關(guān)系是________。K1=K22若化學(xué)計量數(shù)等倍擴(kuò)大或縮小，化學(xué)平衡常數(shù)都會相應(yīng)改變。正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)。寫出下列反應(yīng)的平衡常數(shù)的表達(dá)式①、2NO(g)+O2(g)

?2NO2(g)ΔH1K1②、2NO2(g)

?N2O4(g)

ΔH2K2③、2NO(g)+O2(g)?N2O4(g)ΔH3K3K3=K1K2ΔH1、ΔH2、ΔH3三者關(guān)系為:K1、K2、K3三者關(guān)系為:ΔH3=ΔH1+ΔH2已知兩反應(yīng)的平衡常數(shù)分別為K1、K2若兩反應(yīng)相加，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝K1·K2若兩反應(yīng)相減，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝K1/K2理解應(yīng)用1、已知下列反應(yīng)的平衡常數(shù)：①、H2(g)+S(s)H2S(g)K1②、S(s)+O2(g)SO2(g)K2則反應(yīng)③、H2(g)+SO2(g)O2(g)+H2S(g)的平衡常數(shù)是()A.K1+K2B.K1–K2C.K1×K2D.K1/K2D①-②理解應(yīng)用編號反應(yīng)平衡常數(shù)反應(yīng)熱反應(yīng)①A(g)B(g)＋C(g)K1ΔH1反應(yīng)②B(g)＋C(g)D(g)K2ΔH2反應(yīng)③A(g)D(g)K3ΔH32、對于下列反應(yīng)，其反應(yīng)過程的能量變化示意圖如下：下列說法正確的是()A.K3＝K1＋K2B.加催化劑，反應(yīng)①的反應(yīng)熱降低，反應(yīng)速率加快C.ΔH3＝ΔH1＋ΔH2

D.增大壓強(qiáng)，K1減小，K2增大，K3不變C壯鄉(xiāng)木

世間材化學(xué)平衡——化學(xué)反應(yīng)研究的“參照系”

在一定溫度下，化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，正、逆反應(yīng)速率相等，平衡混合物中各組分的物質(zhì)的量或濃度不再隨時間發(fā)生變化，此時由反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為生成物的量達(dá)到最大值，可用化學(xué)平衡常數(shù)K表示反應(yīng)的限度。因此，以化學(xué)平衡為“參照系”，可以判斷某溫度下該反應(yīng)的限度，可以通過改變溫度來改變平衡狀態(tài)，提高或降低反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的程度。壯鄉(xiāng)木

世間材二、平衡轉(zhuǎn)化率1、平衡轉(zhuǎn)化率的意義：在一定溫度和一定起始濃度下反應(yīng)進(jìn)行的限度，此時轉(zhuǎn)化率最大。2、平衡轉(zhuǎn)化率的表達(dá)式：

某一反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率α等于該物質(zhì)在反應(yīng)中已轉(zhuǎn)化的量（如物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度等）與該物質(zhì)起始總量的比值。關(guān)注的是可逆反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)時，某反應(yīng)物發(fā)生轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量與總物質(zhì)的量的比值。一般來講，轉(zhuǎn)化率越大，原料利用率越高，產(chǎn)率越大。

仔細(xì)閱讀體會教材62-63頁的例題1和例題2，體會化學(xué)平衡常數(shù)的計算方法以及利用化學(xué)平衡常數(shù)可求算一定溫度和起始濃度下反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率的方法。

【例1】某溫度下，向10L真空容器中注入1.00molH2(g)和1.00molI2(g)，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)后I2(g)的濃度為0.0200mol·L－1。試求該溫度下H2(g)＋I(xiàn)2(g)?2HI(g)的平衡常數(shù)。

若向例1的10L真空密閉容器中注入2.00molHI，保持與例1相同的溫度，達(dá)到平衡時，容器中H2和I2的濃度是否也是0.0200mol·L－1？為什么？隱含條件：平衡常數(shù)相同平衡濃度的求算

在有關(guān)化學(xué)平衡的計算中，平衡濃度的求算是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。通常將反應(yīng)物轉(zhuǎn)化的量設(shè)為x，利用已知條件找到關(guān)于x的等量關(guān)系，然后列方程求解。例如，本題的解題思路為：①、設(shè)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化的量為x；②、用含x的式子表示出各物質(zhì)的平衡濃度；

③、通過平衡常數(shù)表達(dá)式列出方程式；

④、求解所列方程式。

【例2】在一密閉容器中，CO與H2O混合加熱到800℃達(dá)到下列平衡：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)K=1.00

若反應(yīng)開始時CO和H2O的濃度均為0.200mol·L－1，求達(dá)到平衡時CO轉(zhuǎn)化為CO2的轉(zhuǎn)化率。

若將例2中H2O的起始濃度增大至0.400mol·L－1，其他條件不變，則CO的平衡轉(zhuǎn)化率會發(fā)生什么變化？請參考例2，計算驗證你的結(jié)論。隱含條件：平衡常數(shù)相同3、平衡轉(zhuǎn)化率與某反應(yīng)物濃度的關(guān)系

CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)序號起始濃度/（mol·L-1）平衡時CO的轉(zhuǎn)化率平衡時H2O的轉(zhuǎn)化率CO（g）H2O（g）10.010.0150%50%20.010.0375%25%

多種反應(yīng)物參加反應(yīng)時，可通過增加一種反應(yīng)物的濃度來提高另一種反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率，而其本身的平衡轉(zhuǎn)化率會降低。850K時，在一密閉反應(yīng)器中充入一定量的SO2和O2，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后測得SO2、O2和SO3的濃度分別為6.0×10－3mol·L－1、8.0×10－3mol·L－1

和4.4×10－2mol·L－1

。（1）計算該溫度下反應(yīng)2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的平衡常數(shù)。（2）計算達(dá)平衡時SO2的轉(zhuǎn)化率。K=6.7×103α=88%壯鄉(xiāng)木

世間材1、某溫度下，在2L的恒容密閉容器中充入氣體A和氣體B發(fā)生反應(yīng)生成氣體C，反應(yīng)過程中各組分的物質(zhì)的量隨反應(yīng)時間的變化如圖所示。下列說法正確的是（）A．t1時刻反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)B．B的平衡轉(zhuǎn)化率為10%C．該反應(yīng)的化學(xué)方程式可表示為：A+3B

2CD．該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)為300C理解應(yīng)用理解應(yīng)用

2、t℃時，在體積不變的