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第二节 化学平衡
课时2 化学平衡常数
第二章 化学反应速率与化学平衡
壹
贰
化学平衡常数
化学平衡常数的相关计算
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本节重点
本节难点
探究课堂
化学平衡常数
化学平衡常数
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一个常数　
1.概念
在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物 与反应物
的比值是一个常数，用符号 表示。
浓度幂之积
浓度幂之积
K
2.表达式
对于反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，
K＝ (固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。
如(1)C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)的平衡常数表达式K＝ 。
(2)Fe3＋(aq)＋3H2O(l) Fe(OH)3(s)＋3H＋(aq)的平衡常数表达式K＝ 。
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①写出K1和K2的关系式： ；
②写出K2和K3的关系式： ；
③写出K1和K3的关系式： 。
K2·K3＝1
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意义及影响因素
K值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大，该反应进行得越完全。
一般来说，当K＞_____时，该反应就进行得基本完全了。
K只受 影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。
化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。
化学平衡常数不表示反应的快慢,即化学反应速率大,K值不一定大。
使用催化剂能改变化学反应速率,但不会改变平衡常数。
温度
105
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【例】下列说法正确的是(　　)
A．从K的大小可以判断化学反应速率的大小，K值越大则化学反应速率越大
B．对任一给定的可逆反应，温度升高，K值增大
C．对于可逆反应，K值越大，则反应物的转化率越大
D．加入催化剂或增大反应物的浓度，K值增大
C
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【例】在一定温度下，下列反应的化学平衡常数数值如下：
以下说法正确的是
A.该温度下，反应①的平衡常数表达式为K1＝c(N2)·c(O2)
B.该温度下，反应2H2O(g)　 　2H2(g)＋O2(g)的平衡常数的数值约为5×10-80
C.该温度下，反应①、反应②的逆反应、反应③产生O2的倾向由大到小的顺序
　为NO＞H2O＞CO2
D.以上说法都不正确
C
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应用
(1)判断可逆反应进行的程度。
(2)判断反应是否达到平衡或向何方向进行。
对于化学反应aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)的任意状态，浓度商：Q＝ 。
Q＜K，反应向 反应方向进行；
Q＝K，反应处于 状态；
Q＞K，反应向 反应方向进行。
(3)判断反应的热效应：若升高温度，K值增大，则正反应为 热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为 热反应。
正
平衡
逆
吸
放
浓度商中的浓度为任意时刻的浓度，而平衡常数中的浓度为平衡时的浓度。
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温度/℃ 1 000 1 150 1 300
平衡常数 4.0 3.7 3.5
请回答下列问题：
该反应的平衡常数表达式K＝______，ΔH______0(填“>”、“<”或“＝”)
<
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归纳总结
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【例】已知在一定温度下，下列各反应的焓变和平衡常数如下：
①C(s)＋CO2(g) 2CO(g)　ΔH1　K1
②CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g)　ΔH2　K2
③C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)　ΔH3　K3
则ΔH1、ΔH2、ΔH3三者关系为ΔH3＝___________，
K1、K2、K3三者关系为K3＝________。
ΔH1＋ΔH2
K1·K2
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【例】研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：
2NO2(g)＋NaCl(s) NaNO3(s)＋ClNO(g)　K1 ΔH1<0(Ⅰ)
2NO(g)＋Cl2(g) 2ClNO(g)　K2　ΔH2<0(Ⅱ)
4NO2(g)＋2NaCl(s) 2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常数K＝_______ (用K1、K2表示)，该反应的ΔH＝_______________(用ΔH1、ΔH2表示)。
2ΔH1－ΔH2
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【例】实验室用4 mol SO2与2 mol O2在一定条件下进行下列反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝－196.64 kJ·mol－1，当放出314.624 kJ热量时，SO2的转化率为________。
答案　80%
解析　当放出热量为314.624 kJ时，参加反应的SO2的物质的量为
×2＝3.2 mol，故SO2的转化率为 ×100%＝80%。
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【例】将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：
①NH4I(s) NH3(g)＋HI(g)；②2HI(g) H2(g)＋I2(g)
达到平衡时，c(H2)＝0.5 mol·L－1，c(HI)＝4 mol·L－1，则此温度下反应①的平衡常数为(　　)
A．9　　　　　　　 B．16
C．20 D．25
C　[根据题干信息，可知平衡时：c(NH3)＝c(HI)＋2c(H2)＝4 mol·L－1＋0.5 mol·L－1×2＝5 mol·L－1，由化学平衡常数的定义，则①的平衡常数K＝c(NH3)·c(HI)＝5×4＝20。]
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【例】在一定体积的密闭容器中，某反应的平衡常数表达式为K＝ ，其化学平衡常数K和温度T的关系如表所示：
T/℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
回答下列问题：
(1)该反应的化学方程式是____________________________________________。
(2)该反应为______(填“吸热”或“放热”)反应。
吸热
(3)某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为______℃。该温度下加入1 mol CO2(g)和1 mol H2(g)，充分反应，达到平衡时，CO2的转化率为______。
830
50%
CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)
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(4)在800 ℃时，发生上述反应，某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)为2 mol·L－1，c(H2)为1.5 mol·L－1，c(CO)为1 mol·L－1，c(H2O)为3 mol·L－1，则反应__________(填“正向进行”“逆向进行”或“处于平衡状态”)。
逆向进行
T/℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)
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速率常数
速率常数、压强平衡常数及其应用
1．含义
假设对于反应aA＋bB cC＋dD，其速率可表示为v＝kca(A) cb(B)，式中的k称为反应速率常数或速率常数。反应速率常数k表示单位浓度下的化学反应速率，在恒温下，不因反应物浓度的改变而变化；但受温度、催化剂、固体表面性质等因素的影响。通常反应速率常数越大，反应进行得越快。
2．速率方程
反应aA＋bB cC＋dD的速率方程可写为v正＝k正ca(A) cb(B)，v逆＝k逆cc(C) cd(D)
(k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数)。反应的速率与反应物浓度以其化学计量数为指数的幂的乘积成正比。
下列推断不正确的是(　　)
A．NO、H2的生成速率之比为1∶1
B．加入催化剂，可降低正、逆反应的活化能
C．升高温度，逆反应速率增幅大于正反应速率
D．v正＝kcn(NO)·cm(H2)中，m＝n＝2
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【例】工业上可用H2还原废气中的NO。已知2NO(g)＋2H2(g) N2(g)＋2H2O(g)　ΔH<0的正反应速率v正＝kcn(NO) cm(H2)(k为正反应速率常数，只与温度有关)，在恒容密闭容器中充入适量的NO、H2，发生反应，测得正反应速率与NO、H2的浓度关系如表所示：
D
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压强平衡常数
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C
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【例】一定条件下，可逆反应的平衡常数可以用平衡浓度计算，也可以用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数。在恒温恒压条件下，总压不变，用平衡分压计算平衡常数更方便。下列说法不正确的是
A．对于C2H4(g)+H2O(g) C2H5OH(g)在一定条件下达到平衡状态时，体系的总压强为p，其中C2H4(g)、H2O(g)、C2H5OH(g)均为1 mol，则用分压表示的平衡常数KP=3/p
B．恒温恒压下，在一容积可变的容器中，反应2A(g)+B(g) 2C(g)达到平衡时，A、B和C的物质的量分别为4 mol、 2 mol和4 mol，若此时A、B和C均增加1 mol，平衡正向移动
C．恒温恒压下，在一容积可变的容器中，N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)达到平衡状态时，
N2、H2、NH3各1 mol，若此时再充入3 mol N2，则平衡正向移动
D．对于一定条件下的某一可逆反应，用平衡浓度表示的平衡常数和用平衡分压表示的平衡常数，其数值不同，但意义相同，都只与温度有关
C
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C
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【例】已知可逆反应：M(g)＋N(g) P(g)＋Q(g)　ΔH>0，请回答下列问题：
(1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为c(M)＝1 mol L－1，c(N)＝2.4 mol L－1；达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的转化率为__________。
(2)若反应温度升高，M的转化率__________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为c(M)＝4 mol L－1，c(N)＝a mol L－1；达到平衡后，c(P)＝2 mol L－1，a＝__________。
(4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为c(M)＝c(N)＝b mol·L－1，达到平衡后，M的转化率为__________。
25%
增大
6
41.4%
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【例】相同温度下，体积相等的两个恒容密闭容器中发生如下反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92.6 kJ·mol－1，实验测得起始、平衡时的有关数据如下表所示：
容器编号 起始时各物质物质的量/mol 到达平衡时能量的变化
N2 H2 NH3
① 1 3 0 放出热量：27.78 kJ
② 0.9 2.7 0.2 放出热量：Q kJ
下列说法错误的是
A.容器①②中反应的平衡常数相等
B.平衡时，容器①中NH3的体积分数为3/17
C.容器①达到平衡时，混合气体的密度是同温同压下H2密度的5倍
D.容器②中平衡常数K＝64/27
D
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【例】在温度T下，容积固定的密闭容器中充入3 mol NO和2 mol H2发生反应2H2(g)＋2NO(g) N2(g)＋2H2O(g)，起始压强为p0，一段时间后，反应达到平衡，此时压强p＝0.9p0，则NO的平衡转化率α(NO)＝________(结果保留三位有效数字)，该反应的平衡常数Kp＝________(用含p的代数式表示，Kp为以分压表示的平衡常数，且某气体的分压＝总压×该气体的物质的量分数)。
33.3%
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【例】(1)反应SO2(g)＋NO2(g) SO3(g)＋NO(g)，若在一定温度下，将物质的量浓度均为2 mol L－1的SO2(g)和NO2(g)注入一密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中SO2(g)的转化率为50%，试求在该温度下，此反应的平衡常数为__________。
(2)在(1)中温度下，若SO2(g)的初始浓度增大到3 mol L－1，NO2(g)的初始浓度仍为2 mol L－1，试求达到化学平衡时各物质的浓度为____________________________。
(3)计算(1)中NO2的转化率，(2)中SO2、NO2的转化率并分析，你能得出什么结论？
__________________________________________________________________。
答案　(1)1
(2)c(SO3)＝c(NO)＝1.2 mol·L－1，c(SO2)＝1.8 mol·L－1，c(NO2)＝0.8 mol·L－1
(3)NO2：50%，SO2：40% ，NO2：60%；
结论：两种反应物参加反应时，提高一种反应物的浓度，可以提高另一种反应物的转化率
THANKS

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