化学平衡常数

二、化学平衡常数
(1)定义:在一定温度下，当一个可逆反应达到化 学平衡时，生成物浓度系数之幂的积与反应物浓 度系数之幂的积比值是一个常数，这个常数就是 该反应的化学平衡常数。用 K 表示。 (2) 表达式： aA(g)+bB(g)
K c (C ) c ( D )
c d
cC(g)+ dD(g)
2 4 1
c ( NO )
2
2
N2O4
2NO2
K
2
c ( NO )
2
2
c( N O )
2 41ຫໍສະໝຸດ K 11 K
2
K
2 3
NO2
1/2 N2O4
K
3
c (N O )
2 4
2
c ( NO )
2
化学平衡常数的书写注意事项：
①.如果反应中有固体或纯液体参加时，不写它们的浓度
CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)
注意 使用平衡常数时必须指明是在哪一温度下进行的可逆反应
4.平衡常数意义及应用：
（1）判断反应进行的程度
K值越大，反应进行的程度越大。反应物的转化率也越大， 当K>107 时，可以认为反应完全，反应为不可逆反应 K值越小，反应进行的程度越小。反应物的转化率也越大， 当K<10-7 时，可以认为未发生反应，反应不能进行
例 5． （08 年山东理综·29）北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷（C3H8） ，亚特兰大奥运会火炬 燃料是丙烯（C3H6） 。 （1）丙烷脱氢可得丙烯。 － 已知：C3H8(g)=CH4(g) →HC≡CH(g)＋H2(g) △ H1=156.6 kJ· mol 1 － CH3CH＝CH2(g)→CH4(g)＋HC≡CH(g ) △ H2=32.4 kJ· mol 1 则相同条件下，反应 C3H8(g) →CH3CH＝CH2(g)＋H2(g) 的△ H= kJ· mol 1。 （2）以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入 O2 和 CO2，负极通入丙烷，电解 － 质是熔融碳酸盐。电池反应方程式为 ；放电时 CO32 移向 电池的 （填“正”或“负”）极。 （3）碳氢化合物完全燃烧生成 CO2 和 H2O。常温常压下，空气中的 CO2 溶于水，达到平 衡时，溶液的 pH=5.60，c(H2CO3)=1.5× -5 mol· -1。若忽略水的电离及 H2CO3 的第二级电离， 10 L － ＋ 则 H2CO3 HCO3 ＋H 的平衡常数 K1= 。 （已知 10-5.60=2.5× -6） 10 － （4）常温下，0.1 mol· -1NaHCO3 溶液的 pH 大于 8，则溶液中 c(H2CO3) L c(CO32 ) （填“＞”、 “=”或“＜”） 原因是 ， （用 离子方程式和必要的文字说明） 。
4 7
。计算：
平衡常数 的计算
25． （08 上海高考）在 2L 密闭容器中，800℃时反应 2NO(g)＋O2(g) n(NO)随时间的变化如表：
2NO2(g)体系中，
(1)写出该反应的平衡常数表达式：K＝___________________。 已知：K(300℃)＞K(350℃)，该反应是________热反应。 (2)右图中表示 NO2 的变化的曲线是____________。 用 O2 表示从 0～2s 内该反应的平均速率 v＝___________。
3 2
303 4.8
313 5.9
323 6.0
353 2.0
O2(g)
Δ H=+765.2kJ·mol-1
回答下列问题： （1） 画出上述反应在有催化剂与无催化剂两种情况下反应过程中体系能量变化示意图， 并进行必要标注。 （2） 与目前广泛使用的工业合成氨方法相比，该方法中固氮反应速率慢。请提出可提高 其反应速率且增大 NH3 生成量的建议： 。 （3） 工业合成氨的反应为 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。 设在容积为 2.0L 的密闭容器中充 入 0.60mol N2(g)和 1.60 mol H2(g),.反应在一定条件下达到平衡时，NH3 的物质的量 分数（NH3 的物质的量与反应体系中总的物质的量之比）为 ①该条件下 N2 的平衡转化率； ②该条件下反应 2NH3(g) N2(g)+3H2(g)的平衡常数。
c ( A) c (B )
a b
(3)在一定温度下无论反应物的起始浓度如何， 反应达平衡状态后，将各物质的物质量浓度代入 下式，得到的结果是一个定值。
[思考与交流]
1、K 值的大小说明了什么? 2、同一条件下正、逆反应的化学平衡常数有何关系？
(1)K 的意义： K 值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越 大，它的正反应进行的程度大,反应物的转化率也越大。因此， 平衡常数的大小能够衡量一个化学反应进行的程度，又叫反应的 限度。 (2)一定温度时，同一个反应,其化学方程式书写方式、 配平计量数不同，平衡常数表达式不同。例如： c( N O ) K 2NO 2 N2O4
A.灯管工作时，扩散到灯丝附近高温区的 WI2（g）会分解出 W，W 重新沉积到灯丝上 B.灯丝附近温度越高，WI2（g）的转化率越低 C.该反应的平衡常数表达式是 K＝ D.利用该反应原理可以提纯钨
c (W ) c ( I 2 ) c (WI
2
)
【答案】AD 【高考考点】化学平衡的移动，平衡常数
• 例4．（08海南卷）反应A(g)+B(g) C(g) +D(g)过程中 的能量变化如图所示，回答下列问题。 (1)该反应是____________________反应(填“吸热”“放 热”); (2)当反应达到平衡时，升高温度，A的转化率______(填 “增大”“减小”“不变”)， 原因是 ____________________________________________； (3)反应体系中加入催化剂对反应热是否有影 响?_______________，原因是_________。 (4)在反应体系中加入催化剂，反应速率增大， E1和E2的变化是：E1_________，E2________ (填“增大”“减小、”“不变”)。 【高考考点】反应的热效应，化学平衡移动， 活化能。重在考察学生的综合应用能力。
高温
由平衡常数表 达式写方程式
例 1． （08 广东卷）碘钨灯比白炽灯使用寿命长。灯管内封存的少量碘与使用过程中沉积在 管壁上的钨可以发生反应： W（s）+I2（g） T1 T2 WI2 Δ H＜0（温度 T1＜T2） 。下列说法正确的是（ ）
A.灯管工作时，扩散到灯丝附近高温区的 WI2（g）会分解出 W，W 重新沉积到灯丝上 B.灯丝附近温度越高，WI2（g）的转化率越低 C.该反应的平衡常数表达式是 K＝ D.利用该反应原理可以提纯钨
例2 ：在密闭容器中给CO 和H2O(g)的混合物加热到 800℃ 时，有下列平衡： CO(g) ＋ H2O(g) CO2(g) ＋ H2(g) 若用2 molCO和10mol H2O(g)相互混合并加热至800℃， 测得其平衡常数为K=1，则CO的转化率是多少？ 83.3% 若在某一个时刻，测得CO(g) 、 H2O(g)、CO2(g) 、 H2(g) 的物质的量分别为1mol、9mol、1mol、1mol，请判断 反应朝哪个方向进行？ 正反应方向
K值在107~10－7范围内的反应为可逆反应 （2）判断化学平衡移动的方向
引申思考
化学反应进行程度的判断：对于可逆反应 aA+bB cC+dD ，平衡常数 K 与化学反应程度的关系为：
（1）当 （ 2 ）当
c (C ) c (D )
c d
= K 时,为化学平衡状态
c (A ) c (B )
化学平衡常数的计算
Ⅰ。利用平衡常数,求平衡时各组分的浓度 例 1.在某温度下,第一将 H2 和 I2 各 0.10mol 的气态混合物充入 10L 的密闭容器中，充分 反应，达到平衡后,测得 c(H2)=0.0080mol/L。 (1)求反应的平衡常数。 (2)在上述温度下,再将 H2 和 I2各 0.20mol 的气 态混合物充入该密闭容器中，试求达到平衡 时各物质的浓度。
25（08宁夏）．已知可逆反应： M(g)+N(g) P(g)+Q(g)，△H>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· -1，c(N)=2.4 mol· -1；达到平衡后，M的转化率为 L L 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· -1，c(N)=a mol· -1；达到平衡后，c(P)=2 L L mol· -1，a= L ； (4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为： c(M)=c(N)=b mol· -1，达到平衡后，M的转化率为 。 L
K = c(CO2)
②.稀溶液中有水参加反应时，不写水的浓度
Cl2 + H2O HCl + HClO c(HCl) · c(HClO) K= c(Cl2)
但非水溶液中的反应，如果反应物或生成物中有水， 此时水的浓度不能看成常数。
3.影响平衡常数的因素：
不随浓度、压强、催化剂的改变而变化，与平衡建立的途径也 无关，只与温度有关。
【练习2】 0.2mol CO与0.2mol水蒸气在2L密闭容器里 加热至1200℃，生成CO2和H2，2min内，已知V （CO2）=0.03mol／（L· min）。 （1）求该温度下的平衡常数及CO、水蒸气的转化率。 （2） 若水蒸气加倍投料求CO、水蒸气的转化率。
例 1． （08 广东卷）碘钨灯比白炽灯使用寿命长。灯管内封存的少量碘与使用过程中沉积在 管壁上的钨可以发生反应： W（s）+I2（g） T1 T2 WI2 Δ H＜0（温度 T1＜T2） 。下列说法正确的是（ ）