1、高考资源网（） 您身边的高考专家第2节化学反应的限度基础课时9化学平衡常数平衡转化率学习任务1.通过“H2(g)I2(g)2HI(g)”体会化学平衡常数模型构建过程，能书写化学平衡常数表达式；能进行平衡常数、转化率的简单计算。培养证据推理与模型认知的化学核心素养。2能利用平衡常数和浓度商的关系判断化学反应是否达到平衡状态及平衡移动的方向。培养发现问题解决问题的能力。一、化学平衡常数1平衡常数表达式以化学反应aAbBcCdD为例：K，单位：(molL1)(cd)(ab)。微点拨：纯固体或纯液体不列入平衡常数表达式中。2意义对于同类型反应，平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度(即反应限度)。
2、平衡常数的数值越大，说明反应可以进行得越完全。3影响因素(1)内因：反应物的本身性质。(2)外因：反应体系的温度。4应用(1)判断反应可能进行的程度K值105(或106)105105(或106106)105(或106)反应程度很难进行反应可逆进行较完全(2)判断反应是否达到平衡状态对化学反应aAbBcCdD的任意状态有浓度商：Q。(3)判断反应的热效应(正确的打“”，错误的打“”)(1)在平衡常数表达式中，反应物浓度用起始浓度，反应产物浓度用平衡浓度()(2)升高温度，K值增大，则正反应为放热反应()(3)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()(4)从平衡常数的大小可以推
3、断一个反应的进行程度()提示：(1)平衡常数的表达式中反应物和反应产物的浓度均用的是平衡浓度。(2)放热反应的平衡常数随温度的升高而降低。(3)平衡常数只与温度有关。(4)可以用平衡常数定量描述一个可逆反应进行的程度。写出下列各反应的平衡常数表达式：(1)CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)_。(2)3Fe(s)4H2O(g)Fe3O4(s)4H2(g)_。(3)N2(g)3H2(g)2NH3(g)_。答案(1)K(2)K(3)K二、平衡转化率1表达式对于化学反应aAbBcCdD，反应物A的平衡转化率可以表示为(A)100%100%100%。2规律(1)同一反应的不同反应物，其转化率可
4、能不同；当按照反应系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，提高一种反应物的物质的量，可以提高其他反应物的转化率，而该反应物本身的转化率会降低。微点拨：若求某一时刻的转化率，只要把平衡时的反应物物质的量改为某一时刻的反应物物质的量即可。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下表：物质ABC初始浓度/(molL1)230平衡浓度/(molL1)1.51.51则A的平衡转化率为_，B的平衡转化率为_。解析A100%25%，B50%。答案25%50%判断化学平衡状态的方法1化学反应达到平衡时，反应是否停止了？提示：化学平衡是动态平衡，化学反应达到平衡时
5、反应仍在进行，此时正、逆反应速率相等，但是不等于零。2若反应体系的总压强不变，该可逆反应一定达平衡了吗？提示：不一定。对反应前后气体体积相等的反应，压强不变不能作为反应达到平衡的判据。3若某可逆反应体系的气体密度不变，该可逆反应达平衡了吗？提示：不一定。若该可逆反应体系中的物质都是气体，且容器体积不变，则密度始终不变，因此密度不变不能作为反应达到平衡的判据。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
6、变。2判断方法“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
7、一定)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【例1】可逆反应2NO2(g)2NO(g)O2(g)在恒容的密闭容器中进行，该反应达到平衡状态的标志是()单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO2单位时间内生成n mol O2的同时生成2n mol NO用NO2、NO、O2表示的反应速率之比为221的状态混合气体的颜色不再改变的状态混合气体的密度不再改变的状态混合气体的压强不再改变
8、的状态混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态ABC D全部A依据v(正)v(逆)0判断：单位时间内生成n mol O2的同时必消耗2n mol NO2，则同时生成2n mol NO2能说明反应已达到平衡；描述的均是正反应速率，无法判断；无法说明反应达到平衡；NO2(红棕色)为有颜色的气体，颜色不变能说明反应体系中NO2的浓度不变，说明反应已达到平衡；根据，反应前后的m、V均不变，则也不变，因此密度不变不能说明反应达到平衡；题给反应是一个反应前后气体分子数发生改变的反应，则压强不变、相对分子质量不变均能说明反应已达平衡。判断可逆反应是否达到平衡状态的思路1在恒温恒容的密闭体系中，可逆反应：A(
9、s)2B(g)2C(g)H0，不能作为该反应达到化学平衡的标志的是()v正(B)v逆(C)n(B)n(C)11容器内压强不再改变容器内气体的密度不再改变容器内混合气体的平均相对分子质量不再改变ABC DB当某反应物的正反应速率与某反应产物的逆反应速率之比等于系数之比时，可推出v(正)v(逆)，即反应达到平衡状态；当反应物与反应产物的物质的量之比等于系数之比时，无法确定v(正)与v(逆)的关系，也无法判断是否达到平衡状态；该反应g0，不管是否达到平衡状态，压强均不变；、由于A为固体，当平衡发生移动时，恒容条件下气体的质量发生改变，气体的密度及平均相对分子质量都发生相应的改变，当气体的密度及平均相
10、对分子质量不再改变时说明反应达到平衡。2下列说法可以证明反应H2(g)I2(g)2HI(g)已达平衡状态的是_(填序号)。单位时间内生成n mol H2的同时，生成n mol HI一个HH键断裂的同时有两个HI键断裂百分含量(HI)(I2)反应速率v(H2)v(I2)v(HI)c(HI)c(H2)c(I2)211体积一定时，某一反应产物浓度不再变化温度和体积一定时，容器内压强不再变化条件一定，混合气体的平均相对分子质量不再变化温度和体积一定时，混合气体颜色不再变化压强一定时，混合气体的密度不再变化解析对于反应前后气体分子总数相等的可逆反应，可从化学反应速率、化学键断裂、物质的量浓度、转化率、颜
11、色、温度等方面判断反应是否达到平衡状态。答案化学平衡常数的理解与应用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)的关系如下表所示：t/7008008301 0001 200K0.60.91.01.72.61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，因为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
12、，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，此时刻下，Q10.9，所以反应向逆反应方向进行。1化学平衡常数表达式的书写及注意事项(1)对于可逆反应aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)，K(计算平衡常数K利用的是物质的平衡浓度，而不是任意时刻浓度，也不能用各物质的物质的量。固体和纯液体物质的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。如C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)，K；FeO(s)CO(g)Fe(s)CO2(g)，K。(2)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数，化学反应方向改变或化学式前的系数改变，化学平衡常数均发生改变。举例
13、如下：化学方程式平衡常数表达式关系式N2(g)3H2(g)2NH3(g)K1K2K3N2(g)H2(g)NH3(g)K22NH3(g)N2(g)3H2(g)K3(3)注意事项。K值越大，反应物的转化率越高，正反应进行的程度越大。K只受温度影响，与反应物或反应产物的浓度变化无关。催化剂能加快化学反应速率，但对化学平衡常数无影响。2化学平衡常数的应用(1)判断反应进行程度的大小。(2)判断反应是否平衡及不平衡时的反应方向。(3)判断反应的热效应。【例2】已知某化学反应的平衡常数表达式为K，在不同的温度下该反应的平衡常数如表所示：t/7008008301 0001 200K1.671.111.000
14、.600.38下列有关叙述不正确的是()A该反应的化学方程式是CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)B上述反应的正反应是放热反应C若在1 L的密闭容器中通入CO2和H2各1 mol，5 min后温度升高到830 ，此时测得CO为0.4 mol，则该反应达到平衡状态D若平衡浓度符合下列关系式：，则此时的温度为1 000 C由平衡常数表达式可判断该反应的化学方程式是CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，A正确；分析表中数据，平衡常数随温度的升高而减小，说明升温平衡逆向移动，逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，B正确；依据化学平衡三段式列式计算浓度商，并与该温度下的平衡常数进行比较：Q
15、2.251.00，此时反应没有达到平衡状态，C错误；依据平衡常数表达式和平衡常数数值计算分析，若平衡浓度符合，则0.60K，反应达到平衡状态，说明此时温度为1 000 ，D正确。1关于化学平衡常数的叙述正确的是()A温度一定，一个化学反应的平衡常数不是一个常数B两种物质反应，不管怎样书写化学方程式，平衡常数不变C温度一定时，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数D反应产物浓度幂的乘积与反应物浓度幂的乘积的比值小于K时，v(正)v(逆)，D错误。2将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：NH4I(s)NH3(g)HI(g)；2HI(g)H2(g)I2(g)，达到平衡时，
16、c平(H2)0.5 molL1，c平(HI)4 molL1，则此温度下反应的平衡常数为()A9 mol2L2B16 mol2L2C20 mol2L2 D25 mol2L2C根据反应2HI(g)H2(g)I2(g)可知，消耗的c(HI)2c平(H2)1 molL1，再结合反应NH4I(s)NH3(g)HI(g)可知，c平(NH3)c始(HI)1 molL14 molL15 molL1。因此该温度下，反应的平衡常数Kc平(NH3)c平(HI)5 molL14 molL120 mol2L2。有关化学平衡常数及平衡转化率的计算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
17、，反应物的初始浓度分别为：c始(M)2 molL1，c始(N)4.8 molL1。1若达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的转化率为多少？该反应的平衡常数为多少？提示：N的转化率(N)100%25%；K0.5。2若升高反应温度，该反应的平衡移动吗？M的转化率变化吗？若在温度不变时加入一定量的N，M的转化率变化吗？K如何变化？提示：该反应为吸热反应，升高温度，化学平衡向正反应方向移动，M的转化率增大；若加入一定量的N，化学平衡向正反应方向移动，M的转化率增大，K不变。1明确三个量及其关系(1)三个量：起始量、变化量、平衡量。(2)三个关系：对于同一反应物，起始量变化量平衡量。对于同一反应产物，
18、起始量变化量平衡量。各物质的转化量之比等于化学方程式中各物质的化学式前面的系数之比。2掌握一种方法“三段式法”【例3】(1)反应SO2(g)NO2(g)SO3(g)NO(g)，若在一定温度下，将物质的量浓度均为2 molL1的SO2(g)和NO2(g)注入一密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中SO2(g)的转化率为50%，试求在该温度下，此反应的平衡常数为_。(2)在(1)中温度下，若SO2(g)的初始浓度增大到3 molL1，NO2(g)的初始浓度仍为2 molL1，试求达到化学平衡时各物质的浓度_。解析(1)设平衡时SO2的浓度为x molL1由题意可知100%50%，x1，K1。(2
19、)设达平衡时NO的浓度为y molL1，因为温度不变，平衡常数不变K1则1，y1.2平衡浓度：c平(SO2)3 molL11.2 molL11.8 molL1，c平(NO2)2 molL11.2 molL10.8 molL1，c平(SO3)c平(NO)1.2 molL1。答案(1)1(2)c平(SO3)c平(NO)1.2 molL1，c平(SO2)1.8 molL1，c平(NO2)0.8 molL1借题发挥计算(1)中NO2的转化率，(2)中SO2、NO2的转化率并比较，你能得出什么结论？提示：(1)(NO2)100%50%(2)(SO2)100%40%(NO2)100%60%结论：两种反应物
20、参加反应时，提高一种反应物的浓度，可以提高另一种反应物的转化率，而该反应物的转化率会降低。1在298 K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：物质XYZ初始浓度/(molL1)0.10.20平衡浓度/(molL1)0.050.050.1下列说法错误的是()A反应达到平衡时，X的转化率为50%B反应可表示为X(g)3Y(g)2Z(g)，其平衡常数为1 600 mol2L2C增大压强，平衡常数增大D改变温度可以改变此反应的平衡常数C首先根据表中数据(0.10.05)(0.20.05)(0.10)132推导出可逆反应：X(g)3Y(g)2Z(g)。X的转化率(X)100%50%
21、，A正确。反应X(g)3Y(g)2Z(g)的平衡常数K，代入数据K1 600 mol2L2，B正确。增大压强不可能使平衡常数增大，C错误。K只与温度有关，因此改变温度可以改变此反应的平衡常数，D正确。2氢气是一种清洁能源。可由CO和水蒸气反应制备，其能量变化如下图所示。(1)上述反应为可逆反应。在800 时，若CO的起始浓度为2.0 molL1，水蒸气的起始浓度为3.0 molL1，达到化学平衡状态后，测得CO2的浓度为1.2 molL1，则此反应的平衡常数为_，随着温度升高，该反应的化学平衡常数的变化趋势是_。(2)某温度下，上述反应的平衡常数为K。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中投入
22、H2O(g)和CO(g)，其起始浓度如下表所示。下列判断不正确的是_(填字母)。起始浓度甲乙丙c始(H2O)/(molL1)0.0100.0200.020c始(CO)/(molL1)0.0100.0100.020A.反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢B.平衡时，甲中和丙中H2O的转化率均是25%C.平衡时，丙中c平(CO2)是甲中的2倍，是0.015 molL1D.平衡时，乙中H2O的转化率大于25%解析(1)根据“三段式”分析：K1由于该反应为放热反应，升高温度时平衡常数减小。(2)甲容器中反应物的浓度最小，丙容器中反应物的浓度最大，A正确；设平衡时甲中H2O的转化率为x，K
23、，解得x25%，丙相当于甲中压强增大一倍，平衡不移动，因而丙中H2O的转化率仍为25%，B正确；丙中c平(CO2)0.01 molL125%20.005 molL1，C错误；乙相当于在甲的基础上增大水蒸气的浓度，平衡正向移动，CO的转化率增大，但H2O的转化率减小，因而其转化率小于25%，D错误。答案(1)1减小(2)CD1下列关于平衡常数K的说法中，正确的是()A在任何条件下，化学平衡常数K都是一个恒定值B平衡常数K只与温度有关，与反应物浓度、压强无关C从平衡常数K的大小不能推断一个反应进行的程度D对于可逆反应C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)在一定温度下达到平衡时，其平衡常数表达式为
24、KB化学平衡常数随温度的改变而改变，故A错误；平衡常数K只与温度有关，与反应物浓度、压强无关，故B正确；从平衡常数K的大小可以推断一个反应进行的程度，平衡常数越大，反应进行得越彻底，故C错误；对于可逆反应C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)在一定温度下达到平衡时，其平衡常数表达式为K，故D错误。2一定温度下某容积不变的密闭容器中，可逆反应C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)可建立平衡状态。下列状态中不能确定该反应已达到平衡状态的是()A体系的压强不再发生变化Bv正(CO)v逆(H2O)C生成n mol CO的同时生成n mol H2D1 mol HH键断裂的同时断裂2 mol HO键C
25、根据方程式，当反应发生时，不论平衡与否，生成CO与H2的物质的量之比始终为11，无法判断反应是否达到平衡。31 000 K下，反应C(s)2H2(g)CH4(g)的平衡常数K8.28107 mol1L。当各气体的物质的量浓度分别为H2：0.7 molL1，CH4：0.2 molL1时，上述反应()A正向进行B逆向进行C达到平衡 D无法确定AQ0.41 mol1LK，故反应正向进行，A项正确。4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)此反应的平衡常数为_。(2)SO2(g)和O2(g)的平衡转化率为_，_。解析(1)2SO2(g)O2(g)2SO3(g)初始浓度/(molL1) 0.050 0.030 0转化浓度/(molL1) 0.040 0.020 0.040平衡浓度/(molL1) 0.010 0.010 0.040K1 600 mol1L。(2)(SO2)100%80%；(O2)100%66.7%。答案(1)1 600 mol1L(2)80%66.7%- 16 - 版权所有高考资源网