化学平衡常数一、化学平衡常数1、定义：在一定温度下,当一个可逆反应达到平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数.这个常数就是该反应的化学平衡常数〔简称平衡常数〕,用 K表示2、表达式：对于一般的可逆反应：mA+nB pC+qd,当在一定温度下达到平衡时,K=cp·cq/cm·3、特点：K只受温度影响,与反应物或生成物的无关.4、意义：〔1〕平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度①K值越大,说明平衡体系中生成物所占比例越大.它的正向反应进行的程度越大,即该反应进行得越 完全,反应物的转化率越大.②K值越小,说明平衡体系中生成物所占比例越小,它的正向反应进行的程度越小,即该反应进行的程度越小,反应物的转化率越小.〔2〕一般当K＞105时,该反应进行得基本完全.5、反应的的转化率某个指定反应物的转化率=[指定反应物的起始浓度—指定反应物的平衡浓度]/指定反应物的起始浓度×100%二、使用化学平衡平衡常数应注意的事项1、化学平衡常数表达式：C+H2OCO+H2,K=c[CO]·c[ H2]/c[H2O] Fe2O3+3CO2Fe+3CO2,K= c3[CO2]/c3[CO][归纳小结]反应物或生成物中有固体或纯液体存在时,由于其浓度可看作"1",而不代入公式2、化学平衡常数表达式的书写①N2+3H22NH3 的平衡常数为 K1=c 2[NH3]/c[N2]×c3[H2],②1/2N2+3/2H2NH3 的平衡常数为 K2=c [NH3]/c1/2[N2]×c3/2[H2],③NH31/2N2+3/2H2 的平衡常数为 K3=c1/2[N2]×c3/2[H2] /c [NH3]；[问题思考]通过K1、K2 、K3的书写,它们的表达式相同吗？K2 与K3之间存在什么关系？不相同 K2 =1/K3书写平衡常数关系式的规则（１） 同一化学反应,可以用不同的化学反应式来表示,每个化学方程式都有自己的平衡 常数关系式与相应的平衡常数.（２） 化学平衡常数K的表达式与可逆反应的方程式书写形式有关.对于同一可逆反应,正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数,即：K正＝1/K逆.〔３〕如果反应中有固体和纯液体参加,它们的浓度不应写在平衡关系式中,因为它们的浓度是固定不变的,化学平衡关系式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度.三、化学平衡常数的应用1、判断正在进行的可逆反应是处于平衡状态与反应向何方向进行：对于可逆反应：mA+nBpC+qD,在一定的温度下的任意时刻,反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系： ,Qc是该反应的浓度商.Qc＜K ,未达到平衡,反应向正反应方向进行,Qc＝K ,反应处于平衡状态Qc＞K ,未达到平衡,反应向逆反应方向进行[温馨提示]化学平衡常数〔K〕与浓度商〔Qc〕的表达式相同,但在表达式中各物质的浓度不同,K值中各物质的浓度必须是平衡状态下的浓度,而Qc值中是在任一时刻的浓度.2、利用Ｋ可判断反应的热效应若升高温度,Ｋ值增大,则正反应为反应<填"吸热"或"放热">.若升高温度,Ｋ值减小,则正反应为反应<填"吸热"或"放热">.[问题思考]不同温度时,反应:H2+I2 2HI,的浓度平衡常数与温度的关系如下：温度623698763化学平衡常数66.954.445.9根据平衡常数随温度的大小变化趋势,可以判断上述可逆反应的正方向是放热反应四、化学平衡常数相关的计算：1、平衡转化率：mA+nBpC+qD反应物A的平衡转化率可表示：2、"三段式"分析法：mA+nBpC+qD起始量： a b 0 0变化量： mx nx px qx平衡量： a-mx b-nx px qx对于反应物：n<平>=n<始>-n<变>对于生成物：n<平>=n<始>+n<变>1、考查化学平衡常数的应用例1、在某温度下,在一容积不变的容器中,反应2A＋B 2C达到平衡时,A、B和C的物质的量分别为4mol、2mol和4mol,保持温度和体积不变,对平衡混合物中三者的物质的量做如下调整,试用平衡常数分析平衡移动的方向. A．均减半 B．均加倍 C．均增加1mol D．均减少1mol解析：温度不变,化学平衡常数为定值.设容器体积为V,则 K＝<4/V>2/[<4/V>2·2/V]＝V/2选项应用分析二者关系向何方向移动AQ＝<2/V>2/[<2/V>2·1/V]＝V＞V/2,Q＞K平衡向逆反应方向移动BQ＝<8/V>2/[<8/V>2·4/V]＝V/4＜V/2Q＜K平衡向正反应方向移动CQ＝<5/V>2/[<5/V>2·3/V]＝V/3＜V/2Q＜K平衡向正反应方向移动DQ＝<3/V>2/[<3/V>2·1/V]＝V＞V/2Q＞K平衡向逆反应方向移动2、考查化学平衡常数与转化率的计算例1、已知一氧化碳与水蒸气的反应为CO + H2O CO2 + H2在427℃时的平衡常数是9.4.如果反应开始时,一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.01mol/L,计算一氧化碳在此反应条件下的转化率.解析：设CO的消耗浓度为xCO + H2O CO2 + H2起始浓度： 0.01 0.01 0 0 平衡时浓度：0.01-x 0.01-x x x根据K=c ·c /c ·c,x2/<0.01-x>2=9.4 得X=0.00754故CO的转化率为0.00754/0.01×100%=75.4%[特别提醒]当温度一定时,对于一个可逆反应,化学平衡常数虽然相同,但不同的反应物的平衡转化率可能不同.不能脱离具体的反应物谈平衡转化率.例2、对于反应2SO2+ O2 2SO3 ,若在一定温度下,将初始浓度为0.4mol/L的SO2和1.0mol /LO2混合注入一密闭容器中,当达到平衡状态时,测得容器中SO2的转化率为80%,试求在该温度下,〔1〕此反应的平衡常数〔2〕求SO2、O2、 SO3的平衡浓度.解：由题意可得：2SO2 + O2 2SO3起始浓度: 0.4 1.0 0 转化浓度: 0.4 ×80％ 0.16 0.32平衡时浓度：0.08 0.84 0.32则K=c2/c2·c=1.9,平衡时的浓度：c[SO2]= 0.08mol /L, c[O2]= 0.84mol /L , c[SO3]= 0.32mol /L.例3．在某温度下,将H2和I2各0.10mol的气态混合物充入 10L的密闭容器中,充分反应,达到平衡后,测得C=0.0080mol/L.<1>求该反应的平衡常数<2>在上述温度下,该容器中若通入H2和I2蒸汽各0.20mol.试求达到化学平衡状态时各物质的浓度.[方法规律]解化学平衡计算题的一般思路：先列出化学反应中各物质的"起始量、转化量、平衡量"<三段式>,然后根据实际情况进行假设、求算.一般来说,物质的转化率经常作为一个中间参量,它是计算化学平衡常数和物质平衡浓度的桥梁.〖达标检测〗1． 在25℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表：物质XYZ初始浓度/mol·L-10.10.20平衡浓度/mol·L-10.050.050.1下列说法错误的是〔 〕A．反应达到平衡时,X的转化率为50％B．反应可表示为X+3Y2Z,其平衡常数为1600C增大浓度使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大D．改变温度可以改变此反应的平衡常数2．氨在国民经济中占有重要的地位,请参与下列探究.〔1〕已知在400℃时,N2+ 3H22NH3△H＜0的K1=0.5400℃时,在0.5L的反应容器中进行合成氨反应,一段时间后,测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2mol、1mol、2mol,则此时反应V正V逆〔填：＞、＜、＝不能确定〕.〔2〕已知反应：CO+2H2 CH3OH △H＜0该反应在一定条件下达到平衡后,在保证H2浓度不变的情况下,增大容器的体积,试根据平衡常数,判断平衡_____________A．向正反应方向移动 B．向逆反应方向移动 C不移动3．在一定温度下,反应1/2H2+ 1/2X2 HX的平衡常数为10.若将1．0mol的HX通入体积为1．0L的密闭容器中,在该温度时HX达到平衡时的转化率为多少?4．关于平衡常数,下列说法不正确的是A.平衡常数不随反应物或生成物的浓度的改变而改变B.平衡常数随温度的改变而改变C.平衡常数随压强的改变而改变D.使用催化剂能使平衡常数增大5. 已知下列气体反应〔在一定温度下〕反应Ⅰ∶A B 平衡常数为 Kp〔1〕反应Ⅱ∶B+C D 平衡常数为 Kp〔2〕,则反应A+C D的 Kp为A．Kp〔1〕/Kp〔2〕 B．Kp〔2〕/Kp〔1〕C．Kp〔1〕·Kp〔2〕D.〔Kp〔1〕· Kp〔2〕〕26.在某温度时,在容积为1L的密闭容器内,把氮气和氢气两种气体混合,反应后生成氨气.实验测得,当达到平衡时,氮气和氢气的浓度各为2mol/L,生成氨气的浓度为3mol/L,求这个反应在该温度下的平衡常数和氮气、氢气在反应开始时的浓度.练习1、关于 C+H2OCO+H2的平衡常数书写形式,正确的是〔〕2、在某温度下,可逆反应m A + n B p C + q D的平衡常数为K,下列说法正确的是〔〕A．K越大,达到平衡时,反应进行的程度越大. B．K随反应物浓度的改变而改变.C．K越小,达到平衡时,反应物的转化率越大. D．K随温度的改变而改变.3、已知下列反应的平衡常数：①H2＋SH2S,K1；②S＋O2SO2,K2.则反应H2＋SO2O2＋H2S的平衡常数是< >A． K1＋K2B．K1－K2C．K1×K2D.4、在一定温度下,反应1/2H2+ 1/2X2HX的平衡常数为10.若将1.0mol的HX通入体积为1.0L的密闭容器中,在该温度时HX的最大分解率接近于〔 〕A. 5% B. 17% C. 25% D.33%5、。
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