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課程內容

《化學平衡常數》
【學習目標】
1、化學平衡常數的概念
2、運用化學平衡常數對化學反應進行的程度判斷
3、運用化學平衡常數進行計算
根據表中的數據計算出平衡時的值，并分析其中的規律。
通過分析實驗數據得出：
（1）溫度不變（保持457.6℃）時，為常數，用K表示，K=48.74；
（2）常數K與反應的起始濃度大小無關；
（3）常數K與正向建立還是逆向建立平衡無關即平衡建立的過程無關。
化學平衡常數
1、定義：在一定溫度下，當一個可逆反應達到平衡時，生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值是一個常數。這個常數就是該反應的化學平衡常數（簡稱平衡常數）。
2、表達式：
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)

3、平衡常數的單位
   ∵濃度的單位為mol·L^-1
   ∴K的單位為(mol·L^-1)^△n
當濃度的單位為mol·L^-1，稱標準平衡常數，平衡常數一般不寫單位。
4、化學平衡常數的意義：
   定量的衡量化學反應進行的程度
（1）K值越大，表示反應進行的程度越大，反應物轉化率也越大。
（2）一般當K＞10⁵時，該反應基本進行完全；
        當K＜10^-5時，認為該反應未發生。
5、使用平衡常數應注意的幾個問題
（1）化學平衡常數的大小只與溫度有關，與反應物或生成物的濃度無關。
（2）在平衡常數表達式中，純液體（如水）的濃度、固體物質的濃度不寫。
（3）化學平衡常數表達式與化學方程式的書寫有關。
（4）同一化學反應，正、逆反應的平衡常數互為倒數。
6、化學平衡常數的應用
（1）判斷可逆反應是否達到平衡及反應方向
對于可逆反應，在一定溫度的任意時刻，反應物的濃度和生成物的濃度有如下關系：
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
    叫該反應的濃度熵。
①Q_c＜K，反應向正方向進行
②Q_c＝K，反應處于平衡狀態
③Q_c＞K，反應向逆方向進行
例題：高爐煉鐵中發生的基本反應如下：
    FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO₂(g)；△H＞O，其平衡常數可表達為：K=c(CO₂)/c(CO)，已知1100℃，K=0.263。1100℃時，測得高爐中c(CO₂)=0.025mol/L，c(CO)=0.1mol/L，在這種情況下該反應是否處于平衡狀態____（填“是”或“否”），此時化學反應向____方向進行，其原因是________。
（2）利用K可判斷反應的熱效應
根據某反應的平衡常數K隨溫度變化的情況，可判斷該反應是放熱反應還是吸熱反應。
①若升高溫度，K值增大，則正反應為吸熱反應。
②若升高溫度，K值減小，則正反應為放熱反應。
7、有關化學平衡常數的計算
平衡轉化率：
對于可逆反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
反應物A的平衡轉化率（該條件最大轉化率）可表示：
  α（A）%=（A的初始濃度-A的平衡濃度）/A的初始濃度×100%
  α（A）%=（A初始的物質的量-A的平衡物質的量）/A初始的物質的量×100%
例1：在某溫度下，將H₂(g)和I₂(g)各O.1mol混合物充入10L的密閉容器中，充分反應達到平衡時，測得c(H₂)=0.0080mol/L，求：
（1）反應的平衡常數。
（2）其它條件不變，充入的H₂(g)和I₂(g)各0.2mol，求達平衡時各物質的平衡濃度。
例2：反應N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g)在一定條件下進行。設投入的N₂為1mol，H2為3mol，在一體積恒定，溫度恒定的容器中反應，測得平衡時的壓強是原來的90%，求轉化率α₁。然后再充入1molN₂和3molH₂，溫度不變，計算新平衡的轉化率α₂。
例3：已如CO(g)+H₂O(g)=CO₂(g)+H₂(g) 800℃ K=1.0；求恒溫恒容體系中，用c(CO):c(H₂O)=1:1或1:4開始，達到平衡時CO和H₂O(g)的轉化率。
課堂小結：
（1）平衡是有條件的、動態的。
（2）K不隨起始濃度大小而變化。
（3）K與溫度有關。
（4）K與方程式寫法有關。
（5）K值大小標志反應能達到的最大限度，K值越大，反應物的轉化率越大，反應越完全。
（6）K值可用于判別反應進行的方向和判斷反應的熱效應。