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1、2-2-3 2-2-3 化学平衡常数化学平衡常数n【交流与讨论交流与讨论】我们知道，在一定条件下我们知道，在一定条件下的可逆反应存在化学平衡状态。那么，当的可逆反应存在化学平衡状态。那么，当达到化学平衡状态时，究竟有多少反应物达到化学平衡状态时，究竟有多少反应物转化成了生成物，平衡体系中各物质的物转化成了生成物，平衡体系中各物质的物质的量浓度之间是否有一定的关系？请大质的量浓度之间是否有一定的关系？请大家完成家完成 P29页图表。页图表。 n通过计算同学们是否发现什么规律？其通过计算同学们是否发现什么规律？其中浓度的指数与化学方程式有何关系？中浓度的指数与化学方程式有何关系？一、化学一、化学平
2、衡常数平衡常数 1.1.定义：定义：在在一定温度一定温度下，当一个可逆反应达到下，当一个可逆反应达到平衡平衡时时，生成物浓度生成物浓度系数次方之积系数次方之积与反应物浓与反应物浓度系数次方之积的比值是一个度系数次方之积的比值是一个常数常数，这个常数这个常数就是该反应的化学平衡常数，用符号就是该反应的化学平衡常数，用符号K K表示。表示。2.2.2.2.表达式表达式表达式表达式温度一定温度一定，K K为为定值定值。 Cr2O72- + H2O 2CrO42- + 2H+Fe3O4(s) + 4H2(g) 高温高温3Fe(s) + 4H2O(g) N2+3H2 2NH32NH3 N2+ 3H2 N
3、2 + H2 NH31232n根据平衡常数的定义，请大家写出下列可根据平衡常数的定义，请大家写出下列可逆反应的平衡常数表达式。逆反应的平衡常数表达式。n分析、总结平衡常数的使用条件和书分析、总结平衡常数的使用条件和书写平衡常数表达式的注意事项。写平衡常数表达式的注意事项。3. 3. 使用平衡常数应注意的问题使用平衡常数应注意的问题（1）必须指明温度，反应必须达到平衡状态。）必须指明温度，反应必须达到平衡状态。（2）平衡常数表示反应进行的程度，不表示反应的）平衡常数表示反应进行的程度，不表示反应的 快慢，即速率大，快慢，即速率大，K值不一定大。值不一定大。（3）在进行）在进行K值的计算时，固体不
4、作考虑，表达式值的计算时，固体不作考虑，表达式 中不需表达。中不需表达。如：如：一定温度下一定温度下Fe3O4(s) + 4H2(g) 高温高温3Fe(s) + 4H2O(g) 3.3.使用平衡常数应注意的问题使用平衡常数应注意的问题（4）在进行）在进行K值的计算时，稀溶液中的值的计算时，稀溶液中的H2O的的浓度可不表达。浓度可不表达。一定温度下一定温度下Cr2O72- + H2O 2CrO42- + 2H+如：如：（5）平衡常数的表达式与方程式的书写方式有关。）平衡常数的表达式与方程式的书写方式有关。K1 = 1/K2 = K323.3.使用平衡常数应注意的问题使用平衡常数应注意的问题例如，
5、在某温度下：例如，在某温度下：N2+3H2 2NH32NH3 N2+3H2 N2 + H2 NH31232平衡常数的数值大小可以平衡常数的数值大小可以判断反应进行的程度。判断反应进行的程度。4、平衡常数的意义、平衡常数的意义K K值越大，说明平衡体系中生成物所占值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，表示反应进行的程度越大，的比例越大，表示反应进行的程度越大，反应物转化率也越大。反应物转化率也越大。（2）利用）利用K，判断反应的热效应。，判断反应的热效应。若升高温度，若升高温度，K值增大，则正反应为值增大，则正反应为 热反应。热反应。若升高温度，若升高温度，K值减小，则正反应为值减小，则正
6、反应为 热反应。热反应。若降低温度，若降低温度，K值增大，则正反应为值增大，则正反应为 热反应。热反应。若降低温度，若降低温度，K值减小，则正反应为值减小，则正反应为 热反应。热反应。温 度623K698K763K平衡常数66.954.445.9例例2 不同温度时，反应：不同温度时，反应： 的浓度平衡常数与温度的关系如下：的浓度平衡常数与温度的关系如下：可以判断该可逆反应的正方向为可以判断该可逆反应的正方向为 热反应。热反应。放放吸吸放放放放吸吸（3）利用）利用K，判断可逆反应是否达平衡及反应进行的方向。，判断可逆反应是否达平衡及反应进行的方向。对于可逆反应，在一定温度的任意时刻，反应物的浓度
7、和生成物的浓度对于可逆反应，在一定温度的任意时刻，反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系：有如下关系： ，叫该反应在此刻的浓度商。，叫该反应在此刻的浓度商。Qc=K，反应达到平衡状态；，反应达到平衡状态；QcK，反应向逆方向进行。，反应向逆方向进行。例例3 高炉炼铁中发生的基本反应如下：高炉炼铁中发生的基本反应如下：其平衡常数可表达为：其平衡常数可表达为：K=c(CO2)/c(CO)，已知，已知1100，K=0.263。在相同温度下，测得某时刻炉中在相同温度下，测得某时刻炉中c(CO2)=0.025mol/L，c(CO)=0.1mol/L，在这种情况下该反应是否处于平衡状态，在这种情况下该反应是
8、否处于平衡状态 (填填“是是”或或“否否”)，此时化学反应向此时化学反应向 反应方向进行，其原因是反应方向进行，其原因是 。否否正正c(CO2)/c(CO)0.250.263，说明不是平衡状态，且向正反应方向进行，说明不是平衡状态，且向正反应方向进行 例例4 某温度下某温度下,在一容积可变的容器中反应在一容积可变的容器中反应 ,达到达到平衡平衡,A、B、C物质的量分别是物质的量分别是4mol,2mol,4mol。保持温度和压强不变。保持温度和压强不变,对对平衡混合物中三者的量做如下调整平衡混合物中三者的量做如下调整,可使平衡向正反应方向移动的是（可使平衡向正反应方向移动的是（ ）A.均减半均减
9、半 B.均加倍均加倍 C.均增加均增加1mol D.均减少均减少1molC（5）利用）利用K，可以解释，可以解释“增大一种反应物的浓度，能提高另一种反应物增大一种反应物的浓度，能提高另一种反应物 的转化率，而本身的转化率减小。的转化率，而本身的转化率减小。”（4）利用）利用K，求平衡时各组分的浓度和反应物的转化率。，求平衡时各组分的浓度和反应物的转化率。例例5 已知已知 ，800，K=1.0；求；求 恒温恒容体系中，用恒温恒容体系中，用c(CO)c(H2O)=11或或13开始，开始， 达达 达到平衡时达到平衡时CO和和H2O(g)的转化率。的转化率。 （6）利用）利用K，还可以轻松判断弱电解质
10、中微粒浓度之间的关系。，还可以轻松判断弱电解质中微粒浓度之间的关系。例例 6在室温下稀醋酸溶液中，在室温下稀醋酸溶液中，加加CH3COONa(s)后，后，c(CH3COO-)/c(CH3COOH)比值比值 ； 加水后，加水后， c(CH3COO-)/c(CH3COOH)比值比值 ； 加冰醋酸后，加冰醋酸后，c(CH3COO-)/c(CH3COOH)比值比值 。（填（填“增大增大”、“减小减小”或或“不变不变”）。）。 增大增大增大增大减小减小解析：解析：【小结小结】1.K值增大，反应值增大，反应正移正移，反应物转化率，反应物转化率增大增大；2.若温度升高，若温度升高，K值增大，则正反应为值增大
11、，则正反应为吸热吸热反应；反应；3.K是是温度温度函数，温度不变，函数，温度不变，K值不变，与浓度无关；值不变，与浓度无关；4.若某时刻浓度商若某时刻浓度商QcK，则，则未未达平衡状态。达平衡状态。二、计算平衡转化率二、计算平衡转化率A的转化率的转化率= 100%A的起始浓度的起始浓度-A的平衡浓度的平衡浓度 反应前反应前A的浓度的浓度转化的转化的A的物质的量的物质的量 反应前反应前A的物质的量的物质的量= 100% 转化的转化的A的浓度的浓度 反应前反应前A的浓度的浓度= 100% 反应物的转化率越大，反应进行的程度越大反应物的转化率越大，反应进行的程度越大【例【例1】某温度下，向某温度下，
12、向10L真空容器中注入真空容器中注入1.00 mol H2(g) 和和 1.00 mol I2(g)，反应，反应平衡后平衡后I2(g)的浓度为的浓度为0.020 0 molL-1。试。试求该温度下求该温度下 H2(g)+I2(g) 2HI(g)的的平衡常数。平衡常数。三、平衡常数和转化率的计算三、平衡常数和转化率的计算解：据题意可知，起始时解：据题意可知，起始时c(H2)=c(I2)=0.100molL-1，平衡时，平衡时c(H2)=c(I2)=0.0200molL-1，生成的，生成的c(HI) = 0.160molL-1H2(g) + I2(g) 2HI(g)起始时各物质的浓度起始时各物质的
13、浓度/mol/molL L-1-10.100 0.100 0变化的各物质的浓度变化的各物质的浓度/mol/molL L-1-1平衡时各物质的浓度平衡时各物质的浓度/mol/molL L-1-10.0800 0.0800 0.160 0.0200 0.0200 0.160 K =(0.160)2(0.0200)2= 64.0 c2(HI) c(H2) c(I2)=答：平衡常数为答：平衡常数为64.0。 【例例2】在一密闭容器中，在一密闭容器中，CO与与H2O混合混合加热到加热到800达到下列平衡：达到下列平衡：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) K=1.00若反应开始时若反应开始
14、时CO和和H2O的浓度分别为的浓度分别为0.200 molL-1 和和1.00molL-1，求达到平衡时，求达到平衡时CO转化为转化为CO2转化率是多少？转化率是多少？ c(平平)/molL-1 0.200x 1.00x x x 解得: x = 0.166解：设平衡时解：设平衡时CO2和和H2的浓度为的浓度为x molL-1K =x2(0.200x)(1.00x)CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g)c(始始) /molL-1 0.200 1.00 0 0c(变变)/molL-1 x x x x= 1.00c(CO2) c(H2) c(CO) c(H2O)= = 100%=
15、 83.0% 0.1660.200答:平衡时平衡时CO转化为转化为CO2转化率转化率是83.0% 。【练习练习 】1 1在某温度下，可逆反应在某温度下，可逆反应m m A + A + n n B B p p C + C + q q D D的平衡常数为的平衡常数为K K，下列说法正确，下列说法正确的是（的是（ ）A AK K越大，达到平衡时，反应进行的程度越大。越大，达到平衡时，反应进行的程度越大。B BK K越小，达到平衡时，反应物的转化率越大。越小，达到平衡时，反应物的转化率越大。C CK K随反应物浓度的改变而改变。随反应物浓度的改变而改变。D DK K随温度的改变而改变。随温度的改变而改变。E EK K越大，反应的速率越大。越大，反应的速率越大。 AD作业：课本第作业：课本第50页页“问题解决问题解决”补充：将充：将4mol SO2与与2molO2放入放入4L的密的密闭容器中，在一定条件下反容器中，在一定条件下反应达到平衡：达到平衡： 2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3(g) 测得平衡得平衡时混合物混合物总的物的物质的量的量为5mol，求：，求：（1）平衡）平衡时各物各物质的的浓度；度；（2）该温度下的平衡常数；温度下的平衡常数；（3）平衡）平衡时SO2的的转化率化率
