高中化学 2.3化学平衡常数及计算 新人教版选修4

CO2(g)+H2(g),平衡常数
K=1，如反应开始时CO和H2O的浓度都是0.020 mol/l，计算该条
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一、化学平衡常数（K）
1、定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡 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（简称平衡常数）（以 方程式中计量数为幂）
2、表达式：
Cp(C)Cq(D) 在一定温度下达到化学平衡时：K Cm(A)Cn(B)
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二 化学平衡常数的意义：
1、定量的衡量化学反应进行的程度
（1）K值越大，表示反应进行的程
越大
度
。
（2）当K≥10 5时，反应进行的程度很大，反应基本完全。
行。
当K≤10－5时，反应进行的程度很小，反应很难进
K居中，典型的可逆反应，改变条件反应的方向变
（化3。） 转化 n (始 n )( 率 始 n )(平 ) 1% 0 c 0 (始 c )( 始 c ) (平 ) 1% 00
1/3N2O4（g） 2/3NO2（g） K = c(NO2)2/3/c(N2O4)1/3
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3、多重平衡规则
若干方程式相加(减)，则总反应的平衡
常数等于分步平衡常数之乘积(商)
例1: 2NO (g) + O2 (g)
2NO2
K1
2NO2
(g)
N2O4
K2
2NO (g) +O2(g)
N2O4 (g)
5、平衡常数K与温度有关，与浓度无关，由K随温度的 变化可推断正反应是吸热反应还是放热。 若正反应是吸热反应,升高温度,K 增大; 若正反应是放热反应,升高温度,K 减少;
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5. 小结： (1) 平衡是有条件的、动态的。 (2) K与起始浓度和反应途径无关。 (3) K只是温度的函数（即只与温度有关） (4) K与方程式写法有关。 (5) K值大小标志反应能达到的最大限度, K值大，反应完全。
通过分析实验数据得出：
c2 (HI )
1、温度不变时，c(H2 ) • c(I2 )
为常数 用K表示；
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
途径无关。 其它平衡体系的数据进行分析，都有类似的关系。
对于反应: aA + bB
cC + dD
cc(C)cd (D) K ca(A) cb(B)
利用平衡常数,可以求平衡时各组分的浓度 （含量）和反应物的转化率
例题1： 在773K时:CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g),
平衡常数K=1，如反应开始时CO和H2O的浓度都是0.020
mol/l，计算该条件下CO的转化率最大是多少？
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2、利用平衡常数,求平衡时反应物的转化率
例题1： 在773K时:CO(g)+H2O(g)
K=c(CO2)
CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(l)
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2、同一化学反应，可以用不同的化学反 应式来表示，每个化学方程式都有自己 的平衡常数关系式及相应的平衡常数。
例：N2O4（g） 2NO2（g） K = c(NO2)2/c(N2O4)
1/2N2O4（g） NO2（g） K = c(NO2)/c(N2O4)1/2
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3、使用平衡常数应注意的几个问题：
（1）必须指明温度，反应必须达到平衡状态
（2）在进行K值的计算时，固体、纯液态不作考虑， 表达式中不需表达
如： Fe3O4(s) + 4H2(g)
高温
3Fe(s) + 4H2O(g)
一定温度下 KKccc4c4(4(4(H(HHH2O22O2))))
思考： K有无单位？
思考1：1、 K与a的关系；反应进行的程度越大， K
值 越大
，反应物转化率也
越大
。
2、 K与v的关系； K值大,精速品课率件 不一定 大，
2、判断化学反应进行的方向
浓度商:
对于可逆反应，在一定的温度的任意时刻，生成物浓度幂之 积与反应物浓度幂之积的比值叫浓度商
（1）QC＜K ， （2）QC＝K ， （3）QC＞K ，
化学平衡常数
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化学平衡常数——化学平衡的特征
I2(g) + H2(g)
序
起始时浓度mol/L
号
698.6K
2HI(g)
平衡时浓度mol/L 698.6K
平衡时
c0 (H2)
c0(I2)
1 0.01067 0.01196
c0 (HI) 0
(H2)
(I2)
0.001831 0.003129
(HI) 0.01767
应 （２）若升高温度，Ｋ值减小，则正反应为
放
热反
应 练习2:不同温度时，反应:H2(g)+I2(g)
△
2HI(g),
的浓度平衡常数与温度的关系如下：
温度 浓度平衡常数
623K 66 .9
698K 54.4
763K 45.9
通过改变温度，平衡常数大小的变化趋势可以判
断
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三、有关平衡常数的简单计算：
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练习：试写出下列反应的浓度平衡常数的数学表达式：
2SO2(g)+O2(g) 催化剂 2SO3
C(s)+H2O(g)
CO(g)+H2(g)
K
c2 (SO3) c2 (SO2 ) • c(O2 )
K c(CO) • c(H2 ) c( H 2O)
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CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)
K
= K1 K2
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例2:
C (s)
K
+ CO2(g)
2CO(g)
C (s) + H2O (g)
(g)
K1
CO (g) + H2
CO (g) +H2O (g)
K2
CO2 (g) + H2 (g)
K = K /K 精品课件
4、平衡常数只表现反应进行的程度，即 可能性问题，而不表现到达平衡所需的 时间，即现实性问题.
54.5
2 0.01135 0.009044 0
0.00356 0.00125 0.01559 54.6
3 0.01134 0.007510
0
0.004565 0.0007378 0.01354 54.45
源自文库
40
0
0.01069 0.001141 0.001141 0.008410 54.33
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反应向 正 方向进行 反应向 不移动 方向进行 反应向 逆 方向进行
思考2：一定温度下的可逆反应，化学平衡常数K和 浓度商QC是精否品课一件 定？可否为0？
3、利用Ｋ的变化可判断反应的热效应
平衡常数的大小不随反应物或生成物的改变
而改
（１变），若只升随高温温度度的，改Ｋ变值而增改大变，。则即正，反K 应= 为f（吸T）。热反