1、明确学习目标 1.理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。2.了解平衡转化率的含义。23 学生自主学习 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时，与的比值是一个常数。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。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平衡时，KcpCcqDcmAcnB。3特点化学平衡常数只受的影响，与和无关。01 化学平衡02 生成物浓度幂之积03 反应物浓度幂之积04 温度05 压强06 浓度二、平衡转化率1定义：平衡转化率是指了的某反应物的量与该反应物的量之比。2表达式：
2、对于反应：aAbBcCdD，反应物 A 的转化率可以表示为：01 平衡时已转化02 转化前1对于一个可逆反应，平衡常数的表达式是唯一的吗？提示：不唯一。化学平衡常数的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：K1c2NH3cN2c3H2。12N2(g)32H2(g)NH3(g)的平衡常数：K2cNH3c12N2c32H2。NH3(g)12N2(g)32H2(g)的平衡常数：K3c12N2c32H2cNH3。它们之间的关系为：K1K22 1K23。提示 2对一个反应来说，平衡向正反应方向移动，是不是各反应物的转化率都增大？提示：不一定，比如对于可逆反
3、应 N2(g)3H2(g)2NH3(g)，增大 N2的浓度，平衡向正反应方向移动，H2 的转化率增大，而 N2 自身的转化率却是减小的。提示 23 课堂互动探究 一、化学平衡常数 1使用化学平衡常数应注意的问题(1)化学平衡常数只与温度有关，吸热反应，T 越高，K 越大；放热反应，T 越高，K 越小，与反应物或生成物的浓度无关。(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“1”而不写入表达式。如 A(g)B(g)2C(s)，K1cAcB。(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数，与反应方程式的书写有关。(4)化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡状态下的浓度，不能用
4、任一时刻的浓度。(5)化学平衡常数不表示反应的快慢，即化学反应速率快，K 值不一定大。(6)使用化学平衡常数数值时，必须注明对应的温度。(7)K 的单位一般不作要求。2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，该反应进行得越不完全，反应物的转化率就越小。(2)判断反应的热效应升高温度，K 值增大，正反应为吸热反应；升高温度，K 值减小，正反应为放热反应。(3)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)，在一定温度下的任意
5、时刻有浓度商 QccpCcqDcmAcnB当 QcK 时，反应向逆反应方向进行。即时练1在容积固定的密闭容器中发生反应：Fe(s)CO2(g)FeO(s)CO(g)，700 时平衡常数为 1.47,900 时平衡常数为 2.15。下列说法正确的是()A从 700 到 900，平衡体系中气体的密度变大B该反应的化学平衡常数表达式为 KcFeOcCOcFecCO2C绝热容器中进行该反应，温度不再变化，则达到化学平衡状态D该反应的正反应是放热反应答案 C答案 解析 700 时平衡常数为 1.47,900 时平衡常数为 2.15，说明正反应是吸热反应，升高温度，平衡正向进行，气体质量减小，气体体积不变
6、，密度减小，A、D 错误；平衡常数 K cCOcCO2，B 错误；该可逆反应存在热量变化，当在绝热容器中进行该反应，温度不再变化，说明该反应正逆反应速率相等，达到化学平衡状态，C 正确。解析 2 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/70080083010001200 K0.60.91.01.72.6回答下列问题：(1)该反应的化学平衡常数表达式为 K_。(2)该反应的正反应为_反应(填“吸热”或“放热”)。(3)某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO2)c(H
7、2)c(CO)c(H2O)，试判断此时的温度为_。此温度下加入 1 mol CO2(g)和 1 mol H2(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 2 molL1，c(H2)为 1.5 molL1，c(CO)为 1 molL1，c(H2O)为 3 molL1，则正、逆反应速率的比较为 v 正_v 逆(填“”“”或“”)。答案(1)cCOcH2OcCO2cH2 (2)吸热(3)830 50%(4)0.9，所以 v 正”或“”)。(2)850 时在体积为 10 L 反应器中，通入一定量的 CO 和
8、H2O(g)，发生上述反应，CO 和 H2O(g)浓度变化如图所示，则 04 min 时平均反应速率v(CO)_。(3)若在 500 时进行，且 CO、H2O(g)的起始浓度均为 0.020 mol/L，该条件下，CO 的最大转化率为_。答案(1)K cCO2cH2cCOcH2O(2)0.03 mol/(Lmin)(3)75%答案 解析(1)可逆反应 CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)的平衡常数 KcCO2cH2cCOcH2O。由表中数据可知，温度越高，平衡常数越小，说明平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，所以 Qt1)。反应时间/min0t1t2 n(CO)/mol1.200
9、.80n(H2O)/mol0.600.20n(CO2)/mol0n(H2)mol0下列说法正确的是()A反应在 t1 min 内的平均速率为 v(H2)0.40t1 molL1min1B平衡时 CO 的转化率为 66.67%C该温度下反应的平衡常数为 1D其他条件不变，若起始时 n(CO)0.60 mol，n(H2O)1.20 mol，则平衡时 n(CO2)0.20 mol答案 C答案 解析 根据化学方程式可知在 t1 min 内生成 0.40 mol H2，因此在 t1 min内的平均速率为 v(H2)0.40 mol2 Lt1 min0.20t1 molL1min1，故 A 错误。根据化学
10、方程式可知 t1 min、t2 min 时均有 n(CO)0.80 mol，n(H2O)0.20 mol，n(CO2)n(H2)0.40 mol，故表格中 t1 min、t2 min 时的数据均为平衡时的物质的量。据此可求出 CO 平衡时转化率为0.4 mol1.2 mol33.33%。故 B 错误。由于该反应是一个反应前后气体体积不变的反应，将平衡时的物质的量代入平衡常数表达式，可计算出反应的平衡常数为 1，C 正确。根据平衡常数值可计算出 D 项中平衡时 n(CO2)0.40 mol，故 D 错误。解析 2将 2 mol A 与 2 mol B 混合于 2 L 的密闭容器中，发生如下反应：
11、2A(g)3B(g)2C(g)zD(g)，若 2 分钟后达到平衡，A 的转化率为 50%，测得v(D)0.25 mol/(Lmin)，则下列推断正确的是()Av(C)0.2 mol/(Lmin)Bz3CB 的转化率为 25%DC 的体积分数约为 28.6%答案 D答案 解析 根据题给条件 A 的转化率为 50%知，反应的 A 为 1 mol，则生成的 C 为 1 mol，由 D 的速率求出生成的 D 的物质的量为 1 mol，所以 C 和 D的化学计量数相同，即 z2，B 错误；由速率之比等于化学计量数之比知，v(C)0.25 mol/(Lmin)，A 错误；反应的 B 为 1.5 mol，B
12、 的转化率为 75%，C 错误。解析 3恒温恒压条件下，a mol A 和 b mol B 在一个容积可变的容器中发生反应 A(g)2B(g)2C(g)，一段时间后达到平衡，生成 n mol C。则下列说法中正确的是()A物质 A、B 的转化率之比为 abB当 v 正(A)2v 逆(B)时，可确定反应达到平衡状态C起始时刻和达平衡后容器中的压强之比为(ab)n2D若起始时放入 2a mol A 和 2b mol B，则达平衡时生成 2n mol C答案 D答案 解析 设转化了 x mol A，则转化了 2x mol B，A、B 的转化率之比为xa2xb b2a，A 项错误；应当是 v 正(A)
13、12v 逆(B)时，反应达到平衡状态，B 项错误；题中说明为恒压条件下的反应，C 项错误；在恒压条件下，反应物加倍，生成物加倍，D 项正确。解析 4如图表示外界条件(温度、压强)的变化对下列反应的影响 L(s)G(g)2R(g)(正反应吸热)。在图中，纵轴是指()A平衡时混合气体中 R 的百分含量B平衡时混合气体中 G 的百分含量CG 的转化率DL 的转化率答案 B答案 解析 正反应是气体体积增大的吸热反应，温度升高时平衡向正反应方向移动，R 的百分含量应升高，G 的百分含量应降低；压强增大时，平衡向逆反应方向移动，G 的百分含量应升高，R 的百分含量应降低，所以图中曲线应与选项 B 相对应，
14、即 y 轴指的是平衡时气体 G 的百分含量。而 G(或 L)的转化率都应随温度的升高而增大，显然与曲线表示的不相符。解析 5实施以节约能源和减少废气排放为基本内容的节能减排政策，是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求。试运用所学知识，回答下列问题：(1)已知某温度下某反应的化学平衡常数表达式为：KcH2OcCOcH2，它所对应的化学反应为：_。(2)已知在一定温度下，C(s)CO2(g)2CO(g)H1a kJ/mol 平衡常数 K1；CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)H2b kJ/mol 平衡常数 K2；C(s)H
15、2O(g)CO(g)H2(g)H3 平衡常数 K3。则 K1、K2、K3 之间的关系是_，H3_(用含 a、b 的代数式表示)。(3)在催化剂存在条件下反应：H2O(g)CO(g)CO2(g)H2(g)，CO 转化率随蒸气添加量的压强比及温度变化关系如图所示：对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可以表示平衡常数(记作 Kp)，则该反应的 Kp_，提高 pH2O(g)/p(CO)比，则 Kp_(填“变大”“变小”或“不变”)。实际上，在使用铁镁催化剂的工业流程中，一般采用 400 左右、pH2O(g)/p(CO)35。其原因可能是_。答案(1)CO(g)H2(
16、g)H2O(g)C(s)(2)K3K1K2(ab)kJ/mol(3)pCO2pH2pH2OpCO 不变该温度下催化剂活性较大；该压强比下，反应物转化率已经接近 94%答案 解析(1)根据化学平衡常数的定义，结合原子守恒可知还有一种生成物，为 C，反应的化学方程式为 CO(g)H2(g)H2O(g)C(s)。(2)将三个热化学方程式按顺序依次编号为、，根据盖斯定律，将、相加可得，H3H1H2(ab)kJmol1。化学平衡常数 K3K1K2。(3)迁移化学平衡常数的定义，平衡时生成物各压强幂之积与反应物各压强幂之积的比可表示平衡常数，该平衡常数也只与温度有关。解析 23 课后提升练习 点击进入PPT课件
