化学平衡常数

4．在某温度下，将H2和I2各0.10 mol的气体混合物 充入10 L的密闭容器中，充分反应，达到下列 平衡：H2(g)＋I2(g) 2HI(g)，K＝0.25。求
氢气的转化率。
分析：设氢气的转化率为x。
H2(g)＋
起始浓度 /(mol· L－ 1 ) 变化浓度 /(mol· L－ 1 )
平衡浓度 /(mol· L 1)
cCO· cH2O [答案] (1) (2)吸热 cCO2· cH2
(3)830 50% (4)<
(1)化学平衡常数K与Q的表达式相同，但各物质 的浓度不同，K中各物质的浓度必须是平衡浓度，而
Q中是任一时刻的浓度。
(2)化学平衡常数不表示反应的快慢，即K值大， 化学反应速率不一定大。
c HI cH2· cI2
2HI(g) 。
3．意义 K值越大，反应进行得程度 越大 ，反应物转化率 越大 。 一般地，K>105时，该反应进行得就基本完全了。 4．影响因素
K只受 温度 影响，与反应物和生成物的浓度无关。
想一想 怎样理解“化学平衡常数与反应物、生成物的浓度无
关”？
提示：化学平衡常数是指在一定温度下，可逆反应无 论从正反应开始，还是从逆反应开始，也无论反应物
[解析]
(2)温度越高，K值越大，说明升温平衡正向
(3)由题意可得K＝1，查表可知温
移动，正向为吸热反应
度为830℃，设反应了的CO2为x mol，则消耗掉的H2为 x mol，生成的CO和H2O均是x mol(体积为V L)
x x V· V K＝ 1＝ ，整理得 x＝0.5。 1－x 1－x V · V 则 CO2 的转化率为 50%。 1× 3 cCO· cH2O (4)Q＝ ＝ ＝1>0.9， cCO2· cH2 2×1.5 所以 v(正)<v(逆)。
－
I2(g)
0.01
2HI(g)
0.01
0
0.01x
0.01x
0.02x
0.01－0.01x
0.01－0.01x
0.02x
c2HI 0.02x2 K＝ ＝ ＝0.25，x＝20%。 cH2· cI2 0.01－0.01x2
答案：20%
1．应用
(1)判断反应进行的程度： K值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大， 正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应 物转化率越大；反之，就越不完全，转化率就越小。 (2)判断反应的热效应： 若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；
1．平衡转化率
(1)定义：平衡转化率是指平衡时已转化了的某反 应物的量与转化前该反应物的量之比。 (2)表达式：对于反应：aA＋bB 反应物A的转化率可以表示为：
A的初始浓度－A的平衡浓度 α(A)＝ ×100% A的初始浓度 c0A－cA ＝ ×100% c0A 反应物转化的物质的量或浓度、体积 ＝ ×100%。 反应物起始的物质的量或浓度、体积
(2)反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，由 于其浓度可 看做常数而不写入表达式。 (3)化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡状态下的 浓度，不能用任一时刻的浓度值。
(4)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向
改变，则平衡常数改变。若化学方程式中各物质的化学计量数等 倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。
－
[答案] (1)60%
(2)85%
化学平衡计算的基本思路
(1)平衡常数只受温度影响，与其他外界条件无关；
计算平衡常数时一定要使用平衡浓度，不能用物质的
量，也不能用某一时刻的浓度。 (2)平衡常数可用于判断可逆反应的热效应，升温 时，K值变大，该反应为吸热反应，反之为放热反应。 (3)利用 K 与 Q 的相对大小判断反应方向：
1．判断正误(正确打“√”号，错误打“×”号)。
(1)化学平衡常数等于某一时刻生成物浓度幂之积与反 应物浓度幂之积的比值。 ( × ) )

(2)化学平衡常数与浓度有关，与温度无关。 ( × ) (3)升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应。(
√
(4)在任何条件下，一个可逆反应的化学平衡常数都是一个 恒定值。 (× )
(2)设CO转化量为y，
CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)
起始(mol· L－1) 2 转化(mol· L－1) y 平衡(mol· L－1) 2－y 6 y 6－y 0 y y 0 y y
y2 9 K＝ ＝4解得：y＝1.7 2－y6－y 1.7 mol· L 1 CO 的转化率： ×100%＝85%。 2 mol· L－ 1
Q>K，反应逆向进行 Q<K，反应正向进行 Q＝K，反应达到平衡 (4)反应物的转化率变化，平衡常数不一定变化， 但平衡常数变化，反应物的转化率一定改变。
√
(5)K值越大，表明可逆反应正向进行的程度越大。(
)
2．对于 3Fe(s)＋4H2O(g) 化学平衡常数的表达式为 cFe3O4· cH2 A． K＝ cFe· cH2O c4H2O C． K＝ 4 c H2
Fe3O4(s)＋4H2(g)，反应的 ( cFe3O4· c4H2 B ． K＝ cFe· c4H2O c4H2 D． K＝ 4 c H2O )
化学平衡常数 1．定义
浓度幂之积 在一定温度下，当一个可逆反应达到 平衡状态时，生成物 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
2．表达式
平衡常数(简称平衡常数)，符号用 “K” 表示。
对反应：mA(g)＋nB(g) cpC· cqD K＝ m 。 c A· cnB 例如，一定温度下，反应 H2(g)＋I22 (g) 达平衡时的化学平衡常数 K＝ pC(g)＋qD(g)，
起始的浓度是大还是小，最后都能达到平衡，这时各
生成物浓度幂的乘积除以各反应物浓度幂的乘积所得 的比值是个常数，用K表示。
在平衡常数的表达式中，表示出的浓度幂是什么状态下 的物质？ 提示：由于固体或纯液体，其浓度可视为不变的值，故
在平衡常数的表达式中只表达出气体或溶液中溶质的浓
度，而不体现固体或纯液体.
当Q＝K时，反应处于平衡状态，v(正)＝v(逆)； 当Q<K时，反应向正反应方向进行，v(正)>v(逆)； 当Q>K时，反应向逆反应方向进行，v(正)<v(逆)。
(4)计算转化率：
依据起始浓度(或平衡浓度)和平衡常数可以计算
平衡浓度(或起始浓度)，从而计算反应物的转化率。
2．注意事项
(1)化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。
[例 2]
可逆反应 CO(g)＋H2O(g)
CO2(g)
＋H2(g)在密闭容器中建立了平衡。当温度为 749 K 9 时，K＝4，问：
(1)当CO和H2O的起始浓度为2 mol/L时，CO的转化率 为多少？ (2)当CO的起始浓度仍为2 mol/L，H2O的起始浓度为6 mol/L时，CO的转化率为多少？
cC＋dD，
2．解题模式——“三段式”计算格式 mA(g)＋nB(g) 起始量 (mol) 变化量 (mol) x nx m px m qx m a b 0 0 pC(g)＋qD(g)
平衡量 (mol) a－x nx b－ m px m qx m
对于反应物：n(平衡量)＝n(起始量)－n(变化量) 对于生成物：n(平衡量)＝n(起始量)＋n(变化量) x A 的转化率为 A% ＝ a×100% 则： B的转化率为B%＝ nx ×100% mb
分析：平衡常数表达式中只表示出气体或溶液中 溶质的浓度而固体或纯液体不表示出来。 答案：D
3．在相同的温度下，测得反应：①N2(g)＋O2(g)
2NO(g)的平衡常数K＝3.84×10－31；②2SO2(g)＋ O2(g) 2SO3(g)的平衡常数K＝3.10×1026。则在此温 度 下，两个化学反应的反应程度之间的关系是 A．①>② B．①<② 分析：K值越大，反应进行的程度越大，即反 C．①＝② D．无法判断 应程度②>①。 答案：B ( )
在密闭容器中，反应xA(g)＋yB(g)
zC(g)达
到了平衡。
(1)若体积不变，通入气体A，则v(正) > v(逆)， 正反应 平衡向 方向移动。 (2)若缩小体积，增大压强，平衡向逆反应方向移 < 动，则x＋y z。 (3)若升高温度时，正反应速率 增大 ，逆反应速 率增大 ，A的体积分数也增大，则平衡向逆反应 方 放热 向移动，该反应为 反应。
若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。
(3)判断平衡移动方向： 利用平衡常数可从定量的角度解释恒温下浓度、 压 强对化学平衡移动的影响。 对于可逆反应 mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)
在任意状态下， 生成物的浓度和反应物的浓度之间的关 cpC· cqD 系用 Q＝ m 表示，则： c A· cnB
[例1]
在一定体积的密闭容器中，进行如下化 CO(g)＋H2O(g)，其 830 1.0 1000 1200 1.7 2.6
学反应：CO2(g)＋H2(g) T/℃ K 700 0.6 800 0.9
化学平衡常数K和温度T的关系如表所示：
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K＝________。
(2)该反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。 (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________℃。此温度下 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________。
(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，c(H2) 为1.5 mol/L，c(CO)为1 mol/L，c(H2O)为3 mol/L， 则正、逆反应速率的比较为v(正)________v(逆)(填 “＞”、“＜”或“＝”)。