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化學(xué)平衡常數(shù)
1.認(rèn)識(shí)化學(xué)平衡常數(shù)是表征反應(yīng)限度的物理量，知道化學(xué)平衡常數(shù)的含義，能書寫平衡常數(shù)表達(dá)式，能進(jìn)行平衡常數(shù)的簡(jiǎn)單計(jì)算；
2.能利用平衡常數(shù)和濃度商的關(guān)系判斷化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡及平衡移動(dòng)的方向。
化學(xué)平衡狀態(tài)的概念：如果外界條件(______、______、______等)不發(fā)生改變，當(dāng)_______反應(yīng)進(jìn)行到一定程度時(shí)，__________與__________相等，反應(yīng)物的________與生成物的_______不再改變，達(dá)到一種表面靜止的狀態(tài)，稱為“化學(xué)平衡狀態(tài)”,簡(jiǎn)稱化學(xué)平衡。化學(xué)平衡研究的對(duì)象是___________。
壓強(qiáng)
溫度
濃度
正反應(yīng)速率
可逆
逆反應(yīng)速率
濃度
濃度
可逆反應(yīng)
在工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)室中，人們會(huì)遇到各種各樣的可逆反應(yīng)，如合成氨的反應(yīng)：
N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)
高溫、高壓
催化劑
該反應(yīng)在一定條件下不可能進(jìn)行完全，即存在一定的限度，而反應(yīng)限度的大小對(duì)于生產(chǎn)和生活實(shí)際有著直接的影響。
如何定量地描述化學(xué)反應(yīng)的限度呢？
研究表明，可逆反應(yīng)在適當(dāng)條件下進(jìn)行一段時(shí)間后一定會(huì)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。此時(shí)，平衡混合物的組成不再隨時(shí)間的延續(xù)而變化，反應(yīng)達(dá)到一定的限度。在研究了大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，人們發(fā)現(xiàn)可以用化學(xué)平衡常數(shù)來(lái)定量描述化學(xué)反應(yīng)的限度。
那么什么是化學(xué)平衡常數(shù)？該如何表示？如何計(jì)算？怎么用它來(lái)比較反應(yīng)的限度大小呢？
探究一 ：化學(xué)平衡常數(shù)的概念及其表達(dá)式
測(cè)量反應(yīng)I2(g) +H2(g) 2HI(g)在698.6K時(shí)各物質(zhì)的初始濃度和平衡濃度所獲得的數(shù)據(jù)，結(jié)果如下表。
初始濃度×10-2 mol/L 平衡濃度×10-2 mol/L
c始(H2) c始(I2) c始(HI) c平(H2) c平(I2) c平(HI)
1.067 1.196 0 0.183 0.313 1.767
1.135 0.904 0 0.356 0.125 1.559
1.134 0.751 0 0.457 0.074 1.354
0 0 1.069 0.114 0.114 0.841
0 0 0.449 0.048 0.048 0.353
c平2(HI)
c平(H2)c平(I2)
54.5
54.6
54.2
54.1
54.4
數(shù)值相同
(1)相同溫度，達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí) 的數(shù)值相同嗎？
c平2(HI)
c平(H2)c平(I2)
相同，是個(gè)常數(shù)。
(2)這個(gè)常數(shù)與反應(yīng)的起始濃度大小有關(guān)嗎？
無(wú)關(guān)。
(3)這個(gè)常數(shù)與正向建立還是逆向建立平衡有關(guān)系嗎？
無(wú)關(guān)。即與平衡建立的過(guò)程無(wú)關(guān)。
化學(xué)平衡常數(shù)
一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，生成物濃度以化學(xué)計(jì)量數(shù)為指數(shù)的冪的乘積與反應(yīng)物濃度以化學(xué)計(jì)量數(shù)為指數(shù)的冪的乘積的比值是一個(gè)常數(shù)。這個(gè)常數(shù)就是該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)(簡(jiǎn)稱平衡常數(shù)，用K表示)。
對(duì)于： a A(g)＋b B(g) c C(g)＋d D(g)
c平(A) c平(B)
K＝
c
c平(C) c平(D)
d
a
b
注意：對(duì)于有純固體或純液體參與的反應(yīng)，純固體或純液體不列入平衡常數(shù)的表達(dá)式中。
寫出下表中各反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式和單位。
反應(yīng) K 單位
① 1/2N2(g)+3/2H2 (g) NH3(g) (mol·L-1)-1
② N2(g)+3H2 (g) 2NH3 (g) (mol·L-1)-2
③ 2NH3(g) N2(g)+3H2 (g) (mol·L-1)2
c平(NH3)
c平(N2)1/2c平(H2)3/2
c平(NH3)2
c平(N2)c平(H2)3
c平(N2)c平(H2)3
c平(NH3)2
對(duì)于一個(gè)反應(yīng)，其平衡常數(shù)的表達(dá)式是唯一的嗎？平衡常數(shù)的表達(dá)式與哪些因素有關(guān)？
不唯一。化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式取決于化學(xué)方程式的系數(shù)，對(duì)于確定反應(yīng)還與溫度有關(guān)。
對(duì)于一可逆反應(yīng)，其正反應(yīng)和逆反應(yīng)的K有什么關(guān)系？
互為倒數(shù)，單位不同。
如果濃度的單位是mol L-1，將濃度單位代入化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式，可得到K的單位。由上述結(jié)果分析K的單位與反應(yīng)的化學(xué)方程式存在什么關(guān)系？
K的單位與化學(xué)方程式的書寫方式相對(duì)應(yīng)。
反應(yīng) K 單位
NH3 H2O(aq) NH4+(aq)+OH—(aq)
FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)
AgCI(s) Ag+(aq)+CI—(aq)
寫出下表中各反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式和單位。
c平(NH4+)c平(OH-)
c平(NH3 H2O)
c平(CO2)
c平(CO)
c平(Ag+)c平(Cl-)
mol·L-1
1
(mol·L-1)2
探究二：化學(xué)平衡常數(shù)意義及應(yīng)用
使用平衡常數(shù)應(yīng)注意的問(wèn)題：
(1)化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度影響，與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無(wú)關(guān)。
C(s)＋H2O(g)??CO(g)＋H2(g)
FeO(s)＋CO(g)??Fe(s)＋CO2(g)
(2)在平衡常數(shù)表達(dá)式中，水(液態(tài))的濃度、固體物質(zhì)的濃度不寫。
反映了化學(xué)反應(yīng)可能進(jìn)行的程度，平衡常數(shù)的數(shù)值越大，說(shuō)明反應(yīng)進(jìn)行得越完全。
K＞105或106時(shí) ，反應(yīng)進(jìn)行的較完全；
K<10-5或10-6時(shí)，反應(yīng)很難正向進(jìn)行。
如何判斷某溫度下可逆反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)？
對(duì)于可逆反應(yīng)aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)
達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí), K=
任意狀態(tài)時(shí)：
濃度商Q =
cc(C)·cd(D)
ca(A)·cb(B)
在某溫度下，用濃度商Q與K比較大小來(lái)判斷是否達(dá)到平衡
Q = K 反應(yīng)狀態(tài) 。
Q < K 反應(yīng)狀態(tài) 。
Q > K 反應(yīng)狀態(tài) 。
平衡狀態(tài)
反應(yīng)正向進(jìn)行
反應(yīng)逆向進(jìn)行

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