第三节化学平衡 （ 三）

化学平衡常数及有关计算

回顾化学平衡状态及其移动回顾化学平衡状态及其移动 在一定条件下，几乎所有的反应都具有不同程度在一定条件下，几乎所有的反应都具有不同程度

的可逆性，但有些反应的逆反应进行程度太少而的可逆性，但有些反应的逆反应进行程度太少而忽略，把几乎完全进行的反应叫不可逆反应。忽略，把几乎完全进行的反应叫不可逆反应。

达到化学平衡状态的可逆反应，受浓度、压强、达到化学平衡状态的可逆反应，受浓度、压强、温度等影响会产生移动，再达到新的平衡。那么温度等影响会产生移动，再达到新的平衡。那么化学平衡有什么性质？如何判别一个化学反应是化学平衡有什么性质？如何判别一个化学反应是否达到化学平衡状态？有关的计算怎样？这就是否达到化学平衡状态？有关的计算怎样？这就是我们这节课要研究的内容。我们这节课要研究的内容。

首先，让我们以氢气和碘蒸气的反应为例，分析首先，让我们以氢气和碘蒸气的反应为例，分析课本课本 2929 页表中的数据，然后得出结论。页表中的数据，然后得出结论。

1 、化学平衡常数：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，符号 K 。

2 、数学表达式：对于一般的可逆反应，

mA （ g ） +nB （ g ） pC （ g ） +qD （ g ）

当在一定温度下达到平衡时，

K=Cp （ C ） ·Cq （ D ） /Cm （ A ） ·Cn

（ B ）

如在 250C 时， H2+Cl2 2HCL ， K= 5.3×1016 ；

又如又如 HH22+Br+Br2 2 2HBr2HBr ，， K=2.2×10K=2.2×109 9 。。▲▲ 33 、、平衡常数的意义∶平衡常数的意义∶

平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度（即反应限度）。（即反应限度）。

KK 值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，它的正向反应进行的程度越大，即该反应进大，它的正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物转化率越大；反之，就越不行得越完全，反应物转化率越大；反之，就越不完全，转化率就越小。完全，转化率就越小。

一般地说，一般地说， K 10﹥K 10﹥ 55 时，该反应进行得就基本完全时，该反应进行得就基本完全了；了； KK 在在 1010-5-5 左右，则认为反应很难进行。左右，则认为反应很难进行。

平衡常数只受温度影响，与浓度变化无关。平衡常数只受温度影响，与浓度变化无关。 对于有纯固体或溶剂参加的反应，其浓度不列入对于有纯固体或溶剂参加的反应，其浓度不列入

平衡常数平衡常数 KK 的表达式中。的表达式中。

44 、转化率∶、转化率∶

某个指定反应物的转化率某个指定反应物的转化率 == （指定反应物（指定反应物的起始浓度－指定反应物的平衡浓度）的起始浓度－指定反应物的平衡浓度） // 指指定反应物的起始浓度定反应物的起始浓度 ×100%×100% 或者或者 == 指定反指定反应物反应中消耗（或叫反应）的浓度应物反应中消耗（或叫反应）的浓度 // 指定指定反应物的起始浓度反应物的起始浓度 ×100%×100%

转化率越大，反应越完全！转化率越大，反应越完全！

55 、典型例题剖析∶、典型例题剖析∶ 例例 1∶1∶ 在某温度下，将氢气和碘蒸气各在某温度下，将氢气和碘蒸气各 0.10.1

molmol 的气态混合物充入的气态混合物充入 10L10L 的密闭容器中，的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得充分反应，达到平衡后，测得 CC （（ HH22 ）） ==

0.008mol/L0.008mol/L 。。 （（ 11 ）求该反应的平衡常数。）求该反应的平衡常数。 （（ 22 ）在上述温度下，该容器中若通入氢）在上述温度下，该容器中若通入氢

气和碘蒸气各气和碘蒸气各 0.30mol0.30mol 。试求达到化学平。试求达到化学平衡时各物质的浓度。衡时各物质的浓度。

审题思路∶要求平衡常数，先要求出平衡时审题思路∶要求平衡常数，先要求出平衡时各物质的浓度；求出平衡常数后，在同温下各物质的浓度；求出平衡常数后，在同温下利用公式可以求消耗浓度，再求平衡浓度利用公式可以求消耗浓度，再求平衡浓度。。 解∶（解∶（ 11 ）依题意知，）依题意知， HH22 （（ gg ）） +I+I22 （（ gg ） ） 2HI2HI （（ gg ）） 起始浓度起始浓度 （（ mol/Lmol/L ） ） 0.010 0.010 00.010 0.010 0 转化浓度转化浓度 （（ mol/Lmol/L ） ） 0.002 0.002 0.0040.002 0.002 0.004平衡浓度平衡浓度（（ mol/Lmol/L ） ） 0.008 0.008 0.0040.008 0.008 0.004

∴ ∴K=CK=C22 （（ HIHI ）） /C/C （ （ HH22 ）） ·C·C （ （ II22 ）） == （（ 0.0040.004 ）） 22//

0.008×0.008=0.250.008×0.008=0.25

续上续上 （（ 22 ）设反应中转化（或消耗）了）设反应中转化（或消耗）了 Xmol/LXmol/L

的氢气。依据题意则的氢气。依据题意则 HH22 （（ gg ）） +I+I22 （（ gg ） ） 2HI2HI （（ gg ））起始浓度起始浓度（（ mol/Lmol/L ） ） 0.030 0.030 00.030 0.030 0

转化浓度转化浓度 （（ mol/Lmol/L ） ） X X 2XX X 2X

平衡浓度平衡浓度（（ mol/Lmol/L ） ） 0.03-X 0.03-X 2X0.03-X 0.03-X 2X

由于温度不变，故由于温度不变，故 KK 值不变，值不变，

则有则有 K= CK= C22 （（ HIHI ）） /C/C （ （ HH22 ）） ·C·C （ （ II22 ）） == （（ 2X2X ）） 22// （（ 0.03-X0.03-X ）） 22=0.25=0.25

解得解得 X≈0.0053mol/LX≈0.0053mol/L

平衡时平衡时

答∶（略）答∶（略）

CC （ （ HH22 ）） =C=C （ （ II22 ）） =0.0247mol/L=0.0247mol/L ，， CC （（ HIHI ）） =0.0106mol/L=0.0106mol/L 。。

例例 2∶2∶ 在密闭容器中，将在密闭容器中，将 2.0molCO2.0molCO 与与 10mol10molHH22OO 混合加热到混合加热到 80080000CC ，达到下列平衡，达到下列平衡 COCO

（（ gg ）） +H+H22OO （（ gg ） ） COCO22 （（ gg ）） +H+H22

（（ gg ）），，且且 K=1.0 K=1.0 ，求，求 COCO 转化为转化为 COCO22 的转的转化率。化率。

解∶设解∶设 COCO 转化为转化为 COCO22 的转化率为的转化率为 XX 。。 COCO （（ gg ）） +H+H22OO （（ gg ） ） COCO22 （（ gg ）） +H+H22

（（ gg ）） nn 起始 起始 2.0 10 0 02.0 10 0 0 （（ molmol ）） nn 消耗 消耗 2.0x 2.0x 2.0x 2.0x2.0x 2.0x 2.0x 2.0x nn 平衡 平衡 2.02.0 （（ 1-x1-x ）） 10-2.0x 2.0x 2.0x10-2.0x 2.0x 2.0x

（续上）（续上） 由题意知∶由题意知∶K=cK=c （（ COCO22 ）） ·c·c （（ HH22 ）） /c/c （（ COCO ）） ·cH·cH22

OO = 2.0x·2.0x/v÷2.0= 2.0x·2.0x/v÷2.0 （（ 1-x1-x ）） ·· （（ 10-2.0x10-2.0x ））

/v =1/v =1 解得解得 x=0.83x=0.83 即为即为 83%83% 答∶ 答∶ COCO 转化为转化为 COCO22 的转化率为的转化率为 83%83% 。。

练习与思考练习与思考 11 、、 0.05gN0.05gN22OO44 气体放入气体放入 200mL200mL 密闭容器中密闭容器中

并在并在 252500CC 保温， 保温， NN22OO4 4 2NO2NO22 ，， K=K=

0.005770.00577 。求∶每一组分气体的平衡浓度。。求∶每一组分气体的平衡浓度。 解题思路∶现在要求各组分的平衡浓度，已解题思路∶现在要求各组分的平衡浓度，已

知反应起始的物质的量和体积、该温度的平知反应起始的物质的量和体积、该温度的平衡常数，则可采用列三行、填对空的方法弄衡常数，则可采用列三行、填对空的方法弄清关系然后用平衡常数的表达式代入已知量清关系然后用平衡常数的表达式代入已知量进行求解。进行求解。

参考答案∶参考答案∶ 解∶四氧化二氮的起始浓度 解∶四氧化二氮的起始浓度 CC

（ （ NN22OO4 4 ） ） =0.05g÷92g/mol÷0.2L=2.72×10=0.05g÷92g/mol÷0.2L=2.72×10-3-3momol/Ll/L

设其反应中消耗的浓度为设其反应中消耗的浓度为 XX

NN22OO4 4 2NO2NO22

起始浓度 起始浓度 2.72 ×102.72 ×10-3 -3 00（（ mol/Lmol/L ））转化浓度 转化浓度 X 2XX 2X（（ mol/Lmol/L ））平衡浓度 平衡浓度 2.72 ×102.72 ×10-3 -3 –X 2X–X 2X

（（ mol/mol/LL ））

K=CK=C22 （（ NONO22 ）） /C/C （（ NN22OO44 ）） = = （（ 22

XX ）） 2 2 / / （（ 2.72 ×102.72 ×10-3 -3 –X–X ）） =0.00577=0.00577 ，， 解得解得 X=1.39 ×10X=1.39 ×10-3-3 mol/Lmol/L ∴∴ 平衡时∶ 平衡时∶ CC （（ NONO22 ）） = = （（ 2.72 ×102.72 ×10-3 -3 ––

XX ） ） mol/L =mol/L = （（ 2.72-1.392.72-1.39 ） ） ×10×10-3-3 mol/L =mol/L =1.33 ×101.33 ×10-3-3 mol/L mol/L ，， CC （（ NN22OO44 ）） =2X=2×1.=2X=2×1.

39 ×1039 ×10-3-3 mol/L=2.78 ×10mol/L=2.78 ×10-3-3 mol/Lmol/L 。。 答∶（略）答∶（略）

练习练习 22

设在某温度时，在容积为设在某温度时，在容积为 1L1L 的密闭容器内，的密闭容器内，把氮气和氢气两种气体混合，反应后生成氨气。把氮气和氢气两种气体混合，反应后生成氨气。实验测得，当达到平衡时，氮气和氢气的浓度各实验测得，当达到平衡时，氮气和氢气的浓度各为为 2mol/L2mol/L ，生成氨气的浓度为，生成氨气的浓度为 3mol/L3mol/L ，求这个，求这个反应在该温度下的平衡常数和氮气、氢气在反应反应在该温度下的平衡常数和氮气、氢气在反应开始时的浓度。开始时的浓度。

解题思路∶该题可用已知的平衡浓度代入平解题思路∶该题可用已知的平衡浓度代入平衡常数求算公式进行计算，然后根据起始浓度等衡常数求算公式进行计算，然后根据起始浓度等于消耗浓度加上平衡浓度，计算出氮、氢气的起于消耗浓度加上平衡浓度，计算出氮、氢气的起始浓度。始浓度。

参考答案∶参考答案∶ 解∶ 解∶ NN22+3H+3H2 2 2NH2NH33 起始浓度 起始浓度 00 （（ mol/Lmol/L ）） 转化浓度 转化浓度 33 （（ mol/Lmol/L ）） 平衡浓度 平衡浓度 2 2 2 2 m222333 33 2m2333 3⒊2 （（ mol/Lmol/L ）） 则则 K=CK=C22 （（ NHNH33 ）） /C /C （（ NN22 ）） ·C·C33 （（ HH22 ） ） =3=322/2×2/2×233=0.5=0.5

6363

又从方程式可知∶生成又从方程式可知∶生成 3mol NH3mol NH33 ，，必须消耗必须消耗 1.5molN1.5molN22 和和 4.5mo4.5molHlH2 2 ，∴，∴ NN22 在反应开始时的浓度在反应开始时的浓度 =2+1.5=3.5=2+1.5=3.5 （（ mol/Lmol/L ），）， HH22

在反应开始时的浓度在反应开始时的浓度 =2+4.5=6.5=2+4.5=6.5 （ （ mol/Lmol/L ）。）。答（略）答（略）起始 2(g N2(g)+3H2(g) 则 2NH3(g))+3H2(g) 2NH3

(g) N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)

N 2(g)+3H2(g) 2NH3(g)

第十三次作业∶课本第十三次作业∶课本 3232 页第页第 44 题和题和第第 99 题；课后练习∶同步测试题；课后练习∶同步测试 2626～～ 2929

页。页。

谢谢！谢谢！