1、第2节化学反应的限度第1课时化学平衡常数核心素养发展目标1.证据推理：通过化学平衡状态时的浓度数据分析，认识化学平衡常数的概念、影响因素及其应用。2.模型认知：构建化学平衡常数相关计算的思维模型(三段式法)，理清计算的思路，灵活解答各类问题。一、化学平衡常数的概念及其表达式1化学平衡状态时的浓度数据分析(1)NO2、N2O4的相互转化是一个可逆反应：2NO2(g)N2O4(g)。在25 时，如果用不同起始浓度的NO2或N2O4进行反应，平衡后得到以下实验数据。请根据表中已知数据填写空格：起始浓度/molL1平衡浓度/molL1平衡浓度关系c(NO2)c(N2O4)NO2N2O42.001020
2、6.321036.841031.081.711023.0010208.001031.101021.381.7210202.001029.461031.531021.621.7110200.1002.281028.861023.891.70102(2)根据上表数据，判断正误(正确的打“”，错误的打“”)一定温度下，N2O4和NO2的平衡浓度相等()一定温度下，N2O4与NO2的平衡浓度之比相等()一定温度下，平衡时近似相等()2化学平衡常数的概念与表达式(1)概念在一定温度下，当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(简称平衡常数)，用符号K表示。(2)表
3、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，K。例如：C(s)H2O(g)CO(g)H2(g) K；FeO(s)CO(g)Fe(s)CO2(g)K。(3)应用已知：N2(g)3H2(g)2NH3(g)的平衡常数为K1，N2(g)H2(g)NH3(g)的平衡常数为K2，NH3(g)N2(g)H2(g)的平衡常数为K3。写出K1和K2的关系式：K1K； 写出K2和K3的关系式：K2K31；写出K1和K3的关系式：K1K1。(4)化学平衡常数表达式书写注意事项化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡时的浓度，且不出现固体或纯液体的浓度。化学平衡常数表
4、达式与化学方程式的书写方式有关。3化学平衡常数的意义已知：25 时，卤化氢生成反应的平衡常数：化学方程式平衡常数KF2H22HF6.51095Cl2H22HCl2.571033Br2H22HBr1.911019I2H22HI8.67102请比较表中K值的相对大小，说明平衡常数的意义：平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度(也叫反应限度)。K值越大，表示反应进行得越完全，反应物转化率越大；K值越小，表示反应进行得越不完全，反应物转化率越小。4化学平衡常数的影响因素下表为N2(g)3H2(g)2NH3(g)的平衡常数与温度的关系：T/K373473573673773K /mol2L23.35109
5、1.001072.451051.881042.99103由上表数据分析可知：(1)放热反应，温度升高，K值减小；(2)吸热反应，温度升高，K值增大。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。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()AKBKC增大c(H2O
6、)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B解析固体反应物或生成物，其浓度可看作1，在平衡常数表达式中不写，故A项错误，B项正确；化学平衡常数只与温度有关，而与反应物、生成物的浓度无关，故增大c(H2O)或减小c(H2)，该反应的平衡常数不变，但温度改变，平衡常数一定改变，故C、D项错误。考点化学平衡常数的概念及其应用题点化学平衡常数表达形式及影响因素思维启迪对于给定的反应，化学平衡常数只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。例2在25 时，在2 L密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始物质的量和平衡物质的量如下表：物质XYZ初始物质的量/mol0.2
7、0.40平衡物质的量/mol0.10.10.2则25 时，反应X3Y2Z，其平衡常数的值为()A500 B600 C1 200 D1 600答案D解析X、Y、Z的平衡浓度分别为0.05 molL1，0.05 molL1，0.1 molL1。25 ，K1 600 L2mol2，故D项正确。考点化学平衡常数的概念及其应用题点化学平衡常数的简单计算思维启迪计算化学平衡常数注意事项(1)计算平衡常数时，应代入平衡浓度而不是物质的量计算。(2)计算平衡常数时，要先列出表达式，再代入数据计算，注意写单位，K的单位随表达式不同而变化。二、化学平衡常数的应用1判断反应可能进行的程度K值105反应程度很难进行反
8、应可逆进行完全2.判断可逆反应是否平衡或反应向何方向进行对于可逆反应：aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)，在一定温度下的任意时刻，反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系：Q，称为该反应的浓度商。3判断反应的焓变(H)例3298 K时，下列反应的平衡常数如下：N2(g)O2(g)2NO(g)，K1110302H2(g)O2(g)2H2O(g)，K221081 mol1L2CO2(g)2CO(g)O2(g)，K341092molL1则常温下NO、H2O、CO2这三个化合物分解放氧的倾向最大的是()ANO BH2O CCO2 D不能判断答案A解析NO分解的K1030，H2O分解的K51082 m
9、olL1，根据K越大反应进行的越完全，A项正确。考点化学平衡常数的概念及其应用题点化学平衡常数的表达形式及意义根据化学平衡常数的大小可以判断可逆反应进行的程度。例4煤化工中常需研究不同温度下的平衡常数、投料比及产率等问题。已知：CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)的平衡常数随温度的变化如下表：温度/ 4005008301 000平衡常数K10.09.01.00.6试回答下列问题：(1)该反应的化学平衡常数表达式为K_。(2)上述正向反应是_(填“放热”或“吸热”)反应。(3)在830 发生上述反应，按下表中的物质的量投入容积为2 L的恒容反应器，其中在向正反应方向进行的有_。选项ABC
10、Dn(CO2)3101n(H2)2101n(CO)1230.5n(H2O)5232答案(1)(2)放热(3)BC解析(2)由表格看出温度越高，K越小，所以正反应为放热反应。(3)A中Q1.21.0，反应逆向进行； B中Q1.0，反应正向进行；C中Q0K，反应逆向进行。考点化学平衡常数的概念及其应用题点化学平衡常数的应用(判断可逆反应的反应方向)5对于CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，某温度下平衡常数K为1，向一密闭容器内同时通入CO(g)、H2O(g)、CO2(g)、H2(g)各1 mol，在该温度下建立平衡时，CO的物质的量()A大于1 mol B小于1 molC等于1 mol
11、D无法确定答案C解析由于CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)反应前与反应后气态物质的化学计量数之和相等，故可使用各物质的物质的量代替物质的量浓度进行计算。由于QK，说明一开始就建立了平衡。考点化学平衡常数的概念及其应用题点化学平衡常数的应用(判断可逆反应的反应方向)6已知反应CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H43 kJmol1，在850 时K1。今在某密闭容器中充入1.0 mol CO、3.0 mol H2O、1.0 mol CO2和x mol H2，下列说法不正确的是()A900 时，该反应的平衡常数K1B850 时，若x5.0，则起始时反应向逆反应方向进行C850 达到
12、化学平衡后，通入CO，化学平衡逆向移动D850 时，若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x应满足xK1，反应向逆反应方向进行，B项正确；达到平衡时，通入CO，反应物浓度增大，化学平衡正向移动，C项错误；850 时，若要使上述反应开始时向正反应方向进行，由K1，可求得应满足x0.9，QK，反应逆向进行。考点化学平衡常数的概念及其应用题点化学平衡常数的影响因素及应用题组一化学平衡常数及其影响因素1下列关于平衡常数K的说法中，正确的是()平衡常数K只与反应本身及温度有关改变反应物浓度或生成物浓度都会改变平衡常数K加入催化剂不改变平衡常数K平衡常数K只与温度有关，与反应的本身及浓度、压强无关A B
13、 C D答案D解析平衡常数K是一个温度常数，只与反应本身及温度有关，催化剂不能改变化学平衡，故加入催化剂不改变平衡常数K。考点化学平衡常数的概念及应用题点化学平衡常数的影响因素2关于平衡常数K，下列说法中正确的是 ()AK值越大，反应越容易进行B对任一给定的可逆反应，温度升高，K值增大C对同一可逆反应，K值越大，反应物的转化率越高D加入催化剂或增大反应物浓度，K值将增大答案C解析对于给定的可逆反应，化学平衡常数越大，反应进行的程度越大，但反应不一定容易进行，A项错误，C项正确；化学平衡常数与催化剂和反应物浓度无关，只与温度有关，与温度的关系视具体反应而定：放热反应，温度越高，K值越小；吸热反应
14、，温度越高，K值越大，B、D项错误。考点化学平衡常数的概念及应用题点化学平衡常数的表达形式及意义3某温度时，反应：SO2(g)O2(g)SO3(g)的平衡常数K50 molL。在同一温度下，反应：2SO3(g)2SO2(g)O2(g)的平衡常数K1应为()A2 500 molL1 B100 molL1C4104 molL1 D2102 molL1答案C解析K，K1，K14104 molL1。考点化学平衡常数的概念及应用题点化学平衡常数的表达形式4在某温度下，可逆反应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)的平衡常数为K，下列说法正确的是()AK越大，达到平衡时，反应正向进行的程度越大BK越小
15、，达到平衡时，反应物的转化率越大CK随反应物浓度的改变而改变DK随温度和压强的改变而改变答案A解析K越大，表示反应达到平衡时，反应正向进行的程度越大，反应物的转化率越大，反之，反应物的转化率越小，K只与温度有关，与浓度、压强无关。考点化学平衡常数的概念及应用题点化学平衡常数表达形式及影响因素5某可逆反应aAbBcC在某温度下的平衡常数为K(K1)，反应热为H。保持温度不变，将方程式的书写做如下改变，则H和K数值的相应变化为()A写成2aA2bB2cC，H值、K值均扩大了1倍B写成2aA2bB2cC，H值扩大了1倍，K值保持不变C写成cCaAbB，H值、K值变为原来的相反数D写成cCaAbB，H
16、值变为原来的相反数，K值变为原来的倒数答案D解析A、B项H值扩大1倍，K变为原来的平方。考点化学平衡常数的概念及应用题点化学平衡常数的表达形式6下列有关平衡常数的说法中，正确的是()A改变条件，反应物的转化率增大，平衡常数一定增大B反应：2NO2(g)N2O4(g)H0，下列有关说法正确的是()A平衡常数表达式为KB增大体系压强，平衡常数K不发生变化C升高体系温度，平衡常数K减小D增加C(s)的量，平衡常数减小答案B解析纯固体浓度为“常数”，视为“1”，不需写入平衡常数表达式，A项错误；K只与温度有关，因此增大体系压强，平衡常数K不发生变化，B项正确；升温该反应正向进行，K增大，C项错误，D项
17、错误。考点化学平衡常数的概念及应用题点化学平衡常数的表达形式及影响因素题组二化学平衡常数的应用8某温度下反应H2(g)I2(g)2HI(g)的平衡常数K57.0，现向此温度下的真空容器中充入0.2 molL1 H2(g)、0.5 molL1I2(g)及0.3 molL1 HI(g)，则下列说法中正确的是()A反应正好达到平衡B反应向左进行C反应向某方向进行一段时间后K57.0D反应向某方向进行一段时间后c(H2)0.2 molL1答案D解析Q0.9，故Qv逆D在80 达到平衡时，测得n(CO)0.3 mol，则Ni(CO)4的平衡浓度为2 molL1答案C解析A项，升高温度，平衡常数减小，故该
18、反应为放热反应，A项正确；B项，25 时，逆反应的平衡常数K2105mol3L3，B项正确；C项，80 时，若Ni(CO)4、CO的浓度均为0.5 molL1，则Q8 mol3L3K，v正v逆，C项错误；D项，80 达到平衡时若n(CO)0.3 mol，CO1 molL1，故Ni(CO)4KCO42 mol3L3(1 molL1)42 molL1，D项正确。考点化学平衡常数的概念及应用题点化学平衡常数的表达及应用(判断可逆反应进行的方向)10已知在25 时，下列反应的平衡常数如下：N2(g)O2(g)2NO(g)K1110302H2(g)O2(g)2H2O(g)K221081 mol1L2CO
19、2(g)2CO(g)O2(g)K341092 molL1下列说法正确的是()ANO分解反应：NO(g)N2(g)O2(g)的平衡常数为11030B根据K2的值可以判断常温下H2和O2很容易反应生成H2OC常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向顺序为NOH2OCO2D温度升高，上述三个反应的平衡常数均增大答案C解析A项，NO(g)N2(g)O2(g)的平衡常数为1015，错误；B项，H2和O2的反应需要点燃才能进行；C项，常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的平衡常数依次为11030、51082 molL1、41092 molL1，平衡常数越大，则反应的倾向越大，正确
20、；D项，反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，错误。考点化学平衡常数的概念及应用题点化学平衡常数的表达及应用(判断反应进行的程度)题组三化学平衡常数的简单计算与大小比较11将4 mol SO2与2 mol O2放入4 L的密闭容器中，在一定条件下反应达到平衡：2SO2O22SO3，测得平衡时SO3的浓度为0.5 molL1。则此条件下的平衡常数K为()A4 mol1L B0.25 mol1LC0.4 mol1L D0.2 mol1L答案A解析 2SO2O22SO3初始/mol 4 2 0转化/mol 2 1 2平衡/mol 2 1 2平衡时各自的浓度SO20.5 molL1，O2
21、0.25 molL1，SO30.5 molL1，K mol1L4 mol1L。考点化学平衡常数的概念及应用题点化学平衡常数的简单计算12在某温度下，将0.10 mol H2(g)和0.10 mol I2(g)充入10 L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得H20.008 0 molL1。则反应H2(g)I2(g)2HI(g)的平衡常数K为()A1.0 B0.75 C0.5 D0.25答案D解析根据题意知： H2(g) I2(g) 2HI(g)起始量(molL1) 0.010 0.010 0变化量(molL1) 0.002 00.002 00.004 0平衡量(molL1) 0.008 00
22、.008 00.004 0K0.25。考点化学平衡常数的概念及应用题点化学平衡常数的简单计算13在温度为T时，将NH4HS(s)置于抽真空的容器中，当反应NH4HS(s)NH3(g)H2S(g)达到平衡时，测得总压力为p，则该反应的平衡常数Kp为()A.p B.p2 C.p2 D.p答案C解析NH4HS(s)NH3(g)H2S(g)开始时 0 0平衡时 pp则该反应的平衡常数Kpp(H2S)p(NH3)ppp2。考点化学平衡常数的概念及应用题点化学平衡常数的简单计算14工业上先将煤转化为CO，再利用CO和水蒸气反应制H2时，存在以下反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)。(1)向1
23、 L恒容密闭容器中充入CO和H2O(g)，温度为T时测得部分数据如下表：t/min01234n(H2O)/mol0.600.500.440.400.40n(CO)/mol0.400.300.240.200.20则该温度下反应的平衡常数K_。(2)相同温度下，若向2 L恒容密闭容器中充入1 mol CO、4 mol H2O(g)、2 mol CO2、2 mol H2，此时v正_(填“”“”或“”)v逆。答案(1)0.5(2)K，所以反应向左进行，v正0，CO2的浓度与时间的关系如图所示：该条件下反应的平衡常数为_；若铁粉足量，CO2的起始浓度为2.0 mol L1，则平衡时CO的浓度为_molL
24、1。下列措施中能使平衡时增大的是_(填字母)。A升高温度 B增大压强C再充入一定量的CO2 D再加入一定量铁粉答案(1)H1H2吸热(2)2.0A解析(1)目标反应可由上述两个反应相减得到，即HH1H2，则K，随温度升高，K1增大，K2减小，所以增大，正反应为吸热反应。(2)平衡时CO20.5 molL1，CO1 molL1，K2.0。设平衡时COa molL1，则平衡时CO2(2.0a)molL1，则K2.0，解得a。平衡时K只与温度有关，由题目信息可知升高温度，K变大，即增大，故只有A项正确。考点化学平衡常数的概念及应用题点化学平衡常数的综合16在一定温度下，将3 mol CO2和2 mo
25、l H2混合于2 L的密闭容器中，发生如下反应：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)。(1)该反应的化学平衡常数表达式K_。(2)已知在700 时，该反应的平衡常数K10.5，则该温度下反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)的平衡常数K2_，反应CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)的平衡常数K3_。(3)已知在1 000 时，该反应的平衡常数K41.0，则该反应为_(填“吸热”或“放热”)反应。(4)在1 000 下，某时刻CO2的物质的量为2 mol，则此时v正_(填“”“”或“解析(1)根据化学平衡常数的概念：K。(2)K22，K3。(3)由于升高温度，该反应的平衡常数增大，故该反应为吸热反应。(4) CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)起始/mol 3 2 0 0变化/mol 1 1 1 1某时刻/mol 2 1 1 1所以c(CO)0.5 molL1，c(H2O)0.5 molL1，c(CO2)1 molL1，c(H2)0.5 molL1，故Qv逆。考点化学平衡常数的概念及应用题点化学平衡常数的综合
