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化学平衡常数
课时1
第
2
章
　
第
2
节
1.通过化学平衡状态时的浓度数据分析，认识化学平衡常数的概念，并能分析推测其相关应用。
2.建立化学平衡状态判断方法及平衡常数表达式书写的思维模型(重、难点)。
学
习
目
标
内
容
索
引
目标一　化学平衡状态及其判断
目标二　认识化学平衡常数
目标三　平衡常数的意义及应用
在工业生产中，必须考虑的两个问题
(1)反应进行的快慢——化学反应速率
(2)反应进行的完全程度—化学反应的限度即
N2＋3H2 2NH3 ； 2SO2＋O2 2SO3
高温、高压催化剂
催化剂
△
——使反应物既快又多地转变成产物
化学平衡
新课引入
化学平衡状态及其判断
< 目标一 >
思考：
1.刚开始反应有什么特点？
2.反应进行后有什么特点？
3.反应达到平衡有什么特点？
在一恒容的密闭容器中，通入 2 mol SO2 和 1 mol O2 ，并加入适当催化剂发生反应，思考并回答下列问题：
2SO2 + O2 2SO3
催化剂
思考：
在一恒容的密闭容器中，通入 2 mol SO2 和 1 mol O2 ，并加入适当催化剂发生反应，思考并回答下列问题：
2SO2 + O2 2SO3
催化剂
SO2
O2
t
c
O
化学平衡
≠ 0
v正
v逆
v正= v逆
v
t
O
t0
t0
SO3
平衡状态
1.化学平衡状态
在一定条件下可逆反应进行到一定程度时，反应物和反应产物的组成(浓度、百分含量)不再随时间的延续而变化，正反应速率和逆反应速率相等的状态。
当v正= v逆时，达到看似不变的“表面静止”状态，但实际反应并未停止，一直在进行中。
化学平衡
≠ 0
v正
v逆
v正= v逆
v
t
O
t0
平衡状态
2.化学平衡状态的特征
逆
定
动
等
变
——研究对象为可逆反应
——平衡时，反应仍在继续进行，是一种动态平衡
——平衡时，反应混合物各组分的浓度或百分含量保持一定（宏观）
——平衡时，v正= v逆≠0（微观）
——外界条件改变时，化学平衡状态可能发生改变
浸水前
浸水后
化学平衡
≠ 0
v正
v逆
v正= v逆
v
t
O
t0
3.平衡状态的判断方法
(1)直接判据——定义法
mA (g) ＋nB (g) ? pC (g)＋qD (g)
定
等
v正＝ v逆
①同一种物质： v生成＝ v消耗
②不同的物质：
v正(A)v逆(B) = mn
?
速率之比等于化学计量数之比
且必须是不同方向的速率
反应体系中各组成成分的质量、物质的量、浓度百分含量(质量分数、物质的量分数、气体的体积分数等)保持恒定不变。
特别提示：各组成成分不适用于总质量、总物质的量、气体总体积等。
(2)间接判据——“变量不变”时即为平衡
当反应过程中变化的量不再改变时，化学反应达到平衡状态。
?反应前后始终不变的量不能作为判据
(1)在化学平衡建立过程中，v正一定大于v逆
(2)化学平衡状态是一定条件下可逆反应进行到最大限度的结果
(3)化学反应达到化学平衡状态后反应物和反应产物的浓度相等
×
×
√
1.正误判断
?
?
N2(g)+3H2(g)　　
2NH3(g)
H2(g)+I2(g)　　2HI(g)
C(s)+CO2(g)　　2CO(g)
①混合气体的总质量m总
______
______
___
②混合气体的总物质的量n总
___
______
___
③混合气体的密度ρ
______
______
___
④体系的压强p
___
______
___
⑤混合气体的平均摩尔质量????
___
______
___
?
?
N2(g)+3H2(g)　　
2NH3(g)
H2(g)+I2(g)　　2HI(g)
C(s)+CO2(g)　　2CO(g)
①混合气体的总质量m总
______
______
___
②混合气体的总物质的量n总
___
______
___
③混合气体的密度ρ
______
______
___
④体系的压强p
___
______
___
___
______
___
2.在恒温恒容条件下，下列三个可逆反应的某些“量”不再随时间改变时，判断是否一定达到了平衡状态。
不一定
不一定
是
是
不一定
是
不一定
不一定
是
是
不一定
是
是
不一定
是
认识化学平衡常数
< 目标二 >
1.下表是698.6 K时，反应H2(g)+I2(g)　　2HI(g)以不同初始浓度测得和计算的数据。
初始浓度/(mol·L-1)
平衡浓度/(mol·L-1)
????平2(HI)????平(H2)·????平(I2)
c始(H2)
c始(I2)
c始(HI)
c平(H2)
c平(I2)
c平(HI)
0.010 67
0.011 96
0
0.001 83
0.003 13
0.017 67
54.51
0.011 35
0.009 04
0
0.003 56
0.001 25
0.015 59
54.62
0.011 34
0.007 51
0
0.004 57
0.000 74
0.013 54
54.21
0
0
0.004 49
0.000 48
0.000 48
0.003 53
54.08
0
0
0.010 69
0.001 14
0.001 14
0.008 41
54.42
初始浓度/(mol·L-1)
平衡浓度/(mol·L-1)
c始(H2)
c始(I2)
c始(HI)
c平(H2)
c平(I2)
c平(HI)
0.010 67
0.011 96
0
0.001 83
0.003 13
0.017 67
54.51
0.011 35
0.009 04
0
0.003 56
0.001 25
0.015 59
54.62
0.011 34
0.007 51
0
0.004 57
0.000 74
0.013 54
54.21
0
0
0.004 49
0.000 48
0.000 48
0.003 53
54.08
0
0
0.010 69
0.001 14
0.001 14
0.008 41
54.42
观察各组分的初始浓度和????平2(HI)????平(H2)·????平(I2)值，可得出的结论是　　　　。?
?
答案　不管H2、I2和HI的初始浓度是多大，只要保持反应体系的温度不变，达到化学平衡状态后????平2(HI)????平(H2)·????平(I2)就为常数
?
化学平衡常数
2.平衡常数的概念
在一定温度下，一个可逆反应达到化学平衡时，体系内反应产物浓度幂(以其化学计量数为幂)之积与反应物浓度幂之积的比值就是一个常数，叫做该反应的化学平衡常数，简称平衡常数。
符号：K
3.平衡常数表达式
对于一般的可逆反应：
aA(g)+bB(g)　　cC(g)+dD(g)
K=
????平????(C)·????平????(D)????平????(A)·????平????(B)
?
注意　对于有纯固体或纯液体参与的反应，纯固体或纯液体不列入平衡常数的表达式中。
1.写出下列可逆反应的平衡常数表达式
(1)H2(g)+I2(g)　　2HI(g)，
K=_____________。
(2)C(s)+H2O(g)　　CO(g)+H2(g)，
K=______________。
(3)Cl2(aq)+H2O(l)　　H+(aq)+Cl-(aq)+HClO(aq)，
K=______________________。
????平2(HI)????平(H2)·????平(I2)
?
????平(CO)·????平(H2)????平(H2O)
?
????平(H+)·????平(Cl?)·????平(HClO)????平(Cl2)
?
2.写出下列反应的化学平衡常数表达式，并回答下列问题。
(1)①N2(g)+3H2(g)　　2NH3(g)　K1=______________。
②12N2(g)+32H2(g)　　NH3(g)　K2=_______________。
③2NH3(g)　　N2(g)+3H2(g)　K3=________________。
?
????平2(NH3)????平(N2)·????平3(H2)
?
????平(NH3)????平12(N2)·????平32(H2)
?
????平(N2)·????平3(H2)????平2(NH3)
?
(2)由化学方程式①②知，若化学方程式①的化学计量数变为原来的12后成为化学方程式②，化学平衡常数K1、K2有何关系？
?
提示　K2=????112。
?
(3)由化学方程式①③得出正向反应和逆向反应的平衡常数有何关系？
提示　互为倒数，即K1·K3=1。
书写平衡常数表达式的注意事项
对于某一化学反应，K的表达式不是唯一的，取决于化学方程式的系数。
①K与化学计量数等倍扩大或缩小成幂指数关系。
②对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数。
③若两反应的平衡常数分别为K1、K2，则：
a.若两反应相加，则总反应的平衡常数K=K1·K2。
b.若两反应相减，则总反应的平衡常数K=????1????2。
?
归纳总结
平衡常数的意义及应用
< 目标三 >
1.影响化学平衡常数的因素
(1)内因：
(2)外因：
反应物本身的性质，同一温度下，不同的反应化学平衡常数不同。
同一化学反应，平衡常数与浓度、压强无关，与温度有关
升高温度，吸热反应的平衡常数增大，反之减小
H2(g)+I2(g)　　2HI(g)　ΔH=-14.9 kJ·mol-1
温度
425.6 ℃
457.6 ℃
K
54.5
48.7
2.意义及应用
(1)判断可逆反应进行的程度
K值
<10－5
10－5～105
>105
反应程度
很难进行
可逆
进行得较完全
平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度(即反应限度)。
K值
正反应进行的程度越大
正反应进行的程度越小
说明反应进行得越完全
说明反应进行得越不完全
越大
越小
(2)判断可逆反应是否达到化学平衡状态及反应进行的方向
对于可逆反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，在一定温度下的任意状态，反应物与反应产物的浓度有如下关系：
浓度商Q＝
Q反应向正反应方向进行
Q>K：
反应向逆反应方向进行
Q=K：
反应处于平衡状态
(1)K越大，表明可逆反应正向进行的程度越大
(2)浓度、温度变化时，平衡常数都会改变
(3)K越大，反应越容易进行
(4)K越大，该可逆反应的速率越快
(5)升高温度，平衡常数增大
×
√
×
×
×
1.正误判断
2.在1 L恒容密闭容器中充入0.2 mol CH4和1.0 mol H2O，在温度900 K条件下进行反应：CH4(g)+H2O(g)　　CO(g)+3H2(g)。
(1)保持温度不变，若容器内n(CO)=0.1 mol，此时反应　　 　　(填“正向进行”“逆向进行”或“处于平衡状态”)(已知：900 K时反应的平衡常数为1.2 mol2·L-2)。?
n(CO)=0.1 mol时，CH4、H2O、H2的浓度依次为0.1 mol·L-1、0.9 mol·L-1、0.3 mol·L-1，Q=0.1×0.330.1×0.9 mol2·L-2=0.03 mol2·L-2<1.2 mol2·L-2=K，反应正向进行。
?
正向进行
(2)若保持900 K，达到平衡时再往容器内充入0.1 mol He，此时v正　　v逆
(填“>”“<”或“=”)。?
反应容器容积不变，达到平衡时再充入0.1 mol He，He不参与反应，也不会改变反应物和反应产物的浓度，K与Q仍然相等，平衡状态不变。
=
本课结束
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