《化学平衡—化学平衡常数》课件(二)
《化学平衡—化学平衡常数》课件(二)
一、化学平衡常数概念
1. 定义：化学平衡常数（Equilibrium Constant，简称 K）是一个描述化学平衡状态的无量纲量，它是反应物浓度与生成物浓度的比值的稳定值。
2. 表达式：对于一般反应 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] 分别表示反应物 A、B 和生成物 C、D 的平衡浓度。
3. 特点：
（1）平衡常数只与温度有关，与反应物浓度无关。
（2）平衡常数越大，表示生成物浓度相对较大，反应进行得越彻底。
二、化学平衡常数的计算
1. 知识储备：
（1）熟悉化学反应方程式。
（2）掌握反应物和生成物的初始浓度。
（3）了解平衡时反应物和生成物的浓度变化。
2. 计算方法：
（1）利用实验数据计算平衡常数。
（2）利用标准生成焓、标准熵和标准反应焓计算平衡常数。
3. 举例：
（1）对于反应：2H2(g) + O2(g) ⇌ 2H2O(g)
已知：H2、O2 和 H2O 的初始浓度分别为 0.1 mol/L、0.2 mol/L 和 0 mol/L，平衡时分别为 0.05 mol/L、0.1 mol/L 和 0.1 mol/L。
计算：K = [H2O]^2 / [H2]^2 [O2] = (0.1)^2 / (0.05)^2 * 0.1 = 4
（2）对于反应：N2(g) + 3H2(g) ⇌ 2NH3(g)
已知：N2、H2 和 NH3 的标准生成焓分别为 0、0 和 -46.1 kJ/mol。
计算：K = exp[-ΔH° / (R * T)]，其中 ΔH° 为反应的标准焓变，R 为气体常数，T 为温度。
K = exp[-(2 * -46.1) / (8.31 * 298)] ≈ 6.5 × 10^4
三、化学平衡常数与反应方向
1. 判断反应方向：
根据平衡常数 K，可以判断反应在给定条件下是向生成物方向进行还是向反应物方向进行。
（1）K > 1，反应向生成物方向进行。
（2）K = 1，反应处于平衡状态。
（3）K < 1，反应向反应物方向进行。
2. 实例分析：
（1）对于反应：2NO2(g) ⇌ N2O4(g)
已知：K = 4，分析反应方向。
结论：反应向生成物 N2O4 方向进行。
（2）对于反应：H2(g) + I2(g) ⇌ 2HI(g)
已知：K = 0.15，分析反应方向。
结论：反应向反应物 H2 和 I2 方向进行。
四、化学平衡常数与反应条件
1. 温度对平衡常数的影响：
（1）升高温度，平衡常数增大，反应向生成物方向进行。
（2）降低温度，平衡常数减小，反应向反应物方向进行。
2. 压力对平衡常数的影响：
对于气体反应，改变压力会影响平衡常数。
（1）增加压力，平衡常数增大，反应向生成物方向进行。
（2）减小压力，平衡常数减小，反应向反应物方向进行。
五、总结
1. 化学平衡常数是描述化学平衡状态的无量纲量，与反应物浓度无关，只与温度有关。
2. 化学平衡常数可以通过实验数据、标准生成焓、标准熵和标准反应焓进行计算。
3. 根据化学平衡常数，可以判断反应在给定条件下的进行方向。
4. 温度和压力对化学平衡常数有影响，可以通过改变这些条件来调整反应的平衡位置。
以上内容仅供参考，实际教学过程中可根据学生实际情况进行调整和拓展。希望对您有所帮助！
