1、温馨提示： 此套题为Word版，请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。第2节化学反应的限度第1课时化学平衡常数平衡转化率必备知识自主学习一、化学平衡常数1定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡状态时，生成物浓度的化学计量数次幂之积与反应物浓度的化学计量数次幂之积的比值，用符号K表示。2表达式：以化学反应aA(g)bB(g)c C(g)d D(g)为例：K，单位：(molL1)(cd)(ab)。3意义：平衡常数的大小反映化学反应可能进行的程度；当K105时，该反应进行得就基本完全了。4影响因素：5应用：(1)判断反应可能进行的程度。K
2、值105反应程度很难进行反应可逆进行完全(2)判断反应是否达到平衡状态。对化学反应aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)的任意状态有浓度商：QQ与K的大小反应状态v(正)与v(逆)QK反应逆向进行v(正)v(逆)(3)判断反应的热效应。温度变化K值变化正反应的热效应升高增大吸热(H0)减小放热(H0)降低增大放热(H0)(1)判断下列说法是否正确。正确的打“”，错误的打“”。其他条件不变，使用不同催化剂，反应的平衡常数不变。()提示：。化学平衡常数只与温度有关。化学平衡常数有统一的固定单位，单位均为molL1。()提示：。由平衡常数的表达式知，其单位取决于可逆反应中反应物和产物的种类及化学方
3、程式中对应系数的大小，故化学平衡常数没有统一的固定单位。(2)化学平衡常数(K)的大小说明了什么问题？提示：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，反应进行得越不完全，反应物转化率就越小。二、平衡转化率1表达式：对于化学反应aAbBcCdD，反应物A的平衡转化率为(A)100%100%100%。平衡转化率也可表示为(A)100%100%。2规律：(1)同一反应的不同反应物，其转化率可能不同；当按照化学计量数之比投入反应物时，反应物转化率相同。(2)多种反应物参加反应时，提高一种反应物的浓度，可以提高其他反应物的转化率，
4、而该反应物本身的转化率会降低。(情境思考)在25 时，密闭容器中A、B、C三种气体的初始浓度和平衡浓度如表：物质ABC初始浓度/molL1230平衡浓度/molL11.51.51根据以上表格，回答以下两个问题：(1)A的平衡转化率为多少？(2)B的平衡转化率为多少？提示：A100%25%；B100%50%。关键能力合作学习知识点一化学平衡状态的判断1判断依据(满足其一即可)：(1)正反应速率与逆反应速率相等，v(正)v(逆)0。对同一物质，该物质的生成速率等于它的消耗速率；对不同物质，速率之比等于方程式中的化学计量数之比，但必须是不同方向的速率。(2)反应混合物中各组分的百分含量保持不变。2判
5、断方法“逆向相等，变量不变”：(1)“逆向相等”：反应速率必须一个是正反应的速率，一个是逆反应的速率，且经过换算后同一种物质的减少速率和生成速率相等。(2)“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的，当不变时为平衡状态；一个随反应的进行保持不变的量，不能作为是否是平衡状态的判断依据。3常见变量归纳：项目mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)是否平衡混合物体系中各成分的含量各物质的物质的量或物质的量浓度一定平衡各物质的质量或质量分数一定平衡各气体的体积或体积分数一定平衡总体积、总压强、总物质的量一定不一定平衡压强若mnpq时，总压强一定(其他条件一定)平衡mnpq时，总压强一定(其他条件一定
6、)不一定平衡混合气体的平均相对分子质量(r)r一定，当mnpq时平衡r一定，当mnpq时不一定平衡温度任何化学反应都伴随着能量变化，当体系温度一定时，其他不变平衡密度()体系的密度一定不一定平衡其他如体系颜色不再变化(当气体均无色时除外)平衡(1)用不同物质表示的反应速率之比等于化学计量数之比，不一定是平衡状态，因为不论是否达到平衡，该关系一定存在。(2)各物质的物质的量之比等于方程式的化学计量数之比，不一定是平衡状态，因为此条件并不能说明各组分的物质的量不再变化。(1)(思维升华)当反应体系中总物质的量不变的时候，化学反应一定达到平衡状态吗？(变化观念与平衡思想)提示：对于反应前后物质的量不
7、变的反应来说，反应过程中物质的量始终没有变化，所以不一定达到化学平衡。(2)(前后知识串联)反应前后气体密度不变时化学反应一定达到化学平衡状态吗？(科学探究与创新意识)提示：当反应体系是体积不变的密闭容器，且反应前后气体的质量没有变化时，反应前后的密度保持不变，所以不一定达到化学平衡状态。【典例】(2021西宁高二检测)已知，NO和NO2之间可以相互转换，二者在恒容密闭容器中发生反应2NO22NOO2，不能说明反应达到平衡状态的是()A单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2B单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NOC混合气体的颜色不再改变D氧气的含量不再
8、改变【解题指南】解答本题需注意以下两点：(1)用速率判断平衡时一定要注意化成同种物质的反应速率且是逆向相等。(2)浓度不变也是一个判断的依据。【解析】选B。单位时间内生成n mol O2就会消耗2n mol NO2，则正逆反应速率相等，可以判断平衡，A正确；单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO，说的均是正反应方向，B不正确；气体的颜色不变就是二氧化氮的浓度不变，可以判断平衡，C正确；氧气的含量不变也可以判断平衡，D正确。【母题追问】(1)若将C选项改成“容器的压强不再变化”可否选？为什么？提示：不能。在恒容的密闭容器中若压强不变则反应混合物的物质的量不变，由于该反应是一个
9、气体分子数有变化的反应，所以反应前后的物质的量也会发生变化，所以压强不变可以判断平衡。(2)若将D选项改成“气体的密度不再发生变化”可否选择？为什么？提示：此时D项应选。因为容器的容积及容器内的气体的质量均不会发生变化，所以密度是一个恒量，不能判断平衡。如何将水中的氢释放出来是目前氢能研究的重要课题。以生物材质(以C计)与水蒸气反应制取H2是一种低耗能、高效率的制H2方法。该方法由气化炉制造H2和燃烧炉再生CaO两步构成。气化炉中涉及的反应为：.C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)K1；.CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)K2；.CaO(s)CO2(g)CaCO3(s)K3；该工
10、艺制H2总反应可表示为C(s)2H2O(g)CaO(s)CaCO3(s)2H2(g)。(1)在2 L的密闭容器中加入一定量的C(s)、H2O(g)和CaO(s)。下列说法能否说明制H2总反应达到平衡状态？容器内混合物的质量不变H2与H2O(g)的物质的量之比不再变化混合气体的密度不再变化形成a mol HH键的同时断裂2a mol HO键提示：根据质量守恒定律，容器内混合物的质量始终不变，不能判断达到平衡状态；H2与H2O(g)的物质的量之比不再变化，说明正逆反应速率相等，能够判断达到了平衡状态；C(s)为固体，反应后气体的质量减小，容器的体积不变，则混合气体的密度不再变化，能够判断达到了平衡
11、状态；形成a mol HH键的同时断裂2a mol HO键描述的都是正反应速率，不能判断达到了平衡状态。(2)对于反应，不同温度和压强对H2产率影响如下表。压强温度p1/MPap2/MPa500 45.6%51.3%700 67.8%71.6%某同学结合上述表格中的数据就反应画出下列图象，请你分析图象是否正确？提示：根据反应.C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)K1；相同温度条件下，减小压强，平衡正向移动，氢气的产率增大，因此p1p2；减小压强，平衡正向移动，图象错误；根据表格数据，升高温度，氢气的产率增大，说明平衡正向移动，图象正确；升高温度，平衡正向移动，水的含量减少，减小压强，平衡正
12、向移动，水的含量减少，图象错误；升高温度，平衡正向移动，平衡常数增大，图象正确。【加固训练】(2021贵阳高二检测) 一定温度下，可逆反应：A(g)3B(g)2C(g)达到平衡状态的标志是()AC生成的速率与C分解的速率相等B单位时间内生成n mol A，同时生成3n mol BCA、B、C三物质的浓度的变化量之比为132D平衡时A、B、C三物质的分子数之比为132【解析】选A。A项，C的生成速率是正反应速率，C的分解速率是逆反应速率，正反应速率与逆反应速率相等，正确；B项，生成n mol A和生成3n mol B表示的都是逆反应速率，错误；C项，无论平衡与否，A、B、C三物质的浓度的变化量之
13、比始终等于132，错误；D项，A、B、C三物质的分子数之比等于132，这是一种特殊情况，而不是平衡的标志，错误。知识点二有关化学平衡常数和转化率的计算1分析三个量：即起始量、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)各变化量之比等于化学方程式中各物质的化学计量数之比。3掌握一种方法“三段式法”：化学平衡计算模式：对于反应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，令A、B起始物质的量(mol)分别为a、b，达到平衡后，A的消耗量为mx，容器容积为V L。建立等式求解：K。c平(A) molL1。(A)平100%，(
14、A)(B)。(A)100%。(混) gL1。 gmol1。反应H2(g)I2(g)2HI(g)的平衡常数是K，则反应2HI(g)H2(g)I2(g)的平衡常数为多少？反应H2(g)I2(g)HI(g)的平衡常数为多少？(证据推理与模型认知)提示：反应2HI(g)H2(g)I2(g)的平衡常数为，H2(g)I2(g)HI(g)的平衡常数为。已知在密闭容器中发生可逆反应：M(g)N(g)P(g)Q(g)H0。某温度下，反应物的起始浓度分别为c(M)2 molL1，c(N)4.8 molL1。若达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的转化率为多少？(证据推理与模型认知)提示：N的转化率100%25%
15、。某温度下，反应物的起始浓度分别为c(M)2 molL1，c(N)2 molL1。若达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的转化率为多少？(证据推理与模型认知)提示：60%。【典例】(双选)将6 mol A和5 mol B混合于4 L密闭容器中，发生如下反应：3A(g)B(g)nC(g)2D(g)，5 s后反应达到平衡状态，生成2 mol D和2 mol C，则下列结论中不正确的是()A该温度下反应的化学平衡常数为4/27Bn值等于2C平衡时B的浓度为4 molL1D平衡时B的转化率为50%【解题指南】解答本题注意以下两点：(1)学会三段式法的具体应用；(2)会找三个具体的量。【解析】选C、D
16、。利用“三段式”法进行计算时，只有转化量与化学方程式中化学计量数成正比，起始量和平衡量与化学方程式中各物质的系数无关。生成C、D的物质的量相等，则C、D的系数也相等，n2，设转化的B的物质的量为x，则有根据题意得2x2，x1平衡时B的浓度c平(B)1 molL1，转化率(B)100%20%。K。 有关平衡常数和平衡转化率题目的计算思路(1)设：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。(2)列：列出三个量，用含x的式子表示平衡体系中各物质的初始量、变化量、平衡量。(3)算：列式计算，根据平衡时含x的相应关系列式求解。在一定体积的密闭容器中进行如下化学反应：CO2(g)H
17、2(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/7008008301 0001 200K0.60.91.01.72.6(1)该反应的化学平衡常数K的表示式是什么？提示：K。(2)该反应H0还是H0?提示：H0，该反应为吸热反应，因K随温度升高而增大。(3)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2 molL1、c(H2)为1.5 molL1、c(CO)为1 molL1、c(H2O)为3 molL1，则下一时刻，反应向哪个方向进行？提示：向逆反应方向进行。判断反应进行的方向时，可根据Q与K的大小关系判断，此温度下，Q10.
18、9，所以反应向逆反应方向进行。【加固训练】化学反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)是硫酸制造工业的基本反应。若在一定温度下，将0.1 mol的SO2(g)和0.06 mol O2(g)注入体积为2 L的密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中有0.08 mol SO3(g)，则在该温度下：(1)此反应的平衡常数是多少？(2)SO2(g)和O2(g)的平衡转化率分别是多少？提示： (1)2SO2(g)O2(g)2SO3(g) 0.050 0.030 0 0.040 0.020 0.040 0.010 0.010 0.040K1 600 mol1L。(2)(SO2)100%80%；(O2)1
19、00%66.7%。三言两语话重点1化学平衡状态的判据：v(正)v(逆)0；混合物中各组分的百分含量保持不变。2化学平衡常数的唯一影响因素：温度。温度不变，平衡常数不变。3平衡转化率：对于化学反应aAbBcCdD，(A)100%。课堂检测素养达标1(2021惠州高二检测)对于可逆反应3Fe(s)4H2O(g)Fe3O4(s)4H2(g)，其化学平衡常数的表达式为()AKBKCKDK【解析】选D。对于有纯固体或纯液体参与的反应，纯固体或纯液体不列入平衡常数的表达式中计算。2一定温度下，已知反应：H2(g)S(s)H2S(g)K1，S(s)O2(g)SO2(g)K2，则相同温度下，反应H2(g)SO
20、2(g)H2S(g)O2(g)的平衡常数K等于()AK1K2BK1K2CK1K2 D【解析】选D。由可得反应H2(g)SO2(g)H2S(g)O2(g)，K1，K2，K，所以K。3(2021厦门高二检测)对于可逆反应：C(s)CO2(g)2CO(g)，在一定温度下其平衡常数为K，下列条件的变化中能使K发生变化的是()A将C(s)的表面积增大B增大体系压强C升高体系温度D使用合适的催化剂【解析】选C。只有温度改变K才会变化。正确选项为C。4(双选)(2021邯郸高二检测)在容积不变的密闭容器中，可逆反应：4A(g)5B(g) 4C(g)6D(g)H0，达到化学平衡状态的标志是()A气体密度不再发
21、生变化BA的物质的量浓度不再改变C容器内总压强不再改变D单位时间内消耗4n mol A，同时消耗5n mol B【解析】选B、C。反应前后混合气体的质量和容器容积均不发生变化，密度始终不变，因此气体密度不再发生变化不能判断反应是否达到平衡状态，A不选；A的物质的量浓度不再改变说明正逆反应速率相等，达到化学平衡状态，B选；正反应体积增大，容器内总压强不再改变说明正逆反应速率相等，达到化学平衡状态，C选；单位时间内消耗4n mol A，同时消耗5n mol B均表示正反应速率，不能判断反应是否达到平衡状态，D不选。5(2021永州高二检测)已知某温度下可逆反应：M(g)N(g)P(g)Q(g)，反
22、应物的初始浓度分别为c始(M)1 molL1，c始(N)2.4 molL1；达到平衡后，M的平衡转化率为60%，则此时平衡常数K的数值为()A0.25B0.5C1D2【解析】选B。M(g)N(g)P(g)Q(g)初始浓度/molL1 1 2.4 0 0转化浓度/molL1 0.6 0.6 0.6 0.6平衡浓度/molL1 0.4 1.8 0.6 0.6K0.5。 素养新思维 6(2021青岛高二检测)在某温度下，将H2和I2各0.10 mol的气态混合物充入10 L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c平(H2)0.008 0 molL1。(1)求该反应的平衡常数K_。(2)在上述温度下
23、，该容器中若通入H2和I2蒸气各0.20 mol，试求达到化学平衡状态时，HI的物质的量浓度：_。【解析】(1)根据题意知：K0.25。(2)设转化的H2的物质的量浓度为x molL1。依据题意知：由于温度不变，K不变，则有：K0.25解得x0.004 0平衡时c平(HI)0.008 0 molL1。答案：(1)0.25(2)0.008 0molL1【加固训练】(2021承德高二检测)已知在密闭容器中发生可逆反应：M(g)N(g)P(g)Q(g)H0。某温度下，反应物的初始浓度分别为c始(M)1 molL1，c始(N)2.4 molL1。(1)若达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的平衡浓度
24、是多少？提示：M(g) N(g)P(g) Q(g)初始浓度/molL1 1 2.4 0 0转化浓度/molL1 160% 160% 160% 160%平衡浓度/molL1 0.4 1.8 0.6 0.6由三段式得N的平衡浓度为1.8 molL1。(2)若反应温度升高，该反应的平衡移动吗？化学平衡常数如何变化？M的转化率变化吗？提示：移动。由于该反应正向为吸热反应，温度升高，平衡向右移，K值增大，M的转化率增大。(3)若反应温度不变，反应物的初始浓度分别为c始(M)4 molL1，c始(N)a molL1；达到平衡后，c平(P)2 molL1，则反应物N的初始浓度为多少？提示：温度不变，平衡常数不变，K，解得a6即反应物N的初始浓度为6 molL1。关闭Word文档返回原板块