33.化学平衡常数 讲义-2023-2024学年高二化学人教版2019选择性必修1

沐澹化学 化学平衡常数 一、化学平衡常数 化学平衡常数的表示方法常见的有两种，用浓度表示叫做浓度平衡常数、对于气相可逆反应还可以用气体分压表示叫做压强平衡常数。 1.浓度平衡常数的概念 对于一般的可逆反应： 在温度为，达到化学平衡时，该反应各物质的浓度有如下关系式： 是一个常数（其有单位，应该叫做常量），称为该反应在温度时的浓度平衡常数。这个常数可以通过实验直接测定，是经验平衡常数之一。 2.特别说明 ①平衡常数只与温度有关，即一个给定的可逆反应方程式，在一定温度下，平衡常数是定值，不受除温度外的其他因素影响。 解释：以反应为例，若该反应为基元反应，若，反应就达到化学平衡状态。 由速率方程可知，正反应和逆反应的速率方程为：、， 平衡时， 根据阿伦尼乌斯公式可知： 通过公式可知确定反应的浓度平衡常数与温度和反应热有关，若方程式确定则只与温度有关。 ②纯固体和纯液体的浓度为固定值，其浓度不出现在的表达式中。 例如： ③在非水溶剂中发生的反应，液态物质应该写入平衡常数的表达式，例如有机反应中的酯化反应： ④平衡常数是有单位的。 从平衡常数表达式可以看出，的单位是； 当时，的单位是“1”，可以省略不写。 ⑤的表达式、数值、单位与化学计量数和方程式的写法有关。 解释：，与温度和反应热有关，若温度确定，方程式和化学计量数不同则代表反应热不同，所以方程式的写法不同时，对应反应的会发生相应的变化 ⅰ.正向反应的平衡常数和逆向反应的平衡常数互为倒数关系； ⅱ.当方程式的化学计量数成倍数关系时，反应的平衡常数表现为幂的关系（方程式变为倍、平衡常数为次方；方程式变、平衡常数为次方）； ⅲ.方程式相加、其平衡常数相乘；方程式相减、平衡常数相除。 3.化学平衡常数的意义 ①意义： 平衡常数的大小表示在一定温度下，一个可逆反应进行的限度。平衡常数越大，则正向反应进行的程度越大，反应的越完全，反应物的转化率越高。一般认为时，反应进行的就很完全了，可认为是非可逆反应。反之，平衡常数越小，则正向反应进行的程度越小，反应越不完全，一般认为反应的时，反应就几乎不发生。 ②注意事项： 平衡常数只能表征反应进行的程度，并不能表征反应的快慢。 对于基元反应有，也只是说明的比值大小，无法说明的实际值的大小，所以会存在反应进行程度不大但反应速率很快的反应或反应进行的程度很大但反应速率很慢的反应。 比如，在汽车排放的尾气中与的反应，在时，两种物质反应的平衡常数，平衡常数很大，反应进行的程度很大，可以认为完全反应；但这个反应的活化能很大，反应速率很慢，需要在机动车的尾气处理装置上加装催化剂来降低反应的活化能进而加快反应速率。 4.化学平衡常数与温度的关系 当反应方程式确定时，反应的平衡常数只与温度有关，有以下的关系式： ①越大的反应， 值受温度的影响越大。 ②对于吸热反应，， 值与温度呈正相关，即温度升高、增大，平衡正向移动，反应正向进行的程度加深；温度降低、减小，平衡逆向移动，反应正向进行的程度减弱。 ③对于放热反应，， 值与温度呈负相关，即温度升高、减小，平衡逆向移动，反应正向进行的程度减弱；温度降低、增大，平衡正向移动，反应正向进行的程度增强。 5.化学平衡常数与浓度商的关系 ①浓度商概念： 对于一般的可逆反应： 在温度为，任意时刻时，各物质的浓度按照如下关系式：进行运算，得到的值叫做该时刻的浓度商，即： ②浓度商和浓度平衡常数之间的关系： 浓度平衡常数是浓度商的一个特殊的状态，即平衡状态的浓度商。 ③浓度商的应用： 对比和的大小可以判断此时可逆反应的进行方向： 数轴法：若，则表示此时的生成物多一些，所以反应逆向进行；若，则表示此时的生成物少一些，所以反应正向进行。 6.化学平衡常数的应用 ①比较可逆反应进行的程度：一般情况下，在确定温度T时，一个具体的反应，越大，反应进行的程度越大，反应物的转化率越高。 ②根据的关系，判断在一定温度下，任意时刻反应进行的方向。 ③根据温度与的关系，判断反应的热效应：（， 值与温度呈正相关；， 值与温度呈负相关） 升温，增大，正相关，，正反应为吸热反应； 升温，减小，负相关，，正反应为放热反应； 降温，减小，正相关，，正反应为吸热反应； 降温，增大，负相关，，正反应为放热反应； 二、压强平衡常数 1.压强平衡常数 对于一个气相的可逆反应：，在温度时达到化学平衡，体系的组成不随时间而改变，各组分的浓度满足： 平衡常数 根据 则 温度不变、反应确定，为常数、为常数 则有 所以有压强平衡常数 即压强平衡常数为气相反应达到平衡时，生成物分压的幂之积与反应物分压的幂之积的比值。 2.注意事项： ①反应体系中各气体物质的分压等于气体的物质的量分数乘以气体的总压，即 ②是有单位的，当压强的单位为时，单位是，当时，的单位是“1”，可以省略不写。