第二章化學反應速率與化學平衡第二節

第二課時化學平衡常數學習目標1min1.認識化學平衡常數是表征反應限度的物理量，知道化學平衡常數的含義。2.了解濃度商和化學平衡常數的相對大小與反應方向間的聯系。自學指導

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××

平衡狀態的濃度×

吸熱反應，升高溫度，平衡常數增大。化學平衡常數只與溫度有關，溫度不變，平衡常數不變。教師點撥20min起始時各物質的濃度mol/L平衡時各物質的濃度mol/LH2I2HIH2I2HI1.197×10-26.944×10-305.617×10-35.936×10-41.270×10-248.371.228×10-29.964×10-303.841×10-31.524×10-31.687×10-248.621.201×10-28.403×10-304.580×10-39.733×10-41.486×10-249.54001.520×10-21.696×10-31.696×10-31.181×10-248.49001.287×10-21.433×10-31.433×10-31.000×10-248.70003.777×10-24.213×10-34.213×10-32.934×10-248.50

平均值

48.702c(HI)c(H2)·c(I2)

在一定溫度下，化學平衡體系中反應物濃度與生成物濃度之間有什么關系呢？在457.6℃時，反應體系I2(g)+H2(g)2HI(g)中各物質的濃度如圖所示：2c(HI)c(H2)·c(I2)溫度（K）初始濃度（mol/L）平衡濃度（mol/L）平衡時c

(H2)c(I2)c

(HI)c

(H2)c(I2)c

(HI)698.60.010670.0119600.0018310.0031290.017670.011350.00904400.0035600.0012500.01559000.010690.0011410.0011410.00841798.60.011350.0090400.004560.001950.00859

000.016550.003390.003390.00977

000.012580.002580.002580.00742

54.498

54.618

54.329

8.2988.306

8.272I2(g)+H2(g)2HI(g)T/K=t/℃+273.15298K即25℃1.化學平衡狀態時濃度數據分析(1)溫度一定時，

為常數；(2)

與反應的起始濃度大小無關；(3)

與正向建立還是逆向建立平衡無關，即與平衡建立的過程無關。2.濃度商對于一般的可逆反應：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在任意時刻的，稱為

，常用

表示，即

書寫時不考慮單位。

濃度商Q3.化學平衡常數

在一定溫度下，當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，稱為化學平衡常數，簡稱平衡常數，用K

表示。即表達式

。書寫時不考慮單位。K=Q與K的關系：二者表達式相同，一個反應在任意時刻都能寫出濃度商，但只有平衡時的濃度商等于化學平衡常數。即K是Q在平衡時的特殊值。4.注意事項(1)化學平衡常數只與溫度有關,與反應物或生成物的濃度無關。(2)反應物或生成物中有固體或純液體存在時,由于其濃度可看作“1”而不代入公式。化學平衡關系式中只包括氣態物質和溶液中各溶質的濃度。如：Fe3O4(s)+4H2(g)

3Fe(s)+4H2O(g)

Cr2O72-(aq)+H2O(l)

2CrO42-(aq)+2H+(aq)高溫高溫(3)化學平衡常數是指某一具體反應的平衡常數。與化學方程式的書寫有關，若化學方程式中各物質的化學計量數成比例擴大或縮小,盡管是同一反應,平衡常數也會改變。如：N2+3H22NH32NH3N2+3H21/2N2+3/2H2NH3K1)H(c)N(c)NH(c23232=K2)NH(c)H(c)N(c32232=K3)H(c)N(c)NH(c//2232213=K1·K2=1②化學方程式計量數變為m倍，K變為m次冪①同一化學反應，正逆反應的平衡常數互為倒數K1=K32

③若干方程式相加(減)，則總反應的平衡常數等于分步平衡常數之乘積(商)例2:

①

C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)K1

②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K2

①－②C(s)+CO2(g)2CO(g)K=________K1K2例1:

①

2NO(g)+O2(g)2NO2

K1

②

2NO2(g)N2O4

K2

①+②

2NO(g)+O2(g)N2O4(g)K=_____K1K2n(A)n(B)VVmA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)(m+n=p+q)K=n(C)n(D)VVp[[]]q————————[[]]mn=n(C)n(D)

Vp+q

=n(A)n(B)

Vm+n

K=n(C)n(D)n(A)n(B)

pqpqmnmn④當m+n=p+q，反應前后氣體的總物質的量相等時，平衡常數可直接用物質的量來表示，與體積無關。即如：CO(g)+H2O(g)

CO2(g)+H2(g)K=n(CO2)?n(H2)n(CO)?n(H2O)

5.化學平衡常數的意義①判斷反應進行的程度(1)平衡常數的大小反映了化學反應進行的

(也叫

)。不能表示此溫度下反應速率快慢或反應是否容易發生。(2)K↑，說明平衡體系中生成物所占比例↑，正反應進行的程度↑，即反應進行得越

，反應物的轉化率越

，反之，K越↓，反應進行得越

，反應物的轉化率越

。(3)當K＞

時，該反應就進行的基本完全了。程度反應的限度完全不完全↑105↓②判斷反應進行的方向Q＜K，生成物含量___，反應向

方向進行Q＞K，生成物含量___，反應向

方向進行Q=K，反應達到___________正平衡狀態逆↓↑例題1：在某溫度下，將H2(g)和I2(g)各0.10mol混合物充入10L的密閉容器中，充分反應達到平衡時，測得c(H2)=0.0080mol/L。(1)計算該反應的平衡常數K=n(H2)?n(I2)n2(HI)=0.080×0.080(0.040)2=0.25(2)在上述溫度下，若起始時向該容器中通入H2(g)和I2(g)各0.20mol，求達到平衡時各物質的濃度。K=c(H2)?c(I2)(HI)c2=0.2510LK=c(H2)?c(I2)c2(HI)=0.25=(0.020-x)?(0.020-x)(2x)2x=0.0040平衡時

c(H2)=c(I2)=0.016mol/L、c(HI)=0.0080mol/L(3)在上述溫度下，若起始時向該容器中通入0.10molH2(g)和0.20molI2(g)，試計算H2、I2的轉化率，分別與(1)、(2)的轉化率[α(H2)=α(I2)=20%]比較，你能得出什么結論？K=c(H2)?c(I2)c2(HI)=0.25=(0.010-x)?(0.020-x)(2x)2x=0.0028，平衡時

α(H2)=28%，α(I2)=14%；結論：增加一個反應物的濃度，可以提高其他反應物的轉化率，而自身的轉化率降低。例題2：在容積不變的密閉容器中，將2.0molCO(g)與10molH2O加熱到830℃，達到下列平衡：此時該反應的K為1.0。求達平衡時CO的轉化率。K=n(CO)?n(H2O)n(CO2)?n(H2)=(2.0-x)?(10-x)x2=1.0CO(g)+H2O(g)

CO2(g)+H2(g)設達到平衡時CO轉化的物質的量為xmol化學平衡常數的