师：本节课我们学习化学平衡常数。通过本节课学习，我们要达到以下目标：一、了解可逆反应的浓度商和化学平衡常数的表达式及其意义；二、理解化学平衡常数的影响因素，利用平衡常数进行简单计算；三、理解化学平衡常数模型的构建，运用模型解释或解决化学问题。

　　在前面的学习中，同学们已经了解到，在一定条件下的可逆反应体系中，当正逆反应速率相等时，反应物和生成物的浓度均保持不变，此时反应达到最大限度，建立了化学平衡状态。这里说的各组份浓度不再变化，是指各组份相对于自身而言不再改变。那么在这种状态下，各组份的浓度之间存在怎样的关系呢？这就进入我们今天的任务——探究平衡体系中各组份的浓度关系。

　　活动一，了解浓度熵。在一定温度下，可逆反应进行到任意时刻，体系中生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，我们称为浓度商，用符号(Q)表示。同学们要注意，这个浓度商是针对任意时刻而言的。

　　对于一般的可逆反应，(m)摩尔的(A)气体和(n)摩尔的(B)气体反应生成(p)摩尔的(C)和(q)摩尔的(D)，这个反应的浓度商(Q)就等于(C)浓度的(p)次方与(D)浓度(q)次方的乘积，再与反应物(A)浓度的(m)次方和反应物(B)浓度(n)次方乘积的比值。

　　从这个表达式不难发现，概念中所讲的各组份浓度的幂，实际上是以该物质的化学计量数为指数的幂。比如对于氢气和碘蒸气反应生成碘化氢的反应，它的浓度商就等于生成物碘化氢浓度的平方与反应物氢气、碘蒸气浓度乘积的比值。

　　那么当反应达到平衡时，各个组分的浓度之间又存在怎样的关系呢？我们来看这样一张表格。表中所列是测量氢气与碘蒸气反应生成两摩尔碘化氢在(457.6)摄氏度时各物质的初始浓度和平衡浓度的数据。请同学们根据表中的实验数据，计算平衡时碘化氢浓度的平方与氢气、碘蒸气浓度乘积的比值，也就是我们前面讲到的浓度商，并计算其平均值。

　　通过计算，我们得到这样一个数据：达到平衡时，各组的碘化氢浓度与氢气、碘蒸气浓度的这样一个比值约为(48.74)，是一个常数。也就是说，这样一个平衡时的浓度商与氢气、碘蒸气的初始浓度以及三种组份的平衡浓度没有任何关系，它是一个常数。

　　我们再研究其他的平衡点。例如一氧化碳气体和水蒸气反应生成二氧化碳气体和氢气在(800)度时，反应体系中各物质的有关数据如下。请同学们根据起始时各物质的浓度和部分平衡时物质的浓度，来完成表格中的空格。因为我们知道在反应过程中，四种物质是按照它们的计量数之比(1:1:1:1)进行反应的，所以不难求出平衡时部分物质的浓度。这样我们就可以计算平衡时生成物二氧化碳与氢气浓度的乘积，与反应物一氧化碳和水蒸气浓度乘积的比值，也就是前面讲的浓度商，发现平衡时(Q)都等于(1)。同样得出结论：这个生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值等于(1)，是一个常数，跟起始时各物质的浓度以及平衡时各物质的浓度没有关系。

　　因此，我们可以得到一个新的概念：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，记为(K)。这个常数我们就称为该反应的化学平衡常数，简称平衡常数，用符号(K)表示。对于一般的可逆反应，(m) (mol)的(A)气体与(n) (mol)的(B)气体反应，生成(p) (mol)的(C)气体和(q)摩尔的(D)气体，在达到平衡时，它的平衡常数(K)就等于生成物(C)浓度的(p)次方与生成物(D)浓度(q)次方的乘积，与反应物(A)浓度的(m)次方与反应物(B)浓度的(n)次方乘积的比值。

　　从表达式以及概念中可以看到，它和前面讲的浓度商表达式一样，那么它们有什么不同呢？前面说浓度商是可逆反应进行到任意时刻的比值，而这里强调的平衡常数，是反应达到化学平衡时的表达式，所以代入这个表达式的数据是各个组份的平衡浓度。其实可以看到，表达式既然一样，(K)就是特定时刻（平衡时候）的一个浓度商，所以(K)是一个特殊的浓度商(Q)。对于任何一个可逆反应，在一定温度下终究要达到平衡，也就是说任何一个反应，它的浓度商(Q_{C})最终肯定要等于它的平衡常数(K_{a})。

　　平衡常数的表达式中，是不是要把所有反应物和生成物的浓度都写入表达式呢？同学们注意，反应物或者生成物当中如果有固体或者纯液体存在时，它们的浓度可以看作是一个定值，所以不代入平衡常数的表达式。例如四氧化三铁固体与(4)摩尔氢气反应生成(3)摩尔的铁固体和(4)摩尔的水蒸气，那么这个反应的平衡常数(K)就等于水蒸气浓度的(4)次方与氢气浓度(4)次方的比值，其中的固体铁和固体四氧化三铁我们不计入平衡常数表达式。

　　那研究平衡常数的意义何在呢？这就到了任务(2)——探究平衡常数的意义。通过前面的例子，我们知道碳和水生成二氧化碳和氢气在(800)度条件下平衡时，它的平衡常数(K)都等于(1)，与起始时各物质的浓度以及平衡时物质的浓度没有关系。通过实验研究还发现，当(476)摄氏度时，该反应的平衡常数为(2.6)，(427)摄氏度的时候，它的平衡常数为(9.4)。因此得出结论：一个反应的平衡常数跟它反应所处的温度有关系，而跟它各组份的浓度没有关系。这就是我们第一个活动所要探究的平衡常数的影响因素：对于给定的反应来说，平衡常数(K)只受温度的影响，与其反应物或者生成物的浓度无关。

　　请大家思考这样一个问题：已知一定温度下的反应，氢气和碘蒸气生成(2) (mol)的碘化氢，它的平衡常数是(K_{1})；相同温度下，碘化氢分解成氢气和碘蒸汽的平衡常数是(K_{2})；第三个反应(\frac{1}{2})摩尔的氢气和(\frac{1}{2})摩尔的碘蒸气生成碘化氢气体的平衡常数是(K_{3})。那么这三个平衡常数之间存在怎样的关系？直接观察(K)值不容易找出关系，所以我们可以尝试先把三个平衡常数的表达式写出来。根据定义，平衡常数是生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，所以可以得到(K_{1})、(K_{2})以及(K_{3})各自的平衡常数表达式。

　　写出这三个平衡常数表达式后，比较容易发现(K_{1})和(K_{2})之间的关系：两者互为倒数，或者说(K_{1})和(K_{2})的乘积为(1)。(K_{1})和(K_{3})的关系也容易发现，当然也能找到(K_{2})和(K_{3})之间关系。由此得到一个解题方法：当要确定化学平衡常数的关系时，可以先写出各个平衡常数(K)的表达式，然后找出它们的关系。

　　回到上面的方程式来看，这三个方程式其实研究的都是氢气、碘和碘化氢之间的转化关系，但方程式的形式各不相同，所以得到的平衡常数的表达式也各不相同，数值当然也不一样。所以我们所说的平衡常数，是对于某一个具体给定反应的平衡常数。如果反应方程式的形式不一样，那么它的平衡常数也不一样。例如第一、第二个反应，两者之间就是互为相反的可逆反应，它们的平衡常数两者的乘积为(1)，也就是平衡常数互为倒数。所以可以得出这样一个规律：互为可逆的两个反应，它们的平衡常数互为倒数。