第4讲 化学平衡常数及转化率

第4讲 化学平衡常数及转化率

１．化学平衡常数

在一定温度下，对于反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)，达到平衡时：

（1）平衡常数K 的表达式：K ＝

)

()()()(B c A c D c C c n

m

q

p

⋅⋅

（2）K 值的意义：

① K 可以用来表示某反应的限度，K 值越大，正反应进行的程度 越完全 。 ② 可以利用浓度商判断平衡移动方向。

在一定温度的任意时刻，反应物与生成物的浓度有如下关系：

Q c 叫该反应的浓度商：

Q c < K ，反应向 正 反应方向进行； Q c = K ，反应处于平衡状态；

Q c > K ，反应向 逆 反应方向进行。

（3）影响平衡常数的因素

① 平衡常数只与 温度 有关，与其他无关。

② 固体 和 水溶液中水 的浓度通常看作常数“1”，不计入平衡常数表达式中。 ③ 化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变。

若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，平衡常数也会改变。 如2NO

2

N 2O 4 的平衡常数K ＝

)

()(22

42NO c O N c

NO

2

2

1N 2O 4 的平衡常数K ＝

)()(24221NO c O N c

N

2O 4 2NO 2 的平衡常数K ＝)

()(4222

O N c NO c

２．反应物的转化率 （1）转化率α的表达式：α=

%

100⨯-某反应物的起始浓度

某反应物的平衡浓度

某反应物的起始浓度

（2）转化率α值的意义：反应物的平衡转化率表示在一定温度和起始浓度下反应进行的

限度，转化率 越大 ，正反应进行的程度 越完全 。 例1．反应H

2(g)+I 2(g)

2HI 的平衡常数为K 1 ；反应HI

2

1H 2(g)+

2

1I 2(g) 的平衡常数为K 2 ；则K 1、K 2的关系为（平衡常数为同温同压下的测定值）（

）

A ．K 1＝2 K 2

B ．K 1＝K 22

C ．K 1＝1/K 22

D ．

2

1K 1＝K 2

【答案】C

【解析】K 1=

)

()()(222

I c H c HI c ⋅，K 2=

)

()

()(221

221HI c I c H c ⋅

K 1·K 22=

)

()()(222

I c H c HI c ⋅·（)

()()(221

221

HI c I c H c ⋅）2 =1

例2．在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO 2(g)+H

2(g) CO(g)+H 2O(g)

其化学平衡常数K 和温度t 的关系如下表：

t ℃ 700 800 830 1000 1200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6

回答下列问题：

（1）该反应的化学平衡常数表达式为K ＝ 。 （2）该反应为 反应（选填“吸热”、“放热”）。 （3）能判断该反应是否已达到化学平衡状态的依据是 。

a ．容器中压强不变

b ．混合气体中c(CO)不变

c ．v 正(H 2)＝v 逆(H 2O)

d ．c(CO 2)＝c(CO)

（4）某温度下，平衡浓度符合：c(CO 2)·c(H 2)＝c(CO)·c(H 2O)，试判断此时的温度为 ℃。 【答案】（1）K ＝

)

()()()(222H c CO c O H c CO c ⋅⋅（2）吸热（3）bc （4）830℃

【解析】

（2

）温度升高，平衡向吸热方向移动，

K 值增大，反应向正方向移动， （4）c(CO 2)·c(H 2)＝c(CO)·c(H 2O)，

)

()()()(222H c CO c O H c CO c ⋅⋅=1=K （830℃），

∴此时的温度为830℃。

例3．（2008·山东理综·14）高温下，某反应达到平衡，平衡常数K ＝

)

()()()(222H c CO c O H c CO c ⋅⋅。

恒容时，温度升高，H 2浓度减小。下列说法正确的是

（ ）

A ．该反应是焓变为正值.

B ．恒温恒容下，增大压强，H 2浓度一定减小

C ．升高温度，逆反应速率减小

D ．该反应化学方程式为CO ＋H 2O CO 2＋H 2

【答案】A

【解析】根据平衡常数，该反应化学方程式为CO 2＋H 2

CO ＋H 2O ，D 错误；升

温，正逆反应速率均增大，C 错误；升温，平衡向吸热方向移动，H 2浓度减小，向正

反应方向移动，所以正反应方向吸热，A 正确；恒温恒容下，增大压强，也可能是直接加入H 2，H 2的浓度增大，B 错误。

正反应方向吸热

例4．（2008·宁夏理综·12）将固体NH 4I 置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：

①NH

4I(s) NH 3(g)+HI(g)；

②2HI H 2(g)+I 2(g) 达到平衡时，c (H 2)=0.5mo l ·L -1，c (HI)=4mo l ·L -1，则此温度下反应①的平衡常数为 （ ） A ．9 B ．16 C ．20. D ．25 【答案】C 【解析】

NH 4

I(s) NH 3(g)+HI(g)；

2HI H 2(g)+I 2(g) 始(mol ·L －1

): 0 0 x 0 0

变(mol ·L －1

): x x 2y y y 衡(mol ·L －1): x x x-2y y y y=0.5 x-2y=4 解得x=5 ∴ K （①）＝)()(3HI c NH c ⋅=4×5=20

例5．在一密闭容器中，将1.0 mol CO 与1.0 mol H 2O(g)混合加热到800℃，发生下列反应：

CO(g)+H 2O(g) CO 2(g)+H 2(g) ，一段时间后该反应达到平衡，测得CO 的物质的量为0.5 mol 。通过计算回答下列问题： （1）平衡时CO 的转化率为 ，该反应的化学平衡常数为 。 （2）如果继续向上述平衡体系中通入1.0 mol 的H 2O(g)，相同条件下反应一段时间后，

达到新的平衡状态，此时CO 的转化率为 。

（3）若改变起始反应物的用量，将2.0 mol CO 与4.0 mol H 2O(g)混合加热到800℃，一段

时间后该反应达到平衡，此时CO 的物质的量为 。 【答案】 （1）50%，1 （2）66.7% （3）0.667mol 【解析】

CO(g) + H 2O(g) CO 2(g) + H 2(g)

始(mol): 1 1 0 0 变(mol): 0.5 0.5 0.5 0.5 衡(mol): 0.5 0.5 0.5 0.5 （1）α(CO)=

%

50%10015.0=⨯mol

mol

K(800℃)=

VL

m ol VL

m ol VL

m ol VL m ol

O H c CO c H c CO c 5.05.05.05.0)

()()()(222⋅⋅=

⋅⋅=1

（2） CO(g) + H 2O(g)

CO 2(g)

+ H 2(g) 始(mol): 1 2 0 0 变(mol): x x x x 衡(mol): 1-x

2-x x

x