《化学反应的限度》时—化学平衡常数详解
1.4化学反应限度与化学平衡
影响平衡移动的因素： 影响平衡移动的因素： 反应的温度、 反应的温度、压力和物质的浓度等 1．浓度对化学平衡的影响
在一定温度T下 值不随浓度变化， 在一定温度 下，K值不随浓度变化，而反应商 值则随 值不随浓度变化 而反应商Q值则随 浓度不同而变化，导致体系的∆G发生变化 发生变化， 浓度不同而变化，导致体系的 发生变化，使反应进行的 方向发生变化。 比值即可判断化学平衡移动的方向。 方向发生变化。由Q/K比值即可判断化学平衡移动的方向。 比值即可判断化学平衡移动的方向
θ 2. K θ 与自由能 ∆r Gm 的关系
当体系平衡时， 当体系平衡时，∆r Gm = 0 ，反应商中各物质 以平衡浓度或平衡分压出现， 以平衡浓度或平衡分压出现，即成为标准平衡 常数 K θ ，
0 = ∆ r G + RTInK
θ m
θ
∆rGmӨ = -RTlnKӨ = -2.303RTlgKӨ
结论：在其它条件不变的情况下， 结论：在其它条件不变的情况下，增加反 应物浓度或减少生成物浓度， 应物浓度或减少生成物浓度，化学平衡向着正 反应方向移动， 反应方向移动，增加生成物浓度或减少反应物 的浓度，化学平衡向着逆反应的方向移动。 的浓度，化学平衡向着逆反应的方向移动。
Kc=x2/(0.02-x)2 =9
解得 转化率为
X=0 015mol·dm X=0.015mol dm– mol
3
=[H2] = [CO2]
0.015/0.02 = 0.75 015/ 0.67 0.50
如果K 如果Kc=4时，转化率为 如果K 如果Kc=1时，转化率为 其中有何规律？ 其中有何规律？
在可逆反应达到平衡时， 在可逆反应达到平衡时，生成物的浓度系数 次方的乘积与反应物的浓度系数次方的乘积之比， 次方的乘积与反应物的浓度系数次方的乘积之比， 在一定温度时是一个常数K 在一定温度时是一个常数K。 常数 在日常实验中，常用到的平衡常数是经验平 在日常实验中，常用到的平衡常数是经验平 经验 衡常数，而在热力学的讨论中， 衡常数，而在热力学的讨论中，最常用的则是标 准平衡常数
化学反应的平衡常数与解题技巧
化学反应的平衡常数与解题技巧化学反应的平衡常数是描述一个反应在化学平衡状态下达到的相对浓度的定量指标。
它对于了解反应的方向性和强弱有着重要的意义，对于解题和实际应用都具有指导作用。
本文将介绍化学反应的平衡常数的概念，以及在解题过程中应用的一些技巧。
一、平衡常数的概念平衡常数（K）是指在一定温度下，反应物和生成物浓度的乘积的比值。
对于一般的化学反应aA + bB ⇌ cC + dD，平衡常数的表达式为：K = [C]^c[D]^d / [A]^a[B]^b。
其中，[A]、[B]、[C]、[D]分别表示反应物A、B和生成物C、D的浓度。
平衡常数的大小决定了反应向前或向后进行的程度，数值越大说明反应向生成物方向进行得越充分，数值越小则反应偏向于反应物的形成。
二、平衡常数与解题技巧1. 判断反应的方向性根据平衡常数的大小，可以判断反应的方向性。
若K > 1，则表示反应向生成物方向进行；若K < 1，则反应向反应物方向进行；若K ≈ 1，则反应处于平衡状态。
这个技巧在解决题目时特别有用，可以帮助我们直观地判断反应的方向。
2. 影响平衡常数的因素平衡常数受到温度的影响。
对于可逆反应，随着温度的升高，平衡常数也会发生变化。
一般来说，温度升高，平衡常数增大，表明反应偏向产物；温度降低，平衡常数减小，反应偏向反应物。
掌握这一技巧可以帮助我们解答与温度相关的平衡常数问题。
3. 相关计算技巧在解决平衡常数相关问题时，有一些常用的计算技巧。
例如，当反应发生了等温压缩，反应物浓度增加，而生成物浓度减少，并且反应物和生成物的系数为整数的情况下，可通过提高方程式左侧或降低方程式右侧的系数来计算平衡常数的变化趋势。
这个技巧适用于解答多个反应物和生成物的平衡常数问题。
4. 应用化学平衡常数化学平衡常数的应用非常广泛。
在实际生活和工业生产中，通过调节反应条件，根据平衡常数来控制反应的方向和产物的生成量。
例如，制备氨的哈伯法就是通过恒定的温度和压力，使得平衡常数趋近于最大值，从而提高反应的产率。
《化学反应的限度》 讲义
《化学反应的限度》讲义一、什么是化学反应的限度在我们的日常生活中，化学反应无处不在。
从食物的消化到金属的腐蚀，从燃烧燃料获取能量到工业生产中的各种化学过程，化学反应都在发挥着重要的作用。
然而，并不是所有的化学反应都会进行到底，有些反应在一定条件下会达到一种平衡状态，此时反应物和生成物的浓度不再发生明显的变化，这就是化学反应的限度。
简单来说，化学反应的限度就是指在给定的条件下，一个化学反应能够达到的最大程度。
当反应达到限度时，反应物和生成物的量保持相对稳定，但反应并没有停止，而是正反应和逆反应仍在继续进行，只是它们的速率相等，使得各物质的浓度不再改变。
二、影响化学反应限度的因素1、反应物的浓度一般来说，增加反应物的浓度可以促使反应向正方向进行，从而提高生成物的产量。
这是因为浓度增大，单位体积内的反应物分子数量增多，分子之间相互碰撞的机会增加，反应速率也就加快。
但当反应达到限度后，再增加反应物的浓度，也无法进一步提高生成物的产量。
2、温度温度对化学反应限度的影响较为显著。
对于大多数反应，升高温度会使反应速率加快，同时也可能改变反应的限度。
这是因为温度升高，分子的运动速度加快，有效碰撞的几率增大。
而且，温度的变化还可能影响反应的热效应，从而改变平衡的位置。
3、压强对于有气体参与的反应，压强的改变可能会影响反应的限度。
增大压强，会使气体体积缩小，单位体积内气体分子的数量增加，从而促使反应向气体分子总数减少的方向进行。
但需要注意的是，压强的影响只有在反应前后气体分子总数发生变化的情况下才会明显体现出来。
4、催化剂催化剂能够显著地改变反应的速率，但它并不会改变反应的限度。
催化剂通过降低反应的活化能，使更多的分子能够具备足够的能量参与反应，从而加快反应的进行，但不会改变反应达到平衡时反应物和生成物的比例。
三、化学反应限度的相关概念1、化学平衡当一个化学反应达到限度时，就处于化学平衡状态。
在化学平衡状态下，正反应速率和逆反应速率相等，各物质的浓度保持不变。
2.2 化学反应限度和化学平衡
课堂练习6
已知反应： H2(g) + Br2(g) =2HBr(g) （ 1） （ 2）
其K1= 4.0×10-2，则同温下反应：
1/2H2(g) + 1/2Br2(g) = HBr(g)
其K2为：
(A) (4.0×10-2)-1 (C) 4.0×10-2 (B) 2.0×10-1 (D) (4.0×10-2)-1/2
eq eq eq
a
eq
b
K是量纲为1的量。
上标eq表示在 平衡状态下。
注意平衡常数 （1）平衡常数的物理意义：
平衡常数的大小可以表示反应进行的程度。 同一温度时，K值越大，反应向正方向（右） 进行的越彻底； （2）平衡常数的性质： K值不随浓度(分压)而变化，但受温度影响； （3）平衡常数表达式 ① 与反应方程式写法有关； ② 纯s、l ：不表示在方程式中； ③ 适用于一切平衡系统。
2.2 化学反应限度和化学平衡 2.2.1. 反应限度和平衡常数 1.反应限度 化学平衡的热力学标志 ：ΔG = 0 在一定温度条件下，可逆反应进行到一定程 度时，系统中反应物与生成物的浓度不再随时间 而改变，反应似乎已停止”. 化学平衡的动力学标志： （正 ） （逆） 化学平衡的特征：
①从客观上，系统的组成不再随时间而变。 ②化学平衡是动态平衡。 ③平衡组成与达到平衡的途径无关。
转化率
某反应物的转化率：
某反应物已转化的量 α 100% 某反应物初始的量
例2.6(参见p46)
（2.22）
2.2.3化学平衡移动及温度对平衡常数的影响
由于外界条件的改变而使可逆反 应从一种平衡状态向另一种平衡状
化学反应限度(化学平衡状态和平衡常数}
练习1：某温度下，在一固定容积的容器中进行如下反应： H2(g)+I2(g) ⇌2HI(g)，下列情况一定能说明反应已达到限 度的是 （ ） C A．压强不再随时间而改变时 B．气体的总质量不再改变时 C．混合气体中各组成成分的含量不再改变时 D．单位时间内每消耗1 mol I2，同时有2 mol HI生成时 练习2：在一定温度下，可逆反应x(g)+3Y(g)⇌2Z(g)达到 限度的标志是 （ AC ） A．Z的生成速率和Z的分解速率相等 B．单位时间内生成n mol X，同时生成3nmol Y C．压强不再变化 D．X、Y、Z的分子个数之比为1：3：2
达到平衡时，C（H2）=0.5mol/l C（HI）=4mol/l
此温度下反应①的平衡常数为
A、9 B、16 C、20 D、25
c(CO) c(H 2 O) （２）高温下某反应达到平衡平衡常数 K c(CO 2 ) c(H 2 )
恒容时，温度升高，H2浓度减小。下列说法正确的是 A．该反应的焓变为正值
1100℃时，测得高炉中C(CO )=0.025mol/L， 2 C(CO)=0.1mol/L，在这种情况下该反应是否处于平衡状 否 填“是”或“否”)，此时化学反应速率是 态_______( V正____V > 逆(填“>”、“<”或“=”) 。
(3)若降温至1000 ℃， K=0.250，正反应的△H______0 >
K=
(1-x)(1-x )
x2
=1
K=
解得
解得 x = 0.5 α(CO)= 50% α(H2O)= 50%
x = 0.8
(1-x)(4-x )
x2
=1
α(CO)= 80% α(H2O)= 20%
《化学反应的限度》 知识清单
《化学反应的限度》知识清单一、化学反应限度的概念在化学变化中，反应物不可能全部转化为生成物，存在着一个反应进行的程度问题，这就是化学反应的限度。
通俗地说，化学反应限度就是指在给定条件下，化学反应所能达到的最大程度。
当一个化学反应达到限度时，反应物和生成物的浓度不再发生变化，反应处于一种动态平衡状态。
二、化学反应限度的特征1、动态平衡化学反应达到限度时，反应并没有停止，而是正反应速率和逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度不再改变，但反应仍在不断进行。
2、条件一定化学反应的限度是在特定条件下（如温度、压强、浓度等）达到的。
当条件改变时，原来的平衡可能会被打破，从而建立新的平衡。
3、各物质浓度不变达到限度时，反应物和生成物的浓度不再随时间变化而变化，但它们的浓度不一定相等。
三、影响化学反应限度的因素1、浓度在其他条件不变的情况下，增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，平衡向正反应方向移动；减小反应物的浓度或增大生成物的浓度，平衡向逆反应方向移动。
例如，对于反应 A ＋ B ⇌ C ＋ D，如果增加 A 的浓度，那么反应会朝着生成 C 和 D 的方向进行，以消耗多余的 A。
2、温度升高温度，平衡向吸热反应方向移动；降低温度，平衡向放热反应方向移动。
因为温度的改变会影响反应的活化能和反应速率。
比如，对于一个吸热反应，升高温度会提供更多的能量，使反应更容易向正方向进行。
3、压强对于有气体参加的反应，增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动；减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动。
这是因为压强的改变会影响气体的浓度。
但需要注意的是，如果反应前后气体体积不变，压强的改变对平衡没有影响。
4、催化剂催化剂能够同等程度地改变正反应和逆反应的速率，所以使用催化剂不能改变反应的限度，但可以加快反应达到平衡的时间。
四、化学平衡常数化学平衡常数（K）是衡量化学反应限度的一个重要参数。
对于一个一般的化学反应：aA ＋ bB ⇌ cC ＋ dD，其平衡常数表达式为：K ＝ C^c × D^d ／ A^a × B^b其中，A、B、C、D分别表示各物质在平衡时的浓度。
化学反应的平衡常数与平衡条件
化学反应的平衡常数与平衡条件化学反应的平衡常数和平衡条件在化学研究和工业生产中扮演着重要的角色。
了解和应用这些概念，可以帮助我们预测反应的趋势和条件，优化反应条件，提高反应产率。
本文将从平衡常数和平衡条件的定义、计算方法以及对化学反应的影响等方面进行探讨。
一、平衡常数的定义和计算方法平衡常数（K）是描述在给定温度下反应物浓度与产物浓度之间的关系的数值。
对于一般的化学反应：aA + bB ⇌ cC + dD平衡常数的表达式是根据反应物和产物的浓度写出的，其表达式为：K = [C]^c [D]^d / [A]^a [B]^b其中，[A]、[B]、[C]、[D]分别表示A、B、C、D的浓度。
平衡常数的数值反映了化学反应体系在平衡状态下反应物和产物浓度之间的相对关系。
当K > 1时，反应体系偏向于生成产物；当K < 1时，反应体系偏向于生成反应物；当K ≈ 1时，反应体系反应物和产物浓度接近相等，处于平衡状态。
计算平衡常数需要知道反应物和产物的浓度值，可以通过实验测定或者通过其他方法进行计算。
在实际应用中，可以通过利用平衡常数来预测反应的趋势及最终达到的平衡状态。
二、平衡条件的影响因素平衡条件是指在给定温度下，反应体系达到平衡所需要满足的条件。
平衡条件受到三个主要因素的影响：浓度、温度和压力。
1. 浓度根据Le Chatelier原理，当反应体系中某一物质的浓度增加时，体系将倾向于减少该物质的浓度。
通过增加或减少反应物或产物的浓度，可以调节反应体系的平衡状态。
2. 温度温度对反应的速率和平衡位置都有影响。
根据Le Chatelier原理，当温度升高时，一般而言，反应是吸热的，平衡常数会增大；相反，当温度降低时，一般而言，反应是放热的，平衡常数会减小。
具体的影响与反应方程式中反应物和产物的反应热有关。
3. 压力压力对涉及气体反应的平衡条件具有重要影响。
当压力增加时，反应倾向于移动到排放气体分子较少的方向，以减少系统的压力。
化学反应的限度(化学平衡常数)
K 0.1468 1.664
298
333
0.050
0.050
0
0
0.02175
0.00488
0.05650
0.0901 [NO2] 2 [N2O4]
①该反应的平衡常数表达式
K=
②分析表中数据，判断K值随温度的变化关系？
0.01135
0.00904
0
0.00456
0.00195
0.00859
c (B)表示反应体系中物质B任意状态时的浓度； 0 0 0.01655 0.00339 0.00339 0.00977 ⑤ 798.6 (B)表示物质B的初始浓度； c0 0 0 0.01258 0.00258 0.00258 0.00742 ⑥ [B]表示物质B在化学平衡时的浓度
4、在一定体积的密闭容器中，进行如下反应： CO+H2O(g) CO2+H2 △H＜0。其化学平衡常数K 与温度T的关系如下表：
T(K) 700
K 0.6
800
0.9
830
1.0
1000 1200
1.7 K= 2.6
[CO2][H2] [CO][H2O]
①写出反应的平衡常数表达式 ; ② 某 温 度 下 ， 平 衡 浓 度 符 合 下 式 ： [ CO2]•[H2]=[CO] •[H2O]，试判断此时的温度为 830 K; ③若维持此温度不变，测得密闭容器中H2O(g)、CO2、 H2 的平衡浓度分别为1.8mol/L、1.2mol/L、1.2mol/L。 则CO平衡浓度为 0.8mol/L .
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由 K= 解得x数值 [H ] [CO ]
H2+CO2 转化率:
H2O(g)+CO不同反应物及相应
初始浓度(mol· L-1) [H2] [CO2] 平衡转化率(%) a(H2) a(CO2) 60.0 54.3 66.5 60.0 65.2 53.2
A B C
0.0100 0.0120 0.0080
K= [CO2]
写出下表中各反应的平衡常数表达式。 反应 1 1/2N2(g)+3/2H2(g) 2 N2(g)+3H2(g) NH3(g) K
1 2 3 2
单位
2NH3(g)
NH 3 (mol· L －1 ) － 1 N 2 H 2 NH 32 (mol· L －1 ) － 2 N 2 H 23
例2、(2007上海，25) 一定条件下,在体积为3L的密闭容器中,一氧化碳与氢 气反应生成甲醇(催化剂为Cu2O/ZnO)： CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)
甲 醇 的 物 质 的 量 (mol)
nA
300℃ 500℃
nB
o
tB
CH 3OH 2 CO H 2 , (1)反应达到平衡时,平衡常数表达式K=＿＿＿＿＿
0.0100 0.0100 0.0100
提高一种反应物的浓度可以增加另一种反应 物的转化率，而本身转化率降低。
例3、(2007山东,28) 二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料,但也是大气的主要 污染物。综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容这一。 (1)硫酸生产中,SO2催化氧化生成SO3: 2SO2(g)+O2 2SO3(g) 某温度下，SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所 示。 α 根据图示回答下列问题: 0.85 ①将2.0molSO2和1.0molO2置于 B 0.80 10L密闭容器中,反应达平衡后 A 体系总压强为0.10MPa.该反 应的平衡常数等于＿＿＿＿ ②平衡状态由A变到B时,平衡常 数K(A)＿＿K(B)(填“>”“<”或 0.10 0.50 p/MPa “=”)
在某温度下，某时刻反应是否达平衡， 可用该时刻浓度商Q与K比较大小来判断。
走近高考
例1、(2006上海,25) (1)化学平衡常数K表示可逆反应的进行程 化学反应进行的程度越大 , K 度,K值越大,表示＿＿＿＿＿＿ 值大小与温度的关系是温度升高,K值＿＿＿ 可能增大也可能减小 ＿＿＿ ＿＿。(填“一定增大”“一定减 小”或“可能增大也可能减小”)。 (后略)
第二节 化学反应的限度 第一课时
什么是化学平衡状态？
思考：N2(g)+3H2(g) 1.正逆反应速率相等 2.各物质含量不再改变 3.温度、压强、密度、平均摩尔质量等 2NH3(g)达到平衡的标志
一、化学平衡常数
I2(g) + H2(g)
起始时浓度mol/L 698.6K
c0 (H2) 1 0.01067 c0(I2) 0.01196 c0 (HI) 0
0.01134
0.007510
0
0.004565
0.0007378
0.01354
4
000.010Fra bibliotek90.001141
0.001141
0.008410
[ HI ]2 根据表中的数据计算出平衡时 的值，并分析其中规律。 [H 2 ] [I2 ]
730.6K
[ HI ]2 [H 2 ] [I2 ]
规律小结
×100%
A的初始浓度-A的平衡浓度 A的初始浓度
C0(A)-[A] ×100% = C0(A)
化学平衡计算格式——三段法 解：设H2转化的浓度为x. H2 + 起始浓度：0.01 转化浓度： x 平衡浓度：0.01-x
[H2O] [CO]
2 2
CO2 = H2O + CO 0.01 x 0.01-x 0 x x 0 x x
例4．(2008山东,14) c(CO ) c( H O) 高温下，某反应达到平衡，平衡常数＝ c(CO ) c(H ) 。 恒容时，温度升高，H2浓度减小。下列说法正确 的是 A．该反应是焓变为正值 B．恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小 C．升高温度，逆反应速率减小 D．该反应化学方程式为CO＋H2O CO2＋H2
平衡常数的大小反映了化学反应可能进行 的程度，平衡常数的数值越大，说明反应进 行得越完全。 一般说来，如果一个反应的平衡常数大于 105，通常认为反应可以进行得较完全；相反， 如果一个反应的平衡常数小于10－5，则认为 这个反应很难进行。
化学平衡常数的重要应用
•
C D a b A B
2HI(g)
平衡时浓度mol/L 698.6K
[H2] 0.001831 [I2] 0.003129 [HI] 0.01767
平衡时
序 号
[ HI ]2 [H 2 ] [I2 ]
54.5 54.6 54.4 54.3
2
0.01135
0.009044
0
0.003560
0.001250
0.01559
3
c
aA+bB
d
cC+dD
= K
浓度商
c c C c d D Q = a c A c b B
当Q=K时， 正 逆 反应为平衡状态，平衡不移动。 当Q＞K时， 正 逆 反应会逆向进行达到平衡。 当Q＜K时， 正 逆 反应要正向进行达到平衡。
通过分析实验数据得出： [ HI ] (1)温度相同时，达到化学平衡状态 [ H ] [ I ] 为一常数； (2)这个常数与反应的起始浓度大小无关；只和 温度有关，温度一定，平衡常数为定值。 (3)这个常数与正向建立还是逆向建立平衡无关
2 2 2
一、化学平衡常数 mA + nB
C
p
pC + qD
D q
K = Am Bn
定义： 在一定温度时，当一个可逆反应 达到平衡状态时，生成物平衡浓度的幂 之积与反应物平衡浓度的幂之积的比值 是一个常数，这个常数称为化学平衡常 数简称平衡常数。
书写平衡常数关系式规则一
如果反应中有固体和纯液体参加， 它们的浓度不应写在平衡关系式中， 因为它们的浓度是固定不变的，化学 平衡关系式中只包括气态物质和溶液 中各溶质的浓度。 如:CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)
2 2 2
催化剂 高温
6 AgCl(s)
Ag+(aq)+Cl －(aq)
L－1 )2 Ag Cl (mol·
注意：
同一个可逆反应，化学方程式书写方式不同， 平衡常数表达式就不同。 对于同一个反应，正反应和逆反应的平衡常数 互为倒数。
平衡常数的单位与化学方程式表示形式相对应。
学海无涯
平衡常数K的意义
L －1 ) 2 N 2H 23 (mol· NH 32
4
3 2NH3(g)
H2O(aq) 4 NH3·
N2(g)+3H2(g)
－1 mol· L NH 3 H 2O 5 FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g) CO 2 1 CO
NH4+(aq)+OH－(aq) NH OH
tA
时间(min)
减小 (填“增大”“减小”或“不 升高温度,K值 ＿＿＿ 变”)。 （后略）
我思故我在
• 对于一个反应，其平衡常数的表达 式是唯一的吗？平衡常数的表达式 与哪些因素有关？ • 对于一个反应，其正反应和逆反应 的平衡常数之间有什么关系？
二、平衡转化率：
aA+bB
a(A)=
cC+dD