1、第2章 化学反应的方向、限度与速率第2节 化学反应的限度 第1课时 化学平衡常数 平衡转化率 目标与素养：1.进一步认识化学平衡状态的特征，能够描述平衡的建立过程。(变化观念与平衡思想)2.了解化学平衡常数的定义。(平衡思想)3.能正确书写给定反应的平衡常数表达式，并能进行相应的简单计算。(证据推理与模型认知)4.理解化学平衡常数的应用及意义。(社会责任)自 主 预 习 探 新 知 1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，浓度的系数次幂之积与 浓度的系数次幂之积的比值，用符号 K表示。反应物生成物(2)表达式以化学反应 aAbBcCdD 为例：K ，单位：(mo
2、lL1)(cd)(ab)。(3)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_；平衡常数的数值越_，说明反应可以进行得越完全。CcDdAaBb大程度(4)影响因素内因：反应物的 。外因：反应体系的 。本身性质温度(5)应用判断反应可能进行的程度。K 值105105105105 反应程度 _进行完全很难进行反应可逆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 。若QK，说明反应 进行，此时v正 v逆若QK，说明反应达到 ，此时v正 v逆若QK，说明反应 进行，此时v正 v逆ccCcdDcaAcbB逆向平衡状态正向判断反应的热效应。a升高温度K值增大
3、，正反应为_热反应K值减小，正反应为_热反应b降低温度K值增大，正反应为_热反应K值减小，正反应为_热反应放吸放吸2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)A的初始浓度A的平衡浓度A的初始浓度100%c0AAc0A100%cAc0A 100%。(2)规律同一反应的不同反应物，其转化率可能不同；当按照反应系数之比投入反应物时，反应物转化率相同。多种反应物参加反应时，提高一种反应物的浓度，可以 其他反应物的转化率，而该反应物本身的转化率会 。降低提高1判断对错(对的在括号内打“”，错的在括号内打“”。)(1)在任何条件下，化学平衡常数都是一个恒
4、定值。()(2)改变反应物浓度或反应产物浓度都会改变平衡常数 K。()(3)平衡常数 K 既与温度、反应物本身的性质有关，也与反应物浓度、压强有关。()(4)从平衡常数 K 的大小可以推断一个反应进行的程度。()(5)N23H22NH3 和12N232H2NH3 的平衡常数表达式相同。()提示(1)不同温度下，化学平衡常数不同。(2)平衡常数只受温度的影响。(3)平衡常数与浓度、压强无关。(4)(5)化学平衡常数表达式与方程式的系数有关。2下列数据是一些反应的平衡常数的数值，表示反应物转化率最大的是()AK1 BK101CK1010DK1010C K 值越大说明正反应程度越大，反应物转化率越大
5、。3在恒温恒容下，当反应容器内总压强不随时间变化时，下列可逆反应一定达到平衡的是()AA(g)B(g)C(g)BA(g)2B(g)3C(g)CA(g)B(g)C(g)D(g)D以上都达到平衡A 在恒温恒容下，对于反应前后气体系数不相等的反应，当反应容器内总压强不变时，可逆反应达到平衡。核 心 突 破 攻 重 难 化学平衡常数的理解与应用1.化学平衡常数应用中的注意事项(1)化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度、压强、催化剂无关。(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“1”而不代入公式。(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数，若反应方向改变，则平衡常数变为
6、倒数。若同一反应方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，平衡常数也会改变。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 1】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()AKH24Fe3O4Fe3H2O4BK H24H2O4C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 B1已知 800 时，化学反应 CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)的 K1 试推导在下列浓度下反应进行的方向。序号 CO(molL1
7、)H2O(molL1)CO2(molL1)H2(molL1)反应进行方向 a0.30.50.40.4b1.00.30.50.6c0.81.60.71.7 答案 a逆反应 b平衡 c正反应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/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_反应(填“吸热”或“放热”)。解析(1)依据反应的化学方程式可知 KCOH2OCO2H2；(2)从表格中数据可知，升高温度 K
8、 值增大，故该反应为吸热反应。答案(1)COH2OCO2H2 (2)吸热有关化学平衡常数及平衡转化率的计算1.模式三段式 mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)起始量/(molL1)ab0 0转化量/(molL1)mxnxpxqx平衡量/(molL1)amxbnxpxqx2物质浓度的变化关系(1)反应物：平衡浓度初始浓度转化浓度；(2)反应产物：平衡浓度初始浓度转化浓度；(3)转化浓度之比等于化学方程式中各物质系数之比。证据推理与模型认知：化学平衡常数和平衡转化率的区别与联系(1)对某一个具体反应，在温度一定时，只有一个化学平衡常数；但不同反应物的平衡转化率可能不同。故必须指明是哪一反应物的
9、平衡转化率。(2)平衡常数和平衡转化率都能定量表示化学反应的限度。平衡常数只与温度有关，而平衡转化率的影响因素有温度、浓度、压强等。(3)温度一定，平衡常数越大，平衡转化率不一定越大。【例 2】(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_。(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
10、_。解析(1)设平衡时 SO2 的浓度为 x molL1 SO2(g)NO2(g)SO3(g)NO(g)初始浓度/molL12 2 0 0 转化浓度/molL12x2x2x2x 平衡浓度/molL1xx2x2x 由题意可知2x2 100%50%，x1，K SO3NOSO2NO21 molL11 molL11 molL11 molL11。(2)设达平衡时 NO 的浓度为 y molL1，SO2(g)NO2(g)SO3(g)NO(g)初始浓度/molL13 2 0 0 转化浓度/molL1yyyy 平衡浓度/molL1 3y2yyy 因为温度不变，平衡常数不变，K1 则y23y2y1，y1.2 平
11、衡浓度：SO23 molL11.2 molL11.8 molL1 NO22 molL11.2 molL10.8 molL1 SO3NO1.2 molL1。答案(1)1(2)SO3NO1.2 molL1，SO21.8 molL1，NO20.8 molL1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？答案(1)(NO2)1 molL12 molL1100%50%(2)(SO2)1.2 molL13 molL1 100%40%(NO2)1.2 molL12 molL1 100%60%结论：两种反应物参加反应时，提高一种反应物的浓度，可以提高另一种反应物的
12、转化率，而该反应物的转化率会降低。1计算时用浓度而不是物质的量。2计算时要先列出表达式，再代入数据计算，注意写单位，注意 K 的单位随表达式不同而有所变化。3计算数据时要先约简，结果注意有效数字的保留。某硫酸厂的基本反应是：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，现将 0.05 mol SO2(g)和 0.03 mol O2 注入体积为 1.0 L 的密闭容器中，并置于某较高温度的恒温环境中，达化学平衡后，测得反应器中有 0.04 mol SO3(g)，求：(1)该温度下反应的平衡常数_。(2)SO2、O2 的平衡转化率_、_。解析 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)初始浓度/(molL1
13、)0.05 0.03 0 转化浓度/(molL1)0.04 0.02 0.04 平衡浓度/(molL1)0.01 0.01 0.04(1)KSO32SO22O2 0.04 molL120.01 molL120.01 molL11 600(molL1)1(2)(SO2)c0SO2SO2c0SO2100%0.05 molL10.01 molL10.05 molL1100%80%(O2)c0O2O2c0O2100%0.03 molL10.01 molL10.03 molL1100%66.7%答案(1)1 600(molL1)1(2)80%66.7%当 堂 达 标 提 素 养 1一定条件下，反应 2N
14、O(g)O2(g)2NO2(g)在容积不变的密闭容器中发生，下列对该反应达到平衡状态的标志的描述中错误的是()A混合气体的总分子数不再变化B混合气体的颜色不再变化C容器的总压强不再变化D混合气体的总质量不再变化D 该反应为气体分子数改变的反应，恒容条件下，该可逆反应在建立平衡的过程中会有压强的改变、气体总分子数的改变、颜色的改变，一旦这些可变量不变了，则证明反应达到平衡了，而混合气体的总质量在任何情况下都不发生变化。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)SO2(g)H2S(g)O2(g)的平衡常数 K 等于
15、()AK1K2 BK1K2 CK1K2 D.K1K2D 由可得反应 H2(g)SO2(g)H2S(g)O2(g)，K1H2SH2，K2SO2O2，KO2H2SH2SO2，所以 KK1K2。31 000 K 下，反应 C(s)2H2(g)CH4(g)的平衡常数 K8.28107(molL1)1。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A Q 0.2 molL10.7 molL120.41(molL1)1K，故反应正向进行，A 项正确。4将 6 mol A 和 5 mol B 混合于 4 L 密闭容
16、器中，发生反应：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 1 molL1D平衡时 B 的转化率为 50%D 利用“三段式”法进行计算时，只有转化量与化学方程式中物质的系数成正比，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，C、D 的系数也相等，n2，设转化的 B 的物质的量为 x，则有 3A(g)B(g)2C(g)2D(g)初始/mol 6 5 0 0 转化/mol 3xx2x2x 平衡/m
17、ol 63x5x2x2x 根据题意得 2x2 mol，x1 mol 平衡时 B 的浓度B51 mol4 L1 molL1，转化率(B)1 mol5 mol100%20%。K12 molL1212 molL1234 molL131 molL1 427。5某水煤气工厂在 1 200 时测得反应 H2(g)CO2(g)H2O(g)CO(g)的平衡常数 K 为 2.25。若反应从 H2(g)和 CO2(g)开始，且H2(g)和 CO2(g)的初始浓度均为 0.010 molL1 时，计算：(1)各物质的平衡时的浓度为_。(2)H2(g)和 CO2(g)的平衡转化率为_。答案(1)H2OCO0.006 molL1，CO2H20.004 molL1(2)H2(CO2)60%点击右图进入 课 时 分 层 作 业 Thank you for watching!