1、第3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化学平衡常数 在一定温度下，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，为该反应的化学平衡常数，简称平衡常数，用符 号_表示。2表达式对于可逆反应aAbB cCdD在一定温度下达到平衡时K_。dab()(D)(A)(B)cc C cccK 3意义 能说明反应进行的程度，K值越_，表示反应进行得越完全；K值越_，表示反应进行得越不完全。4影响因素(1)对于指定反应，平衡常数只受_影响。(2)_、_、_可视为定值，其浓度不列入平衡常数 表达式中。大 小 温度 固体 纯液体 水溶液中水的浓度
2、【自主探索】(1)判断下列说法是否正确。正确的打“”，错误的打“”。催化剂能改变化学反应速率，也能改变平衡常数。()提示：。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。化学平衡发生移动，平衡常数一定发生变化。()提示：。化学平衡发生移动，如果温度不变，平衡常数不变。(2)(情境思考)几个化学方程式相加、相减得总反应的化学方程式(如下面的几个化学方程式)，则总反应的平衡常数与分步反应的平衡常数的关系是什么？2NO(g)O2(g)2NO2(g)的平衡常数为K12NO2(g)N2O4(g)的平衡常数为K22NO(g)O2(g)N2O4(g)的平衡常数为K3提示：总反应的平衡常数等于分步平
3、衡常数之积或商。对于此题化学方程式，总反应的平衡常数等于分步反应的平衡常数之积即K3K1K2。二、平衡转化率 1平衡转化率 某一反应物的平衡转化率 等于该物质在反应中_ _与该物质_的比值。2表达式 平衡转化率 _。100%该反应物的起始总量该反应物的平衡量该反应物的起始总量已转化的量(如物质的量、物质的量浓度等)起始总量 3意义(1)反应的平衡转化率可以表示在一定温度和一定起始浓度下反应进行的_。(2)化学平衡常数和平衡转化率可以指导我们选择_，预测一定条件 下反应的限度，调控化学工艺过程，对提高化工生产的效益有直接的指导意义。限度 反应的条件 (1)对于反应 aAbBcCdD，反应物 A
4、的平衡转化率如何表达？提示：(A)c0（A）c（A）c0（A）100%，式中 c0(A)和 c(A)分别表示 A 的初始浓度和 A 的平衡浓度。(2)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表所示：物质XYZ 初始浓度/(molL1)0.10.20.0平衡浓度/(molL1)0.050.050.1该反应的化学方程式是什么？X 的转化率为多少？提示：Y 的浓度变化了 0.15 molL1，Z 的浓度变化了 0.1 molL1，故该反应的化学方程式为 X3Y2Z。X 的浓度变化了 0.05 molL1，所以达到化学平衡时，X 的转化率为 0.05 molL10.1 molL
5、1100%50%。关键能力合作学习知识点 平衡常数的理解、应用和计算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，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和纯液体存在时，由于其浓度可看做“1”而不代入公式。2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，平衡常数也可能会改变。如 N23H22NH3，Ka，则有：2NH3N23H2，K1a。12 N232 H2NH3，K12a。3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
6、，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)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。(4)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 Qcp（C）cq（D）cm（A）cn（B）表示，则：当 QK 时，反应处于平衡状态，v
7、 正v 逆；当 QK 时，反应向逆反应方向进行，v 正v 逆。4化学平衡常数的计算(1)分析三个量：即起始量、变化量、平衡量(2)明确三个关系：对于同一反应物，起始量变化量平衡量。对于同一生成物，起始量变化量平衡量。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。mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)起始(mol)a b 0 0转化(mol)mx nx px qx平衡(mol)amx b
8、nx px qx建立等式求解：K（pxV）p（qxV）q（amxV）m（bnxV）n c 平(A)amxV molL1。(A)平mxa100%，(A)(B)mxanxb mbna。物质的量分数(A)amxab（pqmn）x 100%。p（平）p（始）ab（pqmn）xab。(混)aM（A）bM（B）V gL1 M aM（A）bM（B）ab（pqmn）x gmol1(知识升华)某一温度时，反应 H2(g)I2(g)2HI(g)的平衡常数为 K1；反应HI(g)12 H2(g)12 I2(g)的平衡常数为 K2，则 K1、K2 有什么关系？(证据推理与模型认知)提示：由题知，K1c2（HI）c（H
9、2）c（I2），K2112222()?()()cHcIc HI，故 K1 1K22。【典例】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/7008008301 0001 200 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_。该温度下加入 1 mol CO2(g)和 1 mol H2(g)，充分反应，达到平衡时，C
10、O2 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“”“0.059，所以反应逆向进行。【加固训练】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由化学平衡常数 K 可以推断一个可逆反应进行的程度【解析】选 D。化学平衡常数是在一定温度下，当可
11、逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积和反应物浓度幂之积的比值。对于一个确定的化学反应，平衡常数只与温度有关，所以选项 A、B、C 都是错误的，选项 D 正确。2(2021菏泽高二检测)在一定温度下的密闭容器中，加入 1 mol CO 和 1 mol H2O发生反应 CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，达到平衡时测得 n(H2)0.5 mol，下列说法不正确的是()A在该温度下，反应的平衡常数 K1B平衡常数与反应温度无关CCO 的平衡转化率为 50%D平衡时 n(H2O)0.5 mol【解析】选 B。CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)起始/mol 1 1 0 0转化/mo
12、l 0.5 0.5 0.5 0.5平衡/mol 0.5 0.5 0.5 0.5由方程式及以上数据判断可得，A、C、D 项正确。平衡常数与反应温度有关，B 项错误。素养新思维5在 2 L 密闭容器内，800 时反应 2NO(g)O2(g)2NO2(g)体系中，n(NO)随时间的变化如表：时间/s012345n(NO)/mol0.0200.0100.0080.0070.0070.007(1)写出该反应的平衡常数表达式：K_。已知：K300 K350，则该反应是_(选填“吸热反应”或“放热反应”)。(2)上图中表示 NO2 的变化的曲线是_。用 O2 表示从 02 s 内该反应的平均速率 v_。(3
13、)能说明该反应已达到平衡状态的是_。av(NO2)2v(O2)b容器内压强保持不变cv 逆(NO)2v 正(O2)d容器内密度保持不变(4)为使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是_。a及时分离出 NO2 气体 b适当升高温度c增大 O2 的浓度d选择高效催化剂【解析】化学平衡常数表达式可根据方程式直接写出，即 Kc2（NO2）c2（NO）c（O2），由于温度越高 K 越小说明升温时表达式分子减小分母增大，所以正反应放热，根据方程式的系数关系知表示 NO2的曲线应为 b，用 O2表示反应速率 v(O2)ct 1.5103 molL1s1，达到平衡时，v 正v 逆，各组分的浓度不变，故选 b、c，能使平衡正向移动且反应速率增大，应增大 O2 的浓度，故选 c。答案：(1)c2（NO2）c2（NO）c（O2）放热反应(2)b 1.5103molL1s1(3)b、c(4)c
