一、化學平衡常數

1．概念

在一定溫度下，當一個可逆反應達到化學平衡時，

生成物

與

反應物濃度的比值是一個常數，稱為化學平衡常數，用符號K表示。

2．意義及影響因素

(1)K值越大，反應物的轉化率越大，正反應進行的程度越大(當K>105時，該反應進行基本完全)。

(2)K只受溫度影響。

(3)化學平衡常數指的是某一具體反應的平衡常數。

3．應用

(1)判斷可逆反應進行的程度。

一般來說，一定溫度下的一個具體的可逆反應：平衡常數值越大，反應進行程度越大

(2)判斷反應的熱效應。

若升高溫度，K值增大，則正反應為吸熱反應；若升高溫度，K值減小，則正反應為放熱反應。

(3)計算平衡體系中的相關量。

根據相同溫度下，同一反應的平衡常數不變，計算反應物或生成物的濃度、轉化率等。

例1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。

(1)平衡常數表達式中，可以是物質的任一濃度。(×)

(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)平衡常數和轉化率都能體現可逆反應進行的程度。(√)

(6)化學平衡常數只受溫度的影響，升高溫度，化學平衡常數的變化取決于該反應的反應熱。(√)

(7)對于一個可逆反應，化學計量數不同，化學平衡常數的表達式及數值也不同。(√)

二、有關化學平衡常數的計算——起變平“三段式”

如mA(g)＋nB(g)

pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物質的量濃度分別為amol·L-1、bmol·L-1，達到平衡后消耗A的物質的量濃度為mxmol·L-1。

mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)

c始/(mol·L-1)

a

b

0

0

c變/(mol·L-1)

mx

nx

px

qx

c平/(mol·L-1)

a-mx

b-nx

px

qx

則K＝(px)p·(qx)q(a-mx)m·(b-nx)n。

例2．(化學平衡常數的應用)(2020·合肥高三模擬)在體積為1L的密閉容器中，進行如下化學反應：CO2(g)＋H2(g)

CO(g)＋H2O(g)，化學平衡常數K與溫度T的關系如下表：T/℃70080085010001200K0.60.91.01.72.6回答下列問題：

(1)升高溫度，化學平衡向

(填“正反應”或“逆反應”)方向移動。

(2)若某溫度下，平衡濃度符合下列關系：c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，此時的溫度為

；在此溫度下，若該容器中含有1molCO2、1.2molH2、0.75molCO、1.5molH2O，則此時反應所處的狀態為

(填“向正反應方向進行”“向逆反應方向進行”或“平衡狀態”)。

答案：(1)正反應(2)850℃向正反應方向進行

三、等效平衡

1、等效平衡含義：在一定條件(恒溫恒容或恒溫恒壓)下，同一可逆反應體系，不管是從正反應開始，還是從逆反應開始，還是正、逆反應同時投料，達到化學平衡狀態時，任何相同組分的百分含量(質量分數、物質的量分數、體積分數等)均相同。

2、三類等效平衡

I．恒溫恒容條件下反應前后體積改變的反應

判斷方法：經極限轉化后兩組數據全等即等效。

例如：2SO2(g)＋O2(g)

2SO3(g)

①

2mol

1mol

0

②

0

0

2mol

③

0.5mol

0.25mol

1.5mol

④

amol

bmol

cmol

II．恒溫恒容條件下反應前后體積不變的反應

判斷方法：恒溫恒容，只要經極限轉化后兩組數據成比即等效，因為壓強改變對該類反應的化學平衡無影響。

例如：H2(g)＋I2(g)

2HI(g)

①

1mol

1mol

0

②

2mol

2mol

1mol

③

amol

amol

cmol

III．恒溫恒壓條件下反應前后體積改變的反應

判斷方法：經極限轉化后兩組數據成比即等效。

例如：2SO2(g)＋O2(g)

2SO3(g)

①

2mol

1mol

0

②

1mol

0.5mol

2mol

③

amol

bmol

cmol

其中③中a、b、c三者關系只要滿足滿足a＝2b，c≥0時，即與①③平衡等效。

例3．(恒溫恒容下的等效平衡)向一固定體積的密閉容器中通入amolN2O4氣體，在密閉器內發生反應：N2O4(g)2NO2(g)，達到平衡時再通入amolN2O4氣體，再次達到平衡時，與第一次達平衡時相比，N2O4的轉化率(C)

A．不變B．增大C．減小D．無法判斷

解析:虛擬“中間態”法構建等效平衡

1．構建恒溫恒容平衡思維模式

新平衡狀態可認為是兩個原平衡狀態簡單的疊加并壓縮而成，相當于增大壓強。

2．構建恒溫恒壓平衡思維模式(以氣體物質的量增加的反應為例，見圖示)

新平衡狀態可以認為是兩個原平衡狀態簡單的疊加，壓強不變，平衡不移動。

該題目為恒溫恒容條件下，投料等比增加相當于增大壓強，增大壓強平衡逆向移動，N2O4的轉化率減小。選C。

例4．(恒溫恒容下的等效平衡)在溫度、容積相同的3個密閉容器中，按不同方式投入反應物，保持恒溫、恒容，測得反應達到平衡時的有關數據如下：

[已知N2(g)＋3H2(g)

2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol-1]容器甲乙丙反應物投入量1molN2、3molH22molNH34molNH3NH3的濃度/(mol·L-1)c1c2c3反應的能量變化放出akJ吸收bkJ吸收ckJ體系壓強/Pap1p2p3反應物轉化率α1α2α3下列說法正確的是

(B)

A．2c1>c3

B．a＋b＝92.4

C．2p2

D．α1＋α3>1

四、反饋與評價

例6、[2014·四川卷]在10L恒容密閉容器中充入X(g)和Y(g)，發生反應X(g)＋Y(g)

M(g)＋N(g)，所得實驗數據如下表：實驗編號溫度/℃起始時物質的量/mol平衡時物質的量/moln(X)n(Y)n(M)①7000.400.100.090②8000.100.400.080③8000.200.30a④9000.100.15b下列說法正確的是(C)

A．實驗①中，若5min時測得n(M)＝0.050mol，則0至5min時間內，用N表示的平均反應速率v(N)＝1.0×10－2mol·L－1·min－1

B．實驗②中，該反應的平衡常數K＝2.0

C．實驗③中，達到平衡時，X的轉化率為60%

D．實驗④中，達到平衡時，b>0.060

【解析】B、實驗②中，平衡時M的濃度是0.0080mol/L，則同時生成的N的濃度是0.0080mol/L，消耗X與Y的濃度均是0.0080mol/L，因此平衡時X和Y的濃度分別為0.01mol/L-0.0080mol/L＝0.002mol/L，0.04mol/L-0.0080mol/L＝0.032mol/L，代入數據解得此反應的平衡常數K＝1，B不正確；

【解析】C、根據反應的化學方程式可知，如果X的轉化率為60%，則

X(g)

＋

Y(g)

M(g)

＋

N(g)

起始濃度（mol/）0.020

0.030

0

0

轉化濃度（mol/L）a