化学平衡常数学生doc1.docx
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化学平衡常数学生doc1
第3课时 化学平衡常数
化学平衡常数
1．含义
在一定温度下，当一个可逆反应达到时，与的比值是一个常数，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），平衡常数的表达式为K＝
。
3．意义与影响因素
（1）K值越大，说明正反应进行的程度，反应物的转化率；反之，就转化得越不完全，转化率就越小。
（2）K只受温度的影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。
1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）化学平衡常数等于某一时刻生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值。
（ ）
（2）对于一个可逆反应，平衡正向移动时，平衡常数一定增大。
（ ）
（3）升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应。
（ ）
（4）K值越大，表明可逆反应正向进行的程度越大。
（ ）
（5）平衡常数的大小只与温度有关，而与浓度、压强、催化剂等无关。
（ ）
2．对于3Fe（s）＋4H2O（g）Fe3O4（s）＋4H2（g），反应的化学平衡常数的表达式为（ ）
A．K＝
B．K＝
C．K＝
D．K＝
化学平衡常数的应用
1．判断反应进行的程度
K值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，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，就越不完全，转化率就越小。
2．判断反应的热效应
若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；
若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。
3．判断平衡移动方向
利用平衡常数可从定量的角度解释恒温下浓度、压强对化学平衡移动的影响。
对于可逆反应：
mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g），在任意状态下，生成物的浓度和反应物的浓度之间的关系用浓度商Q＝
表示，则：
当Q＝K时，反应处于平衡状态，v正＝v逆；
当Q＜K时，反应向正反应方向进行，v正＞v逆；
当Q＞K时，反应向逆反应方向进行，v正＜v逆。
4．计算转化率
依据起始浓度（或平衡浓度）和平衡常数可以计算平衡浓度（或起始浓度），从而计算反应物的转化率。
（1）平衡常数表达式中的各物质的浓度指平衡时的物质的量浓度，以其化学计量数为幂。
同一化学反应，由于化学方程式书写不同，平衡常数的表达式不同。
（2）反应物或生成物中有固体或纯液体存在时，由于其浓度可看作常数而不代入公式。
（3）化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。
①若反应方向改变，则平衡常数改变。
②若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。
例如：
N2＋3H22NH3，K＝a，则：
2NH3N2＋3H2，K′＝
，
N2＋
H2NH3，K″＝a
。
在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：
CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g），其化学平衡常数K和温度T的关系如表所示：
T/℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
请回答下列问题：
（1）该反应的化学平衡常数表达式为K＝____________________________________。
（2）该反应为____（填“吸热”或“放热”）反应。
（3）某温度下，平衡浓度符合下式：
c（CO2）·c（H2）＝c（CO）·c（H2O），试判断此时的温度为____℃。
此温度下加入1molCO2（g）和1molH2（g），充分反应，达到平衡时，CO2的转化率为____。
（4）在800℃时，发生上述反应，某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c（CO2）为2mol/L，c（H2）为1.5mol/L，c（CO）为1mol/L，c（H2O）为3mol/L，则正、逆反应速率的比较为v正____（填“＞”“＜”或“＝”）v逆。
对于上述例题中的反应：
（1）830℃时，容器中的反应已达到平衡。
在其他条件不变的情况下，若增大CO的浓度，平衡是否移动？
平衡常数是否变化？
（2）上述例题中最后一问若CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2mol/L、2mol/L、3mol/L、3mol/L，则反应向什么方向进行？
说明理由。
（1）化学平衡常数K与Q的表达式相同，但各物质的浓度不同，K中各物质的浓度必须是平衡浓度，而Q中是任意时刻的浓度。
（2）化学平衡常数不表示反应的快慢，即K值大，化学反应速率不一定大。
（3）稀溶液中进行的反应，如有水参加反应，水的浓度不必写入平衡常数表达式中。
化学平衡常数的概念
1．下列关于某一化学反应的平衡常数的说法，正确的是（ ）
A．与该反应的压强有关
B．与反应的温度有关，还与反应本身有关
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，与其他条件无关
2．已知下列反应的平衡常数：
①H2（g）＋S（s）H2S（g），K1；②S（s）＋O2（g）SO2（g），K2；则反应H2（g）＋SO2（g）O2（g）＋H2S（g）的平衡常数是（ ）
A．K1＋K2 B．K1－K2
C．K1×K2D.
化学平衡常数的应用
3．根据化学平衡常数K的数值大小可以判断化学反应进行的程度，在常温下，下列反应的平衡常数的数值如下：
2NO（g）N2（g）＋O2（g） K1＝1×1030
2H2（g）＋O2（g）2H2O（g） K2＝2×1081
2CO2（g）2CO（g）＋O2（g） K3＝4×10－92
以下说法正确的是（ ）
A．常温下，NO分解产生O2的反应的平衡常数表达式为K1＝c（N2）·c（O2）
B．常温下，2H2O（g）2H2（g）＋O2（g），此时平衡常数的数值约为5×10－82
C．常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向由大到小的顺序为H2O>NO>CO2
D．以上说法都不正确
4．850℃时，可逆反应CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g） ΔH<0，K＝1。
（1）若升高温度到950℃达到平衡，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，上述反应向____（填“正反应”或“逆反应”）方向进行。
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____。
平衡转化率及其计算
1．分析三个量
起始量、变化量、平衡量。
2．明确三个关系
（1）对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。
（2）对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。
（3）各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。
3．计算方法——三段式法
（1）模式
aA（g）＋ bB（g） cC（g）＋dD（g）
n1 n2 0 0
n1x
n1x
n1x
n1x
n1（1－x）n2－
n1x
n1x
n1x
（2）解题思路
（3）基本计算关系
①各物质的物质的量浓度变化之比＝物质的量变化之比＝化学计量数之比。
②反应物的转化率＝
×100%＝
×100%。
③生成物的产率＝
×100%。
④平衡时各气体组分的体积分数＝该气体组分的物质的量分数＝
×100%。
1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）化学平衡向正反应方向移动，反应物的转化率一定增大。
（ ）
（2）在化工生产中，可以增大廉价原料的用量来提高成本较高原料的转化率。
（ ）
（3）采取措施使平衡正向移动，气体生成物的体积分数一定增大。
（ ）
（4）在N2O42NO2的平衡体系中，恒温恒容条件下，再通入N2O4，N2O4的转化率增大。
（ ）
2．将等物质的量的CH4和H2O（g）充入1L恒容密闭反应器，发生反应：
CH4（g）＋H2O（g）CO（g）＋3H2（g）。
某温度下反应达到平衡，平衡常数K＝27，此时测得CO的物质的量为0.10mol，则CH4的平衡转化率为____（计算结果保留两位有效数字）。
关于平衡转化率的变化规律
反应物的转化率＝
×100%，平衡移动会使Δc发生变化，故转化率的大小与平衡向右进行的程度和初始用量均有关系，恒容条件下，其变化规律按照反应类型有以下两种情况。
（1）aA（g）＋bB（g）cC（g）＋dD（g）类型（反应物有两种或两种以上），若在平衡后再增加A物质，则A的转化率减小，B的转化率增大。
（2）aA（g）bB（g）＋cC（g）类型（反应物只有一种），在平衡后再增加A物质，恒容时应看作增大压强处理，则有如下情况：
①a>b＋c，α（A）增大
②a＝b＋c，α（A）不变
③a若反应物的起始量之比等于化学方程式的化学计量数之比，则各反应物的转化率必相等。
已知某可逆反应aA（g）＋bB（g）cC（g）＋dD（g）。
反应过程中，当其他条件不变时，C的体积分数与温度（T）和压强（p）的关系如图。
下列叙述正确的是（ ）
A．正反应为吸热反应
B．降低温度，正反应速率增大
C．a＋bD．增大压强，B的转化率增大
（1）若将图像中纵坐标改为A的转化率，则正反应是吸热反应还是放热反应？
说明理由。
（2）若将图像中纵坐标改为B的体积分数，则该反应的化学计量数又是何种关系？
说明理由。
平衡转化率及其计算
1．在容积可变的密闭容器中，2molN2和8molH2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数接近于（ ）
A．5% B．10%
C．15%D．20%
2．可逆反应CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）在恒容密闭容器中建立了平衡。
当温度为749K时，K＝
，则：
（1）当CO和H2O的起始浓度均为2mol·L－1时，CO的转化率为多少？
（2）当CO的起始浓度仍为2mol·L－1，H2O的起始浓度为6mol·L－1时，CO的转化率为多少？
（1）代入平衡常数K表达式的各浓度一定是某一温度下各反应物和生成物的平衡浓度。
（2）转化率计算的三个公式
①转化率＝
×100%；
②转化率＝
×100%；
③转化率＝
×100%。
重难易错提炼
1.化学平衡常数的表达式与化学方程式的书写形式相对应，同一个化学反应，其化学方程式不同，平衡常数表达式也不同。
2．化学平衡常数在温度一定时对某一具体化学反应是一个常数，它与浓度无关；但计算平衡常数时又必须用到化学平衡状态下的各物质的浓度。
3．利用化学平衡常数计算、判断时要理清是什么状态下的浓度。
课后达标检测
[基础巩固]
1．下列关于化学平衡常数的说法中，正确的是（ ）
A．在任何条件下，化学平衡常数都是一个定值
B．当改变反应物的浓度时，化学平衡常数会发生改变
C．化学平衡常数K与温度、反应物浓度、体系的压强都有关
D．根据化学平衡常数K可以推断一个可逆反应进行的程度
2．关于C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）的平衡常数书写形式，正确的是（ ）
A．K＝
B．K＝
C．K＝
D．K＝
3．对于反应2X（g）＋Y（g）2Z（g），下列说法中正确的是（ ）
A．由于K＝
，随着反应的进行，Z的浓度不断增大，X、Y的浓度不断减小，平衡常数不断增大
B．当温度不变时，增大反应物的浓度，使K变小
C．可逆反应达到平衡时，逆反应便立即停止了
D．温度发生变化，上述反应的K值也发生变化
4．在一定温度下的密闭容器中，加入1molCO和1molH2O发生反应：
CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g），达到平衡时测得n（H2）为0.5mol，下列说法不正确的是（ ）
A．在该温度下平衡常数K＝1
B．平衡常数与反应温度无关
C．CO的转化率为50%
D．其他条件不变，改变压强平衡不移动
5．在高温、催化剂条件下，某反应达到平衡，平衡常数K＝
。
恒容时，升高温度，H2浓度减小。
下列说法正确的是（ ）
A．该反应的焓变为正值
B．恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小
C．升高温度，逆反应速率减小
D．该反应的化学方程式为CO＋H2O
CO2＋H2
6．在25℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表所示：
物质
X
Y
Z
初始浓度/mol·L－1
0.1
0.2
0
平衡浓度/mol·L－1
0.05
0.05
0.1
下列说法错误的是（ ）
A．反应达到平衡时，X的转化率为50%
B．反应表示为X＋3Y2Z，此温度下的平衡常数为1600
C．增大压强使平衡向生成Z的方向移动，平衡常数增大
D．改变温度可以改变此反应的平衡常数
7．汽车尾气净化中的一个反应如下：
NO（g）＋CO（g）
N2（g）＋CO2（g） ΔH＝－373.4kJ·mol－1。
在恒容密闭容器中，反应达到平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是（ ）
8．在20℃，5.05×105Pa条件下，密闭容器中进行反应2A（g）＋xB（g）4C（g），达到平衡时c（A）＝1.00mol·L－1，现将压强减小到1.01×105Pa，建立平衡后，c（A）＝0.18mol·L－1，则下列说法正确的是（ ）
A．系数x>2
B．若增大该体系的压强，平衡向左移动，化学平衡常数变小
C．若增大该体系的压强，平衡向右移动，化学平衡常数不变
D．反应的平衡常数表达式为K＝
9．已知可逆反应：
M（g）＋N（g）P（g）＋Q（g） ΔH>0。
请回答下列问题：
（1）在某温度下，反应物的起始浓度分别为c（M）＝1mol·L－1，c（N）＝2.4mol·L－1，达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的转化率为____；该温度时的平衡常数K＝____。
（2）若升高反应温度，则M的转化率____（填“增大”“减小”或“不变”）。
（3）若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为c（M）＝4mol·L－1，c（N）＝amol·L－1，达到平衡后，c（P）＝2mol·L－1，则a＝____。
（4）若反应温度不变，反应物的起始浓度为c（M）＝c（N）＝bmol·L－1，达到平衡后，M的转化率为____。
10．乙醇是重要的化工产品和液体燃料，可以利用下列反应制取乙醇：
2CO2（g）＋6H2（g）
C2H5OH（g）＋3H2O（g）①，
298K时，K1＝2.95×1011。
2CO（g）＋4H2（g）
C2H5OH（g）＋H2O（g）②，
298K时，K2＝1.71×1022。
（1）写出反应①的平衡常数表达式：
K＝____________________________________。
（2）条件相同时，反应①与反应②相比，进行程度更大的是反应____。
以CO2为原料合成乙醇的优点是_____________（写出一点即可）。
（3）在一定压强下，测得反应①的实验数据如下表：
温度（K）
转化率（%）
n（H2）/n（CO2）
500
600
700
800
1.5
45
33
20
12
2
60
43
28
15
3
83
62
37
22
根据表中数据分析：
①温度升高，K值____（填“增大”“减小”或“不变”）；
②提高氢碳比
，对生成乙醇____（填“不利”或“有利”）。
[能力提升]
11．将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：
①NH4I（s）NH3（g）＋HI（g）
②2HI（g）H2（g）＋I2（g）
达到平衡时，c（H2）＝0.5mol·L－1，c（HI）＝4mol·L－1，则此温度下反应①的平衡常数为（ ）
A．9 B．16
C．20D．25
12．（2017·北京朝阳高二检测）N2O5是一种新型硝化剂，在一定温度下可以发生以下反应：
2N2O5（g）4NO2（g）＋O2（g） ΔH>0。
T1温度时，向密闭容器中通入N2O5，部分实验数据见下表：
时间/s
0
500
1000
1500
c（N2O5）/mol·L－1
5.00
3.52
2.50
2.50
下列说法中不正确的是（ ）
A．500s内N2O5的分解速率为2.96×10－3mol·L－1·s－1
B．T1温度下的平衡常数K1＝125，平衡时N2O5的转化率为50%
C．T1温度下的平衡常数为K1，T2温度下的平衡常数为K2，若T1>T2，则K1D．达到平衡后，其他条件不变，将容器的体积压缩到原来的1/2，则c（N2O5）>5.00mol·L－1
13．已知（HF）2（g）2HF（g） ΔH>0，平衡体系的总质量（m总）与总物质的量（n总）之比在不同温度下随压强的变化曲线如图所示。
下列说法正确的是（ ）
A．温度：
T1B．平衡常数：
K（a）＝K（b）C．反应速率：
vb>va
D．当
＝30g/mol时，n（HF）∶n[（HF）2]＝2∶1
14．（2017·沈阳高二测试）合成氨原料气H2可通过CO和水蒸气在一定条件下反应制得。
（1）已知CO和H2的燃烧热分别是283.0kJ·mol－1、285.8kJ·mol－1，1g液态水变成水蒸气时要吸收2.44kJ的热量，则该反应的热化学方程式为_________________________。
（2）该反应随温度升高正、逆反应平衡常数的变化曲线如图所示，表示K正的曲线为____（填“A”或“B”），理由是____________________________________。
（3）T1℃时，向容积固定为5L的容器中充入2mol水蒸气和3molCO，发生上述反应并达到平衡，则平衡时水蒸气的转化率是_______。
（4）保持温度为T1℃，改变水蒸气和CO的初始物质的量之比，充入恒容容器进行反应，下列描述能够说明体系处于平衡状态的是____（填字母）。
a．容器内压强不随时间改变
b．混合气体的密度不随时间改变
c．单位时间内生成amolCO2的同时消耗amolH2
d．混合气体中n（CO）∶n（H2O）∶n（CO2）∶n（H2）＝9∶4∶6∶6
（5）某工业合成氨的原料气组成为H240%、N220%、CO30%、CO210%（均为体积分数）。
向上述原料气中加入水蒸气，以除去其中的CO。
已知不同温度下的反应物投料比[n（H2O）/n（CO）]，平衡时混合气体中CO的体积分数如表所示：
温度/℃CO的体积分数/%投料比
200
T2
T3
T4
1
1.70
2.73
6.00
7.85
3
0.21
0.30
0.84
1.52
5
0.02
0.06
0.43
0.80
①T2、T3、T4的大小关系为________，判断的理由是_______________________________。
②维持温度不变，若要使CO的转化率升高，可以改变的条件是_____________________。
（写出两种）
③温度为T3℃、n（H2O）/n（CO）＝1时，变换后的平衡混合气体中H2的体积分数是____________________________________。
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