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课时2　化学平衡常数
学习目标
1. 知道化学平衡常数的涵义及表示方法，能利用化学平衡常数进行简单的计算。
2. 能利用化学平衡常数和浓度商判断反应进行的方向。
活动方案
1. 下表所示为不同条件下，两个反应起始及平衡时各物质的物质的量。
在457.6 ℃时，从H2、I2或HI开始发生下列反应：H2(g)＋I2(g) 2HI(g)，平衡后得到以下实验数据：
起始浓度/(mol/L) 平衡浓度/(mol/L) 平衡浓度关系
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
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
在25 ℃时，从NO2或N2O4开始发生下列反应：2NO2(g) N2O4(g)，平衡后得到以下实验数据：
起始浓度/(mol/L) 平衡浓度/(mol/L) 平衡浓度关系
c(NO2) c(N2O4) c(NO2) c(N2O4)
2.00×10-2 0 6.32×10-3 6.84×10-3 171.2
3.00×10-2 0 8.00×10-3 1.10×10-2 171.9
0 2.00×10-2 9.46×10-3 1.53×10-2 171.0
0 0.100 2.28×10-2 8.86×10-2 170.4
由两个表格中的实验数据可以看出，对于可逆反应，不管反应从正方向开始还是从逆方向开始，当反应达到平衡后，将各物质的平衡浓度代入某式子后，均得到一个几乎相等的数值。这个式子就是平衡常数表达式，这个数值就是该条件下平衡常数(用K表示)。观察两个反应的式子，找出平衡常数表达式的规律。以如下反应为例，用表达式表示该规律。
mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)
2. 观察下列三个反应的平衡常数表达式，总结书写平衡常数表达式的注意事项。
2Fe3+＋Fe(s) 3Fe2+　K＝
Cl2＋H2O(l) H＋＋Cl－＋HClO　K＝
CO＋H2O(g) CO2＋H2　K＝
1. 在某温度下，将H2和I2各0.10 mol的气态混合物充入10 L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得 c(H2)＝0.008 0 mol/L。
(1) 该反应的平衡常数为________________。
(2) 在上述温度下，该容器中若通入H2和I2蒸气各0.20 mol，则达到化学平衡状态时各物质的浓度分别是多少？
在容积不变的密闭容器中，将2.0 mol CO和2.0 mol H2O混合加热到830 ℃，达到下列平衡：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　K＝1.0。
(1) 分别求CO、H2O的转化率。
(2) 若开始时H2O的物质的量为10 mol，其他条件不变，分别求CO、H2O的转化率。
1. 探究影响化学平衡常数的内因。
下表列出了25 ℃时卤化氢生成反应的平衡常数K，不同反应的化学平衡常数是否相同？K值与反应进行程度是什么关系？
卤化氢 HF HCl HBr HI
平衡常数K 6.5×1095 2.57×1033 1.91×1019 8.67×102
2. 探究温度对化学平衡常数的影响。
下表是在不同温度下反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＜0的平衡常数，请你归纳放热反应或吸热反应的K值与温度的关系。
T/K 373 473 573 673 773
平衡常数K 3.35×109 1.00×107 2.45×105 1.88×104 2.99×103
1. 已知：某可逆反应进行到某时刻时，生成物浓度的幂之积与反应物浓度的幂之积的比值称为浓度商(Q)。对于反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＜0，若按下列表改变外界条件，请你完成有关内容。
外界条件 Q值变化情况 K值变化情况 Q与K的关系 反应进行方向
增大c(N2)
增大c(NH3)
增大压强
升高温度
使用催化剂
说明：Q与K的关系用“＞”“＝”或“＜”表示。
2. 尝试总结一下改变条件后，反应进行方向的规律。
1. 在t ℃时，将0.2 mol SO2和0.8 mol NO2充入体积恒定的密闭容器中，发生反应：SO2(g)＋NO2(g) SO3(g)＋NO(g)。已知t ℃时该反应的 K＝1，则SO2的平衡转化率为 (　　)
A. 80% B. 65% C. 45% D. 37%
2. 某温度下，H2(g)＋CO2(g) H2O(g)＋CO(g)的平衡常数K＝。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入H2(g)和CO2(g)，其起始浓度如下表所示。
密闭容器 甲 乙 丙
c(H2)/(mol/L) 0.010 0.020 0.020
c(CO2)/(mol/L) 0.010 0.010 0.020
下列判断不正确的是(　　)
A. 平衡时，乙中CO2的转化率大于60%
B. 平衡时，甲和丙中H2的转化率均是60%
C. 平衡时，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.012 mol/L
D. 反应开始时，丙中的反应速率最大，甲中的反应速率最小
3. 在450 ℃并有催化剂存在的条件下，于一容积恒定的密闭容器内进行下列反应：
2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝―190 kJ/mol
(1) 该反应500 ℃时的平衡常数________(填“>”“＝”或“<”)450 ℃时的平衡常数。
(2) 判断该反应达到平衡状态的标志是________(填字母，下同)。
a. SO2和SO3浓度相等 b. SO2百分含量保持不变
c. 容器中气体的压强不变 d. v正(O2)＝2v逆(SO3)
e. 容器中混合气体的密度保持不变
(3) 欲提高SO2的转化率，下列措施可行的是________。
a. 向装置中再充入N2 b. 向装置中再充入O2
c. 改变反应的催化剂 d. 升高温度
(4) 在一个固定容积为5 L的密闭容器中充入0.20 mol SO2和0.10 mol O2，半分钟后达到平衡状态，测得容器中含0.18 mol SO3；若继续通入0.20 mol SO2和0.10 mol O2，则平衡________(填“正向”“逆向”或“不”)移动，再次达到平衡状态后，n(SO3)________ (填“＞”“＜”或“＝”)0.36 mol。
4. 在1 L的密闭容器中，将2.0 mol CO和10 mol H2O混合加热到800 ℃，发生反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)，当反应体系中各物质的浓度不再改变时，CO的转化率为80%。求该温度下反应的平衡常数。
课时2　化学平衡常数
【活动方案】
活动一：
1 即温度不变时，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，此常数与反应的起始浓度大小无关、与平衡的建立过程无关。反应达到平衡状态时，是一个常数(用K表示，K被称为化学平衡常数)。
2 固体、(在水溶液中进行的反应)液态水的浓度可视为常数，其浓度不写入平衡常数表达式。
活动二：
1 (1) 0.25
(2) c(H2)＝c(I2)＝0.016 mol/L
c(HI)＝0.008 0 mol/L
2 (1) α(CO)＝α(H2O)＝50%
(2) α(CO)＝83.3%　α(H2O)＝16.7%
活动三：
1 不同反应的化学平衡常数不同。
反应进行得越完全，K值越大；反应进行得越不完全，K值越小。
2 对于放热反应，温度升高，K值减小；对于吸热反应，温度升高，K值增大。
活动四：
1
外界条件 Q值变化情况 K值变化情况 Q与K的关系 反应进行方向
增大c(N2) 减小 不变 Q＜K 正向移动
增大c(NH3) 增大 不变 Q＞K 逆向移动
增大压强 减小 不变 Q＜K 正向移动
升高温度 不变 变小 Q＞K 逆向移动
使用催化剂 不变 不变 Q＝K 不移动
2 催化剂不改变反应进行的方向，其余条件改变时，反应向着减弱这种改变的方向进行。
【课堂反馈】
1 A　2 C
3 (1) <　(2) bc　(3) b　(4) 正向　>
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