高中化学选修四文档第二章第三节第3课时化学平衡常数与化学平衡计算含答案.docx

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高中化学选修四文档第二章第三节第3课时化学平衡常数与化学平衡计算含答案

第3课时　化学平衡常数与化学平衡计算

[目标要求]　1.知道化学平衡常数的含义。

2.能运用化学平衡常数对化学反应进行的程度做出判断。

3.能利用化学平衡常数计算反应物的转化率。

1．含义

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（简称平衡常数），用符号“K”表示。

2．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化学平衡状态时，平衡常数的表达式为：

K＝

。

3．意义

（1）K值越大，说明正反应进行的程度越大，反应物的转化率越大；反之进行的程度就越小，转化率就越小。

（2）K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。

4．反应物的转化率

某指定反应物的转化率α＝

×100%＝

×100%。

知识点一　化学平衡常数的概念

1．对于3Fe＋4H2O（g）Fe3O4＋4H2（g），反应的化学平衡常数的表达式为（　　）

A．K＝

B．K＝

C．K＝

D．K＝

答案　D

解析　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，但固体浓度视为1，不写入平衡常数计算式中。

2．关于化学平衡常数的叙述，正确的是（　　）

A．只与化学反应方程式本身和温度有关

B．只与反应的温度有关

C．与化学反应本身和温度有关，并且会受到起始浓度的影响

D．只与化学反应本身有关，与其他任何条件无关的一个不变的常数

答案　A

解析　大量实验证明，化学平衡常数决定于两个方面的因素：

化学反应的本身和反应体系的温度，与起始浓度等其他外界条件没有任何关系。

知识点二　平衡常数的应用

3．1000K时反应C（s）＋2H2（g）CH4（g）的K＝8.28×107，当各气体物质的量浓度分别为H20.7mol·L－1、CH40.2mol·L－1时，上述反应（　　）

A．正向移动B．逆向移动C．达到平衡D．不一定

答案　A

解析　Q＝

＝0.408

Qv逆。

4．放热反应CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）在温度t1时达到平衡，c1（CO）＝c1（H2O）＝1.0mol·L－1，其平衡常数为K1。

其他条件不变，升高反应体系的温度至t2时，反应物的平衡浓度分别为c2（CO）和c2（H2O），平衡常数为K2，则（　　）

A．若增大CO浓度，K2和K1都增大

B．K2＞K1

C．c2（CO）＝c2（H2O）

D．c1（CO）＞c2（CO）

答案　C

解析　升高温度，该平衡左移，c2（CO）>c1（CO），K1>K2，因为K只与温度有关，与浓度无关，则增大CO浓度不会影响K1、K2。

练基础落实

1．2000K时，反应CO（g）＋

O2（g）CO2（g）的平衡常数为K，则相同温度下反应

2CO2（g）2CO（g）＋O2（g）的平衡常数K′为（　　）

A.

B．K2C.

D.

答案　C

解析　平衡常数与化学方程式的写法有关，对于以上两个反应：

K＝

，K′＝

，所以K′＝

。

2．下列对化学平衡常数K的描述中，正确的是（　　）

A．K越大，正反应进行的程度越大

B．温度升高，K值增大

C．反应物的转化率增大时，K值一定增大

D．平衡向逆反应方向移动时，K值减小

答案　A

解析　温度升高时，对于放热反应，K将减小，对于吸热反应，K才增大，因为K只与温度有关，而平衡移动的方向还与其他多种因素有关，也就是说当平衡右移时，K值不一定增大。

3．在密闭容器中发生如下反应mA（g）＋nB（g）pC（g），达到平衡后，保持温度不变，将气体体积缩小到原来的

，当达到新平衡时，C的浓度为原来的1.9倍，下列说法正确的是（　　）

A．m＋n>pB．平衡向逆反应方向移动

C．A的转化率提高D．C的体积分数增加

答案　B

解析　气体体积缩小到原来的

，相当于加压，若平衡不移动，各物质的浓度应为原来的2倍。

现在C的浓度为原来的1.9倍，说明平衡向逆反应方向移动，A的转化率减小，C的体积分数减小。

根据勒夏特列原理，m＋n

4．298K时，各反应的平衡常数如下：

①N2（g）＋O2（g）2NO（g），K＝1×10－30；

②2H2（g）＋O2（g）2H2O（g），K＝2×1081；

③2CO2（g）2CO（g）＋O2（g），K＝4×10－92

则常温下，NO、H2O、CO2这三个化合物分解放氧的倾向最大的是（　　）

A．①B．②C．③D．无法判断

答案　A

解析　要判断NO、H2O、CO2这三个化合物分解放氧的倾向，则必须求出各个分解放氧反应的平衡常数，然后比较大小即可。

由计算可知：

①2NO（g）N2（g）＋O2（g），K＝1×1030

②2H2O（g）2H2（g）＋O2（g），K＝5×10－82

③2CO2（g）2CO（g）＋O2（g），K＝4×10－92

平衡常数越大，表示反应进行得越彻底，因此反应①即NO分解放氧的倾向最大。

5．写出下列反应中平衡常数的表达式：

（1）Cr2O

＋H2O2CrO

＋2H＋

（2）C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）

（3）CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）

答案　

（1）K＝

（2）K＝

（3）K＝

6．合成氨反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）在某温度下达到平衡时，各物质的浓

度是c（N2）＝3mol·L－1，c（H2）＝9mol·L－1，c（NH3）＝4mol·L－1，求：

①该温度时的平衡常数；②N2、H2的起始浓度。

答案　①K＝7.32×10－3

②c（N2）＝5mol·L－1　c（H2）＝15mol·L－1

解析　K＝

＝

＝7.3×10－3

　N2　　＋　　3H2　　　　2NH3

起始　x　　　　　　y　　　　　　　0

平衡　3mol·L－1　9mol·L－1　　　4mol·L－1

Δc　　x－3mol　　y－9mol·L－1　　4mol·L－1

＝

　x＝5mol·L－1

＝

　y＝15mol·L－1

7．对可逆反应aA（g）＋bB（g）cC（g）＋dD（g），达到平衡时，各物质的物质的量浓度应满足以下关系：

＝K，K为一常数，称为化学平衡常数，其反应的K值只与温度有关，现有反应：

CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）　ΔH<0，在850℃时，K＝1。

（1）若升高温度到950℃，达到平衡时K________（填“大于”、“小于”或“等于”）1。

（2）850℃时，若向一容积可变的密闭容器中同时充入1.0molCO,3.0molH2O,1.0molCO2和xmolH2，则：

①当x＝5.0时，上述平衡向________（填“正反应”或“逆反应”）方向移动。

②若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x应满足的条件是__________。

答案　

（1）小于　

（2）①逆反应　②x<3.0

解析　

（1）对于放热反应，升高温度，平衡左移，K值变小。

（2）Q＝

＝

＝

>1

此时，v逆>v正，平衡向逆反应方向移动，Qv逆，根据上式，当x<3.0时，Q

练方法技巧

关于平衡常数的计算

8．在一个容积为500mL的密闭容器中，充入5molH2和2molCO。

在一定温度和一定压强下，发生如下反应：

2H2（g）＋CO（g）CH3OH（g），经过5min后达到平衡状态。

若此时测得CH3OH蒸气的浓度为2mol·L－1，求：

（1）以H2的浓度变化表示的该反应的速率。

（2）达到平衡时CO的转化率。

（3）该温度下的K。

答案　

（1）0.8mol·L－1·min－1　

（2）α（CO）＝50%

（3）K＝0.17

解析　2H2（g）　＋　CO（g）CH3OH（g）

　c（始）　10mol·L－14mol·L－1　　0

Δc2xxx

c（平）10－2x4－xx

x＝2mol·L－1，则Δc（H2）＝4mol·L－1

则v（H2）＝

＝

＝0.8mol·L－1·min－1

α（CO）＝

×100%＝50%

K＝

＝0.17。

练综合拓展

9．氨是重要的氮肥，合成原理为：

N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＝－92.4kJ·mol－1。

回答下列问题：

（1）写出平衡常数K的表达式_________________________________________，

如果降低温度，该反应K值____________，化学反应速率______，N2的转化率______。

（填“增大”、“减小”或“不变”）

（2）在500℃、20MPa时，将N2、H2置于一个容积为2L的密闭容器中发生反应，反应过程中各种物质的物质的量随时间的变化如图所示，回答下列问题：

110min内以NH3表示的平均反应速率为_________________________________

________________。

②在10～20min内，NH3浓度变化的原因可能是（　　）　　　　　　　　　　　　　　　　　

A．使用了催化剂B．缩小容器体积

C．降低温度D．增加NH3物质的量

③第1次平衡的时间为：

____________，第2次平衡的时间为：

____________，第1次

平衡：

平衡常数K1＝_____________________________________________________

（带数据的表达式），第2次平衡时NH3的体积分数__________；

④在反应进行至25min时，曲线发生变化的原因：

________________________________________________________________________

________________，达第二次平衡时，新平衡的平衡常数K2______K1（填“大于”、“小于”或“等于”）。

答案　

（1）K＝

　增大　减小　增大

（2）①0.005mol·L－1·min－1　②A

③20～25min　35～40min　

　45.5%

④移走0.1molNH3　等于