课程内容

《化学平衡常数》
【学习目标】
1、化学平衡常数的概念
2、运用化学平衡常数对化学反应进行的程度判断
3、运用化学平衡常数进行计算
根据表中的数据计算出平衡时的值，并分析其中的规律。
通过分析实验数据得出：
（1）温度不变（保持457.6℃）时，为常数，用K表示，K=48.74；
（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平衡建立的过程无关。
化学平衡常数
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）。
2、表达式：
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)

3、平衡常数的单位
   ∵浓度的单位为mol·L^-1
   ∴K的单位为(mol·L^-1)^△n
当浓度的单位为mol·L^-1，称标准平衡常数，平衡常数一般不写单位。
4、化学平衡常数的意义：
   定量的衡量化学反应进行的程度
（1）K值越大，表示反应进行的程度越大，反应物转化率也越大。
（2）一般当K＞10⁵时，该反应基本进行完全；
        当K＜10^-5时，认为该反应未发生。
5、使用平衡常数应注意的几个问题
（1）化学平衡常数的大小只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。
（2）在平衡常数表达式中，纯液体（如水）的浓度、固体物质的浓度不写。
（3）化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关。
（4）同一化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数。
6、化学平衡常数的应用
（1）判断可逆反应是否达到平衡及反应方向
对于可逆反应，在一定温度的任意时刻，反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系：
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
    叫该反应的浓度熵。
①Q_c＜K，反应向正方向进行
②Q_c＝K，反应处于平衡状态
③Q_c＞K，反应向逆方向进行
例题：高炉炼铁中发生的基本反应如下：
    FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO₂(g)；△H＞O，其平衡常数可表达为：K=c(CO₂)/c(CO)，已知1100℃，K=0.263。1100℃时，测得高炉中c(CO₂)=0.025mol/L，c(CO)=0.1mol/L，在这种情况下该反应是否处于平衡状态____（填“是”或“否”），此时化学反应向____方向进行，其原因是________。
（2）利用K可判断反应的热效应
根据某反应的平衡常数K随温度变化的情况，可判断该反应是放热反应还是吸热反应。
①若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应。
②若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。
7、有关化学平衡常数的计算
平衡转化率：
对于可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
反应物A的平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：
  α（A）%=（A的初始浓度-A的平衡浓度）/A的初始浓度×100%
  α（A）%=（A初始的物质的量-A的平衡物质的量）/A初始的物质的量×100%
例1：在某温度下，将H₂(g)和I₂(g)各O.1mol混合物充入10L的密闭容器中，充分反应达到平衡时，测得c(H₂)=0.0080mol/L，求：
（1）反应的平衡常数。
（2）其它条件不变，充入的H₂(g)和I₂(g)各0.2mol，求达平衡时各物质的平衡浓度。
例2：反应N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g)在一定条件下进行。设投入的N₂为1mol，H2为3mol，在一体积恒定，温度恒定的容器中反应，测得平衡时的压强是原来的90%，求转化率α₁。然后再充入1molN₂和3molH₂，温度不变，计算新平衡的转化率α₂。
例3：已如CO(g)+H₂O(g)=CO₂(g)+H₂(g) 800℃ K=1.0；求恒温恒容体系中，用c(CO):c(H₂O)=1:1或1:4开始，达到平衡时CO和H₂O(g)的转化率。
课堂小结：
（1）平衡是有条件的、动态的。
（2）K不随起始浓度大小而变化。
（3）K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值越大，反应物的转化率越大，反应越完全。
（6）K值可用于判别反应进行的方向和判断反应的热效应。