1、第3课时化学平衡常数学习目标定位知识内容必考要求加试要求1.化学平衡常数。2.反应物的转化率。3.化学平衡常数与反应限度、转化率的关系。b b c课时要求1.知道化学平衡常数的含义，会根据化学反应书写化学平衡常数表达式。2.能够利用化学平衡常数进行简单的计算。一化学平衡常数1.二氧化氮、四氧化二氮的相互转化是一个可逆反应：2NO2(g) N2O4(g)，在25 ，如果用不同起始浓度的二氧化氮或四氧化二氮进行反应，平衡后得到以下实验数据。(1)请根据表中已知数据填写空格：起始浓度/molL1平衡浓度/molL1平衡浓度关系c(NO2)c(N2O4)c(NO2)c(N2O4)2.0010206.3
2、21036.841031.081.711023.0010208.001031.101021.381.7210202.001029.461031.521021.611.7010200.1002.281028.861023.891.70102(2)化学平衡常数概念：在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度以化学计量数为指数的幂的乘积与反应物浓度以化学计量数为指数的幂的乘积的比值是一个常数。这个常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数，用K表示)。表达式：对于一般的可逆反应，aA(g)bB(g) cC(g)dD(g)，当在一定温度下达到平衡时，K。2.下表为25 时，卤化氢生成反应的
3、平衡常数：化学方程式平衡常数KF2H22HF6.51095Cl2H22HCl2.571033Br2H22HBr1.911019I2H22HI8.67102请比较表中K值的相对大小，说明平衡常数的意义：(1)平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度(也叫反应的限度)。K值越大，表示反应进行得越完全，反应物转化率越大；K值越小，表示反应进行得越不完全，反应物转化率越小。(2)判断正在进行的可逆反应是否平衡及反应向何方向进行：对于可逆反应：mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)，在一定的温度下的任意时刻。K，反应向逆反应方向进行。3.下表为N2(g)3H2(g) 2NH3(g)的平衡常数与温度的关
4、系：T/K373473573673773K3.351091.001072.451051.881042.99103由上表数据分析可知：(1)温度升高，K值减小，则正反应为放热(填“吸热”或“放热”)反应。(2)温度升高，K值增大，则正反应为吸热(填“吸热”或“放热”)反应。1.化学平衡常数表达式的书写(1)在平衡常数表达式中，水(液态)的浓度、固体物质的浓度不写。C(s)H2O(g) CO(g)H2(g)K；FeO(s)CO(g) Fe(s)CO2(g)K。(2)化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。例如：N2(g)3H2(g) 2NH3(g)的平衡常数为K1，N2(g)H2(g) NH
5、3(g)的平衡常数为K2，NH3(g) N2(g)H2(g)的平衡常数为K3。写出K1和K2的关系式：K1K；写出K2和K3的关系式：K2K31；写出K1和K3的关系式：K1K1。2.化学平衡常数的应用(1)判断反应进行的方向QcK反应逆向进行。(2)判断反应的热效应3.化学平衡常数的影响因素对于给定的反应，化学平衡常数只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。1.对于反应C(s)H2O(g) CO(g)H2(g)H0，下列有关说法正确的是()A.平衡常数表达式为KB.增大体系压强，平衡常数K不发生变化C.升高体系温度，平衡常数K减小D.增加C(s)的量，反应向正向进行答案B解析固态浓度为
6、“常数”，视为“1”，不需写入平衡常数表达式，A项错误；K只与温度有关，因此增大体系压强，平衡常数K不发生变化，B项正确；升温该反应正向进行，K增大，C项错误；增加C(s)的量，平衡不移动，D项错误。2.对于反应3Fe(s)4H2O(g) Fe3O4(s)4H2(g)的平衡常数，下列说法正确的是()A.KB.KC.增大c(H2O)或减小c(H2)，会使该反应平衡常数减小D.改变反应的温度，平衡常数不一定变化答案B解析固体反应物或生成物，其浓度可视为常数，在平衡常数表达式中不写，故A错误，B正确；化学平衡常数只与温度有关，而与反应物、生成物的浓度变化无关，故增大c(H2O)或减小c(H2)，该反
7、应的平衡常数不变，但温度改变，平衡常数一定改变，故C、D错误。二化学平衡常数的有关计算1.可逆反应NO2(g)SO2(g) SO3(g)NO(g)H0。在一定条件下，将NO2与SO2以体积比12置于密闭容器中发生上述反应，达平衡时NO2与SO2的体积比为16，则平衡常数K是_。答案解析设NO2的物质的量为1 mol，则SO2的物质的量为2 mol，参加反应的NO2的物质的量为x mol。 NO2(g)SO2(g) SO3(g)NO(g)起始量(mol) 1 2 0 0转化量(mol) x x x x平衡时(mol) 1x 2x x x由题意可知，解得x0.8。K。2.已知某个指定反应物的转化率
8、为100%(1)在某温度下，将H2和I2各0.10 mol的气体混合物充入10 L的密闭容器中，充分反应，达到下列平衡：H2(g)I2(g) 2HI(g)，K0.25。则氢气的转化率是_。答案20%解析设氢气的转化率为x。 H2(g) I2(g) 2HI(g)起始浓度(molL1) 0.01 0.01 0变化浓度(molL1) 0.01x 0.01x 0.02x平衡浓度(molL1) 0.010.01x 0.010.01x 0.02xK0.25x20%。(2)在容积可变的密闭容器中，2 mol N2和8 mol H2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
9、是_。答案15.4%解析N2(g)3H2(g) 2NH3(g)起始量(mol) 2 8 0转化量(mol) 2 平衡时(mol) 6 所以平衡时氮气的体积分数100%15.4%。化学平衡的计算模式及解题思路(1)计算模式aA(g) bB(g) cC(g)dD(g)c(初)(molL1) n1 n2 0 0c(molL1) n1x n1x n1x n1xc(平)(molL1) n1(1x) n2n1x n1x n1x(2)解题思路巧设未知数：具体题目要具体分析，灵活设立，一般设某物质的转化量为x。确定三个量：根据反应物、生成物及变化量的三者关系代入未知数确定平衡体系中各物质的起始量、变化量、平衡
10、量并按(1)中“模式”列表。解题设问题：明确了“始”、“变”、“平”三个量的具体数值，再根据相应关系求平衡时某成分的浓度、反应物转化率等，得出题目答案。3.某温度下，向容积为1 L的密闭反应器中充入0.10 mol SO3，当反应器中的气体压强不再变化时测得SO3的转化率为20%，则该温度下反应2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)的平衡常数为()A.8.0102 B.1.6103C.3.2103 D.4.0102答案B解析设生成的O2的物质的量为x mol，2SO3(g) 2SO2(g)O2(g)起始(mol) 0.10 0 0转化(mol) 2x 2x x平衡(mol) 0.102x 2
11、x x100%20%x0.01 molK所以逆反应的平衡常数为1 600，B正确。4.在密闭容器中，给一氧化碳和水蒸气的气体混合物加热，在催化剂存在下发生反应：CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)。在500 时，平衡常数K9。若反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.02 molL1，试求此条件下CO的转化率。答案75%解析已知500 时，K9，起始时c(CO)c(H2O)0.02 molL1，设平衡时CO2的浓度为x molL1CO(g)H2O(g) H2(g)CO2(g)起始浓度(molL1) 0.02 0.02 0 0平衡浓度(molL1) 0.02x 0.02x x xK9
12、，解得x0.015所以，CO的转化率100%75%。1.关于化学平衡常数的叙述正确的是()A.化学平衡常数表示反应进行的程度，与温度无关B.两种物质反应，不管怎样书写化学方程式，平衡常数均不变C.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D.温度一定，对于给定的化学反应，正逆反应的平衡常数互为倒数答案D解析对于给定的可逆反应，化学平衡常数只与温度有关；化学平衡常数表达式书写与方程式的书写有关，因此一定温度下，两种物质反应，化学方程式书写形式改变，平衡常数改变；化学平衡常数等于平衡时生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值；利用定义知，温度一定，对于给定的化学反应，正逆反应
13、的平衡常数互为倒数。2.(2019东阳期中)在某温度下，可逆反应mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)的平衡常数为K，下列说法正确的是()A.K越大，反应达到平衡时所用的时间越短B.K越小，达到平衡时，反应物的转化率越大C.K随反应物浓度改变而改变D.K越大，达到平衡时，反应进行的程度越大答案D解析A项，K与反应速率无关，则K越大，反应达到平衡的时间不一定越短，错误；B项，K越小，达到平衡时，反应物的转化率越小，错误；C项，K与浓度无关，不随浓度的改变而改变，错误；D项，K越大，达到平衡时，反应进行的程度越大，即K可衡量反应正向进行的趋势，正确。3.某温度时，反应SO2(g)O2(g) S
14、O3(g)的平衡常数K50。在同一温度下，反应2SO3(g) 2SO2(g)O2(g)的平衡常数K1应为()A.2 500 B.100 C.4104 D.2102答案C解析K，K1，K14104。4.硫酸生产中，SO2催化氧化生成SO3：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H”“0，A正确；恒容时增大压强，H2的浓度不变，B错误；升高温度，v正和v逆都增大，C错误。3.当把晶体N2O4放入密闭容器中气化，并建立了N2O4(g) 2NO2(g)平衡后，保持温度不变，再通入若干N2O4气体，待反应达到新的平衡时，则新平衡与旧平衡相比，其值()A.变大 B.不变C.变小 D.无法确定答案B解析温度
15、不变，K值不变。4.某可逆反应aAbBcC在某温度下的平衡常数为K(K1)，反应热为H。保持温度不变，将方程式的书写作如下改变，则H和K数值的相应变化为()A.写成2aA2bB2cC，H值、K值均扩大了一倍B.写成2aA2bB2cC，H值扩大了一倍，K值保持不变C.写成cCaAbB，H值、K值变为原来的相反数D.写成cCaAbB，H值变为原来的相反数，K值变为原来的倒数答案D解析A项、B项H值扩大一倍，K变为原来的平方。题组2化学平衡常数及转化率的计算5.X、Y、Z三种气体，取X和Y按11的物质的量之比混合，放入密闭容器中发生如下反应：X2Y2Z，达到平衡后，测得混合气体中反应物的总物质的量与
16、生成物的总物质的量之比为32，则Y的转化率最接近于()A.33% B.40%C.50% D.65%答案D解析设X、Y起始时物质的量都为1 mol X2Y2Z起始物质的量/mol 1 1 0转化物质的量/mol a 2a 2a平衡物质的量/mol 1a 12a 2aa所以(Y)100%66.7%。D项最接近。题组3化学平衡常数的综合应用6.(2019鲁迅中学模拟)氢气用于烟气的脱氮、脱硫反应：4H2(g)2NO(g)SO2(g) N2(g)S(l)4H2O(g)H0。下列有关说法正确的是()A.当4v(H2)v(N2)时，反应达到平衡B.升高温度，正反应速率减小，逆反应速率增大C.使用高效催化剂
17、可提高NO的平衡转化率D.化学平衡常数表达式为K答案D解析A项，不同物质的正、逆反应速率之比等于化学计量数之比，为平衡状态，则当4v(H2)v(N2)时，不能体现正、逆反应速率关系，不能判定平衡状态，错误；B项，升高温度，正反应速率增大，逆反应速率增大，错误；C项，催化剂不影响平衡移动，使用高效催化剂，NO的平衡转化率不变，错误；D项，K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，则K，正确。7.温度为T 时，在体积为10 L的真空容器中通入1.00 mol氢气和1.00 mol碘蒸气，20 min后，反应达到平衡，此时测得碘蒸气的浓度为0.020 molL1。涉及的反应可以用下面的两个化学方程
18、式表示：H2(g)I2(g) 2HI(g)2H2(g)2I2(g) 4HI(g)下列说法正确的是()A.反应速率用HI表示时，v(HI)0.008 molL1min1B.两个化学方程式的意义相同，但其平衡常数表达式不同，不过计算所得数值相同C.氢气在两个反应方程式中的转化率不同D.第二个反应中，增大压强K增大答案A解析H2(g) I2(g) 2HI(g)初始浓度(molL1) 0.100 0.100 0转化浓度(molL1) 0.080 0.080 0.160平衡浓度(molL1) 0.020 0.020 0.160所以，v(HI)0.160 molL120 min0.008 molL1min
19、1，A正确；K64，而KK6424 096，B错；两个化学方程式表示的是同一个反应，反应达到平衡时，氢气的浓度相同，故其转化率相同，C错；压强大小对化学平衡常数没有影响，D错。8.在0.5 L的密闭容器中，一定量的氮气与氢气发生如下反应：N2(g)3H2(g) 2NH3(g)Ha kJmol1，其化学平衡常数K与温度的关系如下：温度/200300400K1.00.860.5请回答下列问题：(1)写出该反应的化学平衡常数表达式：_，a_(填“大于”“小于”或“等于”)0。(2)400 时，2NH3(g) N2(g)3H2(g)的化学平衡常数为_，测得氨气、氮气、氢气的物质的量分别为3 mol、2
20、 mol、1 mol时，该反应的v正(N2)_(填“大于”“小于”或“等于”)v逆(N2)。答案(1)K小于(2)2大于解析(1)根据平衡常数的定义可写出该反应的平衡常数表达式为K。由表中数据可知，温度升高，平衡常数减小，即平衡逆向移动，故正反应为放热反应，所以a0。(2)N2(g)3H2(g) 2NH3(g)与2NH3(g) N2(g)3H2(g)的平衡常数互为倒数，故400 时2NH3(g) N2(g)3H2(g)的化学平衡常数K2。当氨气、氮气、氢气的物质的量分别为3 mol、2 mol、1 mol时，三者的浓度分别为6 molL1、4 molL1、2 molL1，此时v逆(N2)。能力
21、提升9. 在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：C(s)H2O (g) CO(g)H2 (g)，其化学平衡常数K和温度t的关系如表：t/7008008301 0001 200K0.60.91.01.72.6完成下列问题：(1)该反应的化学平衡常数表达式为K_。(2)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是_(填字母)。a.容器中压强不变b.混合气体中c(CO)不变c.v正(H2)v逆(H2O)d.c(H2O)c(H2)(3)某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO)c(H2)c(H2O)，试判断此时的温度为_；在此温度下，若反应开始时H2O (g)的浓度为a molL1，当反应达到平衡时测得C
22、O与H2的浓度均为0.2 molL1，则反应开始时H2O的浓度a_ molL1。答案(1)(2)abc(3)830 0.24解析(1)碳为固体，浓度为常数，故不在平衡常数表达式中出现，该反应平衡常数表达式K。(2)a项，随反应进行气体的物质的量增大，压强增大，容器中压强不变，说明到达平衡状态，正确；b项，反应达到平衡状态时，各物质的浓度不变，混合气体中c(CO)不变说明到达平衡状态，正确；c项，v (H2)正v (H2O)逆不同物质表示的速率之比等于化学计量数之比，说明到达平衡状态，正确；d项，反应始终按CO与氢气物质的量之比为11进行，c(H2)c(CO)不能说明到达平衡，错误。(3)c(C
23、O)c(H2)c(H2O)，即K1，此时温度应为830 ；若反应开始时H2O (g)的浓度为a molL1，当反应达到平衡时测得CO与H2的浓度均为0.2 molL1，则C(s)H2O(g) CO(g)H2(g)，起始(molL1) a0.20.2转化(molL1) 0.2 0.2 0.2平衡(molL1) a0.2 0.2 0.2K1，解得a0.24。10.在某温度下，将H2和I2各0.1 mol的气态混合物充入10 L的密闭容器中，发生反应H2(g)I2(g) 2HI(g)，连续测定c(I2)的变化，5 s 时测定c(I2)0.008 0 molL1并保持不变。则：(1)反应的平衡常数的表
24、达式是K_。(2)此温度下，平衡常数值为_。(3)若在此温度下，在10 L的密闭容器充入0.2 mol HI气体，达到平衡时，HI的转化率为_。答案(1)(2)0.25(3)80%解析(2)c(I2)0.008 0 molL1c(H2)0.008 0 molL1c(HI)0.004 0 molL1K0.25。(3)设生成的H2的浓度为x molL1， 2HI(g)H2(g)I2(g)起始(molL1) 0.02 0 0平衡(molL1) 0.022x x xKx0.008(HI)100%80%。11.在一定温度下将3 mol CO2和2 mol H2混合于2 L的密闭容器中，发生如下反应：CO
25、2(g)H2(g) CO(g)H2O(g)。(1)该反应的化学平衡常数表达式K_。(2)已知在700 时，该反应的平衡常数K10.6，则该温度下反应CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)的平衡常数K2_，反应CO2(g)H2(g) CO(g)H2O(g)的平衡常数K3_。(3)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_(填字母)。A.容器中压强不变B.c(CO2)c(CO)C.生成a mol CO2的同时消耗a mol H2 D.混合气体的平均相对分子质量不变(4)在1 000 下，该反应的平衡常数K1，某时刻CO2的物质的量为2.0 mol，则此时v正_(填“”“”或“”)v逆。答案(1
26、)K(2)1.670.77(3)C(4)解析(1)该反应的化学平衡常数表达式K。(2)反应CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)的平衡常数K2；K21.67；反应CO2(g)H2(g) CO(g)H2O(g)的平衡常数K30.77。(3)A项，该反应前后气体的化学计量数之和不变，则无论是否达到平衡状态，容器中压强始终不变，则不能根据压强判断是否达到平衡状态，错误；B项，c(CO2)c(CO)，该反应可能达到平衡状态，也可能没有达到平衡状态，与反应物浓度及转化率有关，所以不能判断是否达到平衡状态，错误；C项，生成a mol CO2的同时消耗a mol H2，说明同一物质的正、逆反应速率相
27、等，该反应达到平衡状态，正确；D项，混合气体的质量不变、物质的量不变，所以混合气体的平均相对分子质量始终不变，不能据此判断是否达到平衡状态，错误。(4)CO2(g)H2(g)=CO(g)H2O(g)起始1.510 0 反应0.5 0.5 0.5 0.5平衡1 0.5 0.5 0.50.51，则反应向正反应方向移动，所以v正v逆。12.已知下列两个反应：反应I2IIH1反应II2IH2反应的化学平衡常数K1与温度的关系如表所示。T/515253550K11 100841689533409请回答下列问题：(1)若反应的化学平衡常数为K2，在相同温度下，K1K2_。(2)反应的H1_(填“”“”或“
28、”)0，若采用升温，则I2的溶解速率会_(填“加快”“减慢”或“不变”)。(3)能判断反应已达到平衡的依据是_(填字母)。A.容器中的压强不再改变B.溶液的颜色不再改变C.I浓度不再变化D.正逆反应速率均为0(4)某温度下，反应的化学平衡常数为800。在该温度下，向甲、乙、丙三个容积相同的容器中分别加入I2和I，这两种物质的起始浓度如下。起始浓度/molL1甲乙丙c(I2)0.10.20.2c(I)0.20.10.2反应速率最快的是_(填“甲”“乙”或“丙”，下同)，平衡时I2的转化率最大的是_。答案(1)1(2)加快(3)BC(4)丙甲解析(1)正逆反应的平衡常数的乘积为1。(2)由表格可知，升温化学平衡常数减小，则正反应为放热反应，即H10，升温I2的溶解速率会加快。(3)因为反应是在溶液中进行的，故其化学平衡不受压强影响；溶液中只有I2有颜色，故颜色不再改变时反应达到平衡；I浓度不再变化，则为平衡状态；达到化学平衡时正逆反应速率相等，但不等于0，故选BC。(4)浓度越大，化学反应速率越快，则丙最快；因为增大一种反应物浓度可以提高另一反应物的转化率，而自身的转化率降低，则平衡时I2的转化率最大的是甲。第 15 页
