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第二章 化学反应速率与化学平衡
第二节 化学平衡
第二课时 化学平衡常数
学习目标
1.通过认识化学平衡常数的含义，学会根据化学反应书写化学平衡常数表达式。(证据推理与模型认知)
2.了解化学平衡常数的应用，会运用浓度商和化学平衡常数的相对大小判断反应方向。(证据推理与模型认知)
3.能够利用化学平衡常数进行简单的化学平衡计算，如计算物质的平衡浓度、转化率等。(变化观念与平衡思想)
新课导入
在一定条件下，当一个可逆反应达到平衡状态时，即该反应达到了该条件下的最大限度。
如何更加准确描述反应所进行的程度呢？
分析教材数据，计算平衡时 的数值，你能从中得到什么结论？
c2(HI)
c(H2) c(I2)
初始浓度（mol/L） 平衡浓度（mol/L） 平衡时
c (H2) c(I2) c (HI) c (H2) c(I2) c (HI) 1.197×10-2 6.944×10-3 0 5.617×10-3 5.936×10-4 1.270×10-2 48.37
1.228×10-2 9.964×10-3 0 3.841×10-3 1.524×10-3 1.687×10-2 48.62
1.201×10-2 8.403×10-3 0 4.580×10-3 9.733×10-4 1.486×10-2 49.54
0 0 1.520×10-2 1.696×10-3 1.696×10-3 1.181×10-2 48.49
0 0 1.287×10-2 1.433×10-3 1.433×10-3 1.000×10-2 48.70
0 0 3.777×10-2 4.213×10-3 4.213×10-3 2.934×10-2 48.50
平均值 48.70
课内探究
课内探究
通过分析实验数据得出：
(1)温度不变时，不管如何改变起始投料（投入反应物、投入生成物、改变各组分的浓度） 数值基本不变，是一个常数，用K表示；
c(H2) c(I2)
c2(HI)
(2)常数K与反应的起始浓度大小无关；
(3)常数K与正向建立还是逆向建立平衡无关，即与平衡建立的过程无关。
(4)常数K只与温度有关，与反应物或生成物的浓度变化无关。
大量实验事实表明：
可逆反应：mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)
当温度一定时，反应达到平衡状态后，各物质的物质的量浓度满足下面关系：
课内探究
K为定值
归纳总结
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化学平衡时，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，用符号K表示。
归纳总结
2. 表达式及单位：
对于一般的可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)
cp (C) ·cq (D)
cm (A)·c n (B)
K =
其中c为各组分的平衡浓度
浓度的单位为mol·L-1
当浓度的单位为 mol·L-1，称标准平衡常数
注：纯固体和纯液体浓度计为1，不列入平衡常数表达式
标准平衡常数不写单位
试写出下表中各反应的平衡常数表达式
化学反应 K表达式
N2(g)+3H2 (g) 2NH3(g)
2NH3(g) N2(g)+ 3H2(g)
Fe3O4(s) + 4H2(g)
3Fe(s) + 4H2O(g)
高温
Cr2O72-(aq) + H2O(l)
2CrO42- (aq) + 2H+ (aq)
互为倒数
学以致用
易错警示
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
（2）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，K值不一定大
（3）在进行K值的计算时，纯固体、纯液体不作考虑，表达式中不需表达
一定温度下
Fe3O4(s) + 4H2(g)
高温
3Fe(s) + 4H2O(g)
如：
（4）在进行K值的计算时，稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度也不必写在平衡关系式中。
一定温度下
易错警示
Cr2O72- (aq) + H2O（l）
2CrO42- (aq) + 2H+ (aq)
如：
非水溶液中的反应，如有水生成或有水参加反应，此时水的浓度不可视为常数，必须表示在平衡关系式中。如酒精和醋酸的液的反应。
C2H5OH+CH3COOH CH3 COOC2H5+H2O
易错警示
[C2H5OH][CH3COOH]
[CH3COOC2H5][H2O]
K=
（5）平衡常数的表达式与方程式的书写有关
某温度下
易错警示
K2=1/K1 K1=K32
2NH3 N2+3H2
N2+3H2 2NH3
1/2N2+3/2H2 NH3
化学方程式 化学平衡常数K
F2 + H2 2HF 6.5×1095
Cl2 + H2 2HCl 2.57×1033
Br2 + H2 2HBr 1.91×1019
I2 + H2 2HI 8.67×102
利用上表结合已有知识，谈谈对化学平衡常数有什么新认识的？
课内探究
化学平衡常数是表明化学反应限度的一个特征值，化学平衡常数越大，则反应进行的程度越大。一般当K>105 时，该反应进行得基本完全 。
【活动探究1】25℃时反应体系X2 (g)＋H2 (g) 2HX (g)对应的K
时刻 c（N2） c（H2） c（NH3） 反应进行方向
t1 2mol/L 6mol/L 6mol/L
t2 4mol/L 12mol/L 1mol/L
课内探究
t1时刻：
c(N2) c 3(H2 )
c2(NH3)
=
62
2×6 3
> 7.32×10-3
t2时刻：
c2(NH3)
c(N2) c 3(H2 )
=
12
4×12 3
< 7.32×10-3
逆反应方向
正反应方向
已知在某温度， K=7.32×10-3 ，下表为某时刻各物质的浓度值， 通过计算判断在此时刻可逆反应移动的方向。
【活动探究2】
N2+3H2 2NH3
归纳总结
二、化学平衡常数的应用
1. 判断反应进行的程度
（1）对给定的反应来说，K值越大，反应程度越大，转化率越高；反之则转化率越低。
（2）一般：K ＞105，认为正反应进行得较完全
K ＜10-5 ， 认为 正反应很难进行（逆反应较完全）
10-5 ≤ K ≤ 105 ，认为是可逆反应
归纳总结
2.判断反应进行的方向
如某温度下，可逆反应 mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)平衡常数 为K，若某时刻时，反应物和生成物的浓度关系如下：
任何状态的
称浓度商（Q）
则：
Q＝K ，v（正）＝ v（逆），反应处于平衡状态
Q＜K ，v（正）＞v（逆），反应向正方向进行
Q＞K ，v（正）＜v（逆），反应向逆方向进行
2.对于常温下的反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)，若已知反应物的起始浓度和常温下的平衡常数，可不可以计算平衡时反应物的转化率
思考与讨论
不一定；在一定温度下，对于一个反应可以通过改变外界条件增大反应物的转化率，但因温度不变，平衡常数也不变。
可以；可根据反应物的起始浓度和平衡常数计算平衡时的
浓度，然后根据反应物的变化量可求出其转化率。
1.反应物的转化率增大，平衡常数一定增大吗
K=
c2(HI)
c(H2) c(I2)
= 0.25
解：(1)根据题意有:
H2 + I2 2HI
c(始)/mol .L-1
0
0.010
0.010
0.0040
0.0020
0.0040
c(平)/mol .L-1
0.0080
0.0080
例1：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(H2)=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。
课内探究
0.0020
c(转)/mol .L-1
解: (2)设H2的消耗浓度为x mol/L
K=
c2(HI)
c(H2) c(I2)
= 0.25
=
(2x)2
(0.020-x)2
x=0.0040
c(H2)= c(I2)=0.016mol/L c(HI)=0.0080mol/L
H2 + I2 2HI
c(始)/mol .L-1
0.020
0.020
0
0.020-x
c(平)/mol .L-1
2x
0.020-x
x
x
2x
c(转)/mol .L-1
课内探究
例2：在容积不变的密闭容器中，将2.0 mol CO与10 mol H2O混合加热到830℃，达到下列平衡：
CO(g)+H2O CO2(g)+H2(g)
此时该反应的K为1.0。求达到平衡时CO转化为CO2的转化率。
课内探究
解：设达到平衡时CO转化为CO2的物质的量为
x mol，容器的容积为y L。
CO(g)+ H2O(g) CO2(g) +H2(g)
起始浓度/mol L-1
变化浓度/mol L-1
平衡浓度/mol L-1
2.0/y
10/y
0
0
x/y
x/y
x/y
x/y
(2.0-x)/y
(10-x)/y
x/y
x/y
答:达到平衡时CO转化为CO2的转化率为83%。
K=
c(CO2) c(H2)
c(H2O) c(CO2)
1.有关化学平衡计算的基本模式——“三段式法”
起始: a b 0 0
三、与平衡常数有关的计算
归纳总结
　　mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)
转化: mx nx px qx
平衡: a-mx b-nx px qx
(1)转化量与化学方程式中各物质的计量数成比例。
(2)这里a、b可指物质的量浓度等。
2.平衡转化率
用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观，常用平衡转化率α 来表示反应限度。
对于可逆反应: mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g)
反应物A的平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：
归纳总结
课堂小结
化学平衡常数
表达式：
决定因素：化学反应本身和温度
应用
判断化学反应可能进行的程度(即反应限度)
对于反应：
mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)
判断可逆反应进行的方向
求反应物的转化率和各物质的平衡浓度
Q＝K 时，处于平衡状态
Q＞K 时，逆向进行
Q＜K 时，正向进行
谢 谢

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