第三節(jié)化學(xué)平衡常數(shù)

1正反應(yīng)方向減弱反應(yīng)物濃度增大的趨勢正反應(yīng)方向吸熱反應(yīng)的方向氣體分子數(shù)增大的方向減弱生成物濃度減小的趨勢減弱溫度升高的趨勢減弱壓強降低的趨勢復(fù)習(xí)：1．何為“勒夏特列原理”，請舉例說明。2復(fù)習(xí)：注意：①是“減弱”這種改變，不是“消除”這種改變②勒夏特列原理適用于任何動態(tài)平衡體系（如：溶解平衡、電離平衡等），未平衡狀態(tài)不能用此來分析3【閱讀思考】

以氫氣和碘蒸氣的反應(yīng)為例，分析課本29頁表及《學(xué)評》56頁表，

根據(jù)表中的數(shù)據(jù)計算出平衡時的值，并分析其中規(guī)律。c2(HI)c(H2)·c(I2)

通過分析實驗數(shù)據(jù)得出：(1)溫度不變時，的值為

,用

表示，

(2)常數(shù)K與反應(yīng)的起始濃度大小

；(3)常數(shù)K與正向建立還是逆向建立平衡

，即與平衡建立的過程

。(4)溫度變化時，K值

。c2(HI)c(H2)·c(I2)

無關(guān)無關(guān)無關(guān)K發(fā)生改變常數(shù)457.6℃時，K=48.74；425.6℃時，K=54.24

對其它平衡體系數(shù)據(jù)進行分析，都有類似的關(guān)系。cp(C)·cq(D)

cm(A)·cn(B)K=1、定義：在一定溫度時，當一個可逆反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時，生成物平衡濃度的冪之積與反應(yīng)物平衡濃度的冪之積的比值是一個常數(shù)，這個常數(shù)稱為化學(xué)平衡常數(shù)。四、化學(xué)平衡常數(shù)(K)對于反應(yīng):mA+nBpC+qD52.K的數(shù)學(xué)表達式：

對于反應(yīng):mA+nBpC+qD3.平衡常數(shù)的單位

當濃度的單位為mol·L-1，稱標準平衡常數(shù)，標準平衡常數(shù)不寫單位。

平衡常數(shù)的數(shù)學(xué)表達式:cp(C)·cq(D)

cm(A)·cn(B)K=練習(xí)：寫出《學(xué)評》P55學(xué)生活動8中的平衡常數(shù)表達式，小結(jié)書寫原則。64.書寫平衡常數(shù)表達式的規(guī)則K=c(CO2)

（1）如果反應(yīng)中有固體和純液體參加，它們的濃度不應(yīng)寫在平衡關(guān)系式中，因為它們的濃度是固定不變的，化學(xué)平衡關(guān)系式中只包括氣態(tài)物質(zhì)和溶液中各溶質(zhì)的濃度。對：③CaCO3(s)

CaO(s)+CO2(g)

對：CO2(g)+H2(g)

CO(g)+H2O(l)7

稀溶液中進行的反應(yīng)，如有水參加，水的濃度也不必寫在平衡關(guān)系式中，如：

⑩Cr2O72-+H2O

2CrO42-+2H+22又如：非水溶液中的反應(yīng)，如有水生成或有水參加反應(yīng)，此時水的濃度不可視為常數(shù)，必須表示在平衡關(guān)系式中。如酒精和醋酸的液相反應(yīng)C2H5OH+CH3COOHCH3COOC2H5+H2O8（2）同一化學(xué)反應(yīng)，可以用不同的化學(xué)反應(yīng)式來表示，每個化學(xué)方程式都有自己的平衡常數(shù)關(guān)系式及相應(yīng)的平衡常數(shù)。K22=K1

K1

K2，⑥N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

N2(g)+H2(g)NH3(g)例，某溫度時：⑧2NH3(g)N2(g)+3H2(g)K1

=K3

1=1.60105

=3.871029(1)平衡常數(shù)K只與溫度有關(guān)，與濃度無關(guān),由K隨溫度的變化可推斷正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱。

5.引入平衡常數(shù)K的意義例如：不同溫度時，反應(yīng):H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系如下：△溫度623K698K763K平衡常數(shù)66.954.445.9通過溫度變化時平衡常數(shù)大小的變化趨勢分析，可判斷上述反應(yīng)的正方向是

反應(yīng)。升溫，若K增大，正反應(yīng)為

熱反應(yīng)；

降溫，若K增大，正反應(yīng)為

熱反應(yīng)。吸放放熱10(2)從K值的大小，可推斷反應(yīng)進行的程度

K值越大，表示反應(yīng)進行的程度越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大；K值越小，表示反應(yīng)進行的程度越小，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越小。(3)反應(yīng)的平衡常數(shù)與反應(yīng)可能進行的程度

一般來說，反應(yīng)的平衡常數(shù)K≥105，認為正反應(yīng)進行得較完全；K≤10-5則認為這個反應(yīng)的正反應(yīng)很難進行(逆反應(yīng)較完全）。11

對于可逆反應(yīng):mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)(4)在某溫度下，某時刻反應(yīng)是否達平衡，可用該時刻產(chǎn)物的濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比Qc(即濃度商)與K比較大小來判斷。QC>k,未達平衡，,逆向進行QC=k,達平衡，,平衡不移動QC<k,未達平衡，,正向移動12（5）另外還有兩點必須指出：

①平衡常數(shù)數(shù)值的大小，只能大致告訴我們一個可逆反應(yīng)的正向反應(yīng)所進行的最大程度，并不能預(yù)示反應(yīng)達到平衡所需要的時間。如：2SO2(g)+O22SO3(g)

298K(常溫)時K很大，但速度太慢,幾乎不發(fā)生反應(yīng)，實際生產(chǎn)是在500℃左右進行。

②平衡常數(shù)極小的反應(yīng)，說明正反應(yīng)在該條件下不可能進行,如常溫:N2+O22NOK=10-30所以常溫下用此反應(yīng)固定氮氣是不可能的，沒有必要在該條件下進行試驗，以免浪費人力物力。13達到平衡后各物質(zhì)的濃度變化關(guān)系：（2）生成物：C平衡=C初始+△C（生成）

；

（3）各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化濃度之比等于它們在化學(xué)方程式中計量數(shù)之比。

如：△c(A):△c(B):△c(C):△c(D)=a:b:c:d（1）反應(yīng)物：C平衡=C初始－△C（消耗）；四、有關(guān)化學(xué)平衡常數(shù)的計算

對于反應(yīng):

aA+bBcC+dD也可以：△n(A):△n(B):△n(C):△n(D)=a:b:c:d14概念理解：平衡轉(zhuǎn)化率

用平衡常數(shù)來表示反應(yīng)的限度有時不夠直觀，常用平衡轉(zhuǎn)化率α來表示反應(yīng)限度。反應(yīng)物A的平衡轉(zhuǎn)化率可表示為：或：對于可逆反應(yīng):

mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)某反應(yīng)達到平衡時的轉(zhuǎn)化率一定是該條件下最大的。15【例題1】高爐煉鐵中發(fā)生的基本反應(yīng)如下:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)△H>0，已知在1100℃時，K=0.263。(1)溫度升高，化學(xué)平衡移動后達到新的平衡，高爐內(nèi)CO2和CO的體積比值

,平衡常數(shù)K值

。

(2)1100℃時，測得高爐中c(CO2)=0.025mol/L，c(CO)=0.1mol/L，在這種情況下,該反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)_____(填“是”或“否”)，此時化學(xué)反應(yīng)向

進行，其原因是。增大增大否正方向1、已知平衡濃度和K值，判斷是否平衡狀態(tài)16【例題2】（課本P29例題1

）在某溫度下,將H2(g)和I2(g)各0.1mol充入10L的密閉容器中,反應(yīng)達到平衡時c(H2)=0.008mol/L，求：(1)該反應(yīng)的平衡常數(shù)及轉(zhuǎn)化率(2)其它條件不變，若充入的H2和I2(g)各0.2mol,求達平衡時各物質(zhì)的平衡濃度及轉(zhuǎn)化率。2、已知起始和平衡濃度,求K和平衡時的轉(zhuǎn)化率17【解析】（1）起始時刻H2、I2濃度均為：0.1mol/10L=0.01mol/LH2、I2的轉(zhuǎn)化率：0.00200.00200.0040H2+I22HIc始mol/L

0.0100.0100

c平mol/L

0.00800.00800.0040△Cmol/L18（2）若c(H2)始=c(I2)始=0.2mol/10L=0.02mol/L設(shè)H2的消耗濃度x,則:解得：x=0.0040mol/L∴c(H2)平=c(I2)平=0.020-0.0040=

0.0160（mol/L）

c(HI)平=2×0.0040=0.0080（mol/L）H2+I22HIc始mol/L

0.020

0.0200c平mol/L

0.020-x0.020-x2x△cmol/Lxx2xH2、I2的轉(zhuǎn)化率：因為K不隨濃度發(fā)生變化，所以有：該例題的啟示：1、溫度不變，濃度改變時,K值不變。*2、其他條件不變，對反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)，若反應(yīng)2的濃度按反應(yīng)1的倍數(shù)比例增大，各反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率不變。19(1-x)(1-x)x2K==1

c(CO):c(H2O)=1:1時

CO+H2OCO2+H2

c起始mol/L

1100c轉(zhuǎn)化mol/L

xxxxc平衡mol/L

1-x1-xxx

解得

x=0.5

α(CO)=50%

α(H2O)=50%(1-x)(4-x)x2K==1

c(CO):c(H2O)=1:4時CO+H2OCO2+H2

c起始mol/L

1400c轉(zhuǎn)化mol/L

yyyyc平衡mol/L

1-y4-yyy解得

y=0.8α(CO)=80%

α(H2O)=20%3、已知K和起始濃度，求平衡濃度及轉(zhuǎn)化率課本P30例2【例3】已知CO(g)+H2O(g)CO2

(g)+H2

(g),800℃時K=1.0,若恒溫恒容體系中，用c(CO):c(H2O)=1:1或1:4開始，求達到平衡時CO和H2O(g)的轉(zhuǎn)化率。該題的啟示：在同一個反應(yīng)中，若增大一種反應(yīng)物R的濃度，能提高另一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，而R本身的轉(zhuǎn)化率一般減小。并非只有平衡才有轉(zhuǎn)化率，只是平衡時轉(zhuǎn)化率最大20【例4】反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)在一定條件下進行。設(shè)投入的N2為1mol,H2為3mol,在體積、溫度恒定的容器中反應(yīng),測得平衡時的壓強是原來的90%,求N2轉(zhuǎn)化率α1。溫度不變,再充入1molN2和3molH2,計算新平衡的N2轉(zhuǎn)化率α2。解析：N2+3H22NH3

n始mol13 0△nmola3a2an平mol1-a3-3a2a

(1-a)+(3-3a)+2a=4×90%a=0.2

21

N2+3H22NH3

n始mol

260△nmol

b3b2bn平mol

2-b6-3b2b

解得：b=0.61

α2=30.5%再充入1molN2和3molH2,可看作起始濃度加倍22該例題的啟示：

其他條件不變，對反應(yīng)前后氣體體積有變化的反應(yīng)，若反應(yīng)2的濃度按反應(yīng)1的倍數(shù)比例增大，各反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率會改變，因為氣體物質(zhì)的量的變化會引起壓強的改變，平衡會移動。與前面例2對比：