1、 化學平衡常數 化學反應進行的方向 1一 化學平衡常數1定義： 在一定溫度下，一個可逆反應達到化學平衡時, 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，2符號 公式 單位mA(g)+nB(g) pC(g)qD(g)+eE(S或l)Kcp(C)cq(D)cm(A)cn(B) 化學平衡常數表達式中的物質不包括固體或純液體。固體或純液體的濃度可看作是1而不出現在化學平衡常數表達式中?；瘜W平衡常數表達式中的濃度指的是平衡時的濃度。 K: (molL-1)n 單位： c : molL-1 n=p+q-(m+n)常數K與反應的起始濃度大小無關； 常數K與正向建立還是逆向建立平衡無關;即與平衡建立的

2、過程無關。注意：化學平衡常數是指某一具體反應的平衡常數。 pC(g)qD(g)+eE(S或l) mA(g)+nB(g)Kcm(A)cn(B)cp(C)cq(D)K1bH2O的狀態不是液態而是氣態，則需要帶入平衡常數表達式。 a在水溶液中進行的反應，雖然H2O參與反應，但是H2O只要作為溶劑，就不能帶入平衡常數表達式。c在非水溶液中進行的反應，如果有水參加或生成，則應代入平衡常數表達式。H2O的處理2 對于一個可逆反應，化學計量數擴大或縮小，化學平衡常數表達式是否改變？是什么關系？轉化率是否相同？試舉例說明。答案: 對于一個可逆反應，化學計量數不一樣，化學平衡常數表達式也就不一樣，但對應物質的轉

3、化率相同。例如：(2)naA(g)nbB(g) ncC(g) cnc(C)cna(A) cnb(B)K2K1 或K1K2nn1K1 cc(C)ca(A) cb(B) (1)aA(g)+bB(g) cC(g)無論(1)還是(2)，A或B的轉化率是相同的。若干方程式相加(減)，總反應的平衡常數等于分步平衡常數之積(商)= K1K2 (3)多重平衡規則:2NO (g)+O2 (g) 2NO2 (g) K12NO2 (g) N2O4 K22NO(g)+O2(g) N2O4 (g) K 思考1:對于給定反應 ,正逆反應的化學平衡常數一樣嗎?是什么關系？答案:正逆反應的化學平衡常數不一樣，互為倒數關系.3

4、3 意義:K值越大，正向反應進行的程度越大。反之亦然.K 105 K 10-5 10-5 K 105 認為正反應進行得較完全認為 正反應很難進行（逆反應較完全） 認為是可逆反應判斷反應進行程度(1)：例如：2SO2(g)+O2 2SO3(g) 298K時K 很大，但由于速度太慢，常溫時，幾乎不發生反應。 (2)平衡常數數值大小，只能大致反映一個可逆反應的正向反應進行的最大程度，并不能預示反應達到平衡所需要的時間。4 影響因素：TT一定，K一定T變化，K變化吸熱反應：放熱反應：T K ,T K .T K ,T K .注意：K只與T有關，與c P等無關。45 K的用途（1）判斷某狀態是否處于平衡狀

5、態 如某T下， 反應mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g) +eF(s或l) 平衡常數為K， 任一時刻時，反應物和生成物的濃度關系如下：O=cp(C) cq(D)cm(A) cn(B)濃度商：v正v逆，反應向正方向進行 v正v逆，反應處于平衡狀態v正v逆，反應向逆方向進行QK QKQK（2）利用溫度改變時K值的變化可判斷反應的熱效應若T ，K ，則正反應為吸熱反應；若T ，K ，則正反應為放熱反應。（3）判斷可逆反應的反應溫度 化學平衡常數只受溫度影響，與反應物或生成物的濃度變化無關。根據平衡狀態中各組分的物質的量濃度，可以計算出該溫度下的化學平衡常數，從而判斷反應溫度。（4）

6、用于計算平衡濃度、物質的量分數、轉化率等。5 例1判斷正誤，正確的劃“”，錯誤的劃“”(1)平衡常數表達式中，可以是物質的任一時刻濃度 ()(2)催化劑能改變化學反應速率，也能改變平衡常數 ()(3)平衡常數發生變化，化學平衡不一定發生移動 ()(4)化學平衡發生移動，平衡常數不一定發生變化 ( ) (5)可逆反應的平衡常數與溫度有關，所以升高溫度，平衡常數一定增大。 ( ) (6)反應C(s)H2O(g) CO(g)H2(g)的平衡常數表達式為 ( ) K , 壓強增大，K也增大。 (7)化學平衡常數和轉化率都能體現反應進行的程度。 （ ）(8)某反應的平衡常數700時K=1，800時K=0

7、.64，則該反應為吸熱反應。 （ ）(9)在N2+3H2 2NH3 與NH3 1/2N2+3/2H2的K互為倒數 ( ) (10)平衡常數越大，達到平衡的時間越短。 （ ） c(C) c(H2O)c(CO) c(H2) 6 例2能源問題是當前世界各國所面臨的嚴重問題，同時全球氣候變暖，生態環境問題日益突出，開發氫能、研制燃料電池、發展低碳經濟是化學工作者的研究方向。氫氣通常用生產水煤氣的方法制得。其中CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)H0。在850 時，平衡常數K1。 (1)若降低溫度到750 時，達到平衡時K_1。(填“大于”“小于”或“等于”) (2)850 時，若向一容積可變

8、的密閉容器中同時充入1.0 mol CO、3 mol H2O、1.0 mol CO2和x mol H2，則： 當x5.0時，上述反應向_(填“正反應”或“逆反應”)方向進行。 若要使上述反應開始時向正反應方向進行，則x應滿足的條件是_。 在850 時，若設x5.0和x6.0，其他物質的投料不變，當上述反應達到平衡后，測得H2的體積分數分別為a%、b%，則a_b(填“大于”“小于”或“等于”)。大于x3小于逆反應 7二化學反應進行的方向在一定條件下，不需要借助外力作用就能自動進行的過程。體系趨向于從高能量狀態轉變為低能量狀態(體系對外部做功或放出熱量)。自發過程 特點1定義：在密閉條件下，體系有

9、從有序轉變為無序的傾向性(無序體系更加穩定)。體系能量越低越穩定，無序體系更加穩定。注意：在一定條件下，無需外界幫助就能自發進行的反應。2自發反應：（1）焓判據:判斷反應能否自發進行的能量判據3自發反應判據： 放熱反應使體系能量降低，能量越低越穩定, H 0有利于反應自發進行，具有自發進行的傾向。規律：思考2： H 0的反應一定能自發進行？可以作為自發進行的判據。HO有利于反應自發進行，但自發反應不一定要H液體固體不同物質同狀態時相對分子質量越大或微粒越多（原子或電子個數）通常熵越大；如NO2O2N2Mr相同，結構越復雜，熵越大。如C5H12同分異構體同物質T ,熵越大。如H2O同氣態物質，P

10、 熵越小。 影響 因素熵判據： 體系趨向于有序轉變為無序狀態，即混亂度增加S0 ，且S越大，越有利于反應自發進行。(1)2NH4Cl(s)+Ba(OH)28 H2O(s) =NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)(2) NaHCO3(aq )+Ca(OH)2(aq)=NaOH(aq) +CaCO3(s)+H2O(l)(3) CO(g)C(s)1/2O2(4) (NH4) 2CO3(s) = NH4HCO3(s)+NH3(g)例3 判斷下列反應是熵增或熵減 P349思考3：SO反應一定一定發生自發反應嗎？可以作為自發反應的 判據嗎？(3)復合判據自由能判據SO有利于反應自發進行，但自發

11、反應不一定要SO,但是焓判據是判斷化學反應進行方向的判據之一.結論： G = H - TS 0= 0反應能自發進行反應不能自發進行 反應達到平衡狀態規律H S G 自發反應1 - + 2 + - 3 + + 4 - - 恒 - 任何溫度自發恒 + 任何溫度均不自發 低T+高T- 低T非自發 高T 自發 低T-高T+ 低T 自發 高T非自發 思考4：HTS判據是否適于任何條件下的反應？HTS判據只能用于溫度和壓強一定的條件下的反應，不能用于其他條件下(如溫度、體積一定)的反應。思考5：能自發進行的反應一定能實際發生嗎？ 不一定。判據指出的僅僅是在一定條件下:化學反應自發進行的趨勢，是否實際發生，還要考慮化學反應的快慢問題。10 例6 試判斷用于汽車凈化的一個反應2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)在298 K、100 kPa下能否自發進行？已知：在298 K、100 kPa下該反應的H-113.0 kJmol1，S-145.3 Jmol1K1。 例7 下列反應中，在高溫下不能自發進行的是( )A CO(g)= C(s)1/2 O2(g) B 2N2O5(g)= 4NO2(g)O2(g)C (NH4)2CO3(s)= NH4HCO3(s)NH3(g)D MgCO3(s) = MgO(s)CO2(g) 例4實驗證明，多數能自發進行的反應都是放熱