1、第3课时 化学平衡常数 课堂互动讲练 探究整合应用 知能优化训练 基础自主学案 第3课时 化学平衡常数 基础自主学案 自主学习 一、含义 在一定温度下，当一个可逆反应达到_状态时，生成物_与反应物_的比值是一个常数(简称_)，用符号“_”表示。化学平衡浓度幂之积浓度幂之积平衡常数KcpCcqDcmAcnB二、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化学平衡状态时，平衡常数的表达式为：K_。思考感悟1怎样理解“化学平衡常数与反应物、生成物的浓度无关”？【提示】化学平衡常数是指在一定温度下，可逆反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，也无论反应物起始
2、的浓度是大还是小，最后都能达到平衡，这时各生成物浓度幂的乘积除以各反应物浓度幂的乘积所得的比值是个常数，用 K 表示。例如：mAnB pCqD，KcpCcqDcmAcnB(式中各浓度均为平衡浓度)。化学平衡常数是一个常数，只要温度不变，一个具体的可逆反应就对应一个具体的常数值。三、意义(1)K 值越大，说明正反应进行的程度越大，反应物的转化率_；反之就越不完全，转化率就_。(2)K 只受_影响，与反应物或生成物的_变化无关。四、反应物的转化率某指定反应物的转化率nn始100%cc始100%。越大越小温度浓度思考感悟2升高温度，K值一定增大吗？【提示】不一定，K只受温度影响，当温度不变时，K值不
3、变；温度升高时，对H0的反应，K值增大。如果由于浓度、压强的改变而引起化学平衡的移动，但温度恒定，则K值一定不变。自主体验 1写出下列各反应的平衡常数表达式。(1)2SO2(g)O2(g)2SO3(g)(2)CaCO3(s)CO2(g)CaO(s)(3)FeCl3(aq)3KSCN(aq)Fe(SCN)3(aq)3KCl(aq)解析：反应物或生成物中有固体或纯液体时，其浓度可看作“1”，不代入公式，只代入气体或溶液中溶质的浓度。答案：(1)Kc2SO3c2SO2cO2(2)Kc(CO2)(3)Kc3KClcFeSCN3c3KSCNcFeCl32对于反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)随
4、温度的升高其反应的平衡常数有以下变化，则和两种情况_是吸热，_是放热(填“”或“”)。解析：中曲线走势表明：随着温度的升高，平衡常数逐渐增大，说明正反应进行的程度越大，即反应向正方向移动，正反应是吸热反应，同理可得为放热。答案：3(2011 年河北秦皇岛高二检测)2000 K 时，反应 CO(g)12O22(g)的平衡常数为 K，则相同温度下反应 2CO2O2(g)的平衡常数 K为()A.1K BK2C.1K2D.121K解析：选 C。CO(g)12O2(g)CO2(g)平衡常数 K2122(CO)(CO)(O)ccc反应 2CO2(g)2CO(g)O2(g)的平衡常数Kc2COcO2c2CO
5、2cCOc12O2cCO221K21K2。课堂互动讲练 化学平衡常数使用注意事项及应用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变化无关。(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，则平衡常数改变。若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，平衡常数也会改变。如 N23H23 Ka 则有：2NH323H2 K1/a12N232H23 Ka122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，正向反应
6、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)利用K可判断反应的热效应 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)npC(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 QccpCcqDcmAcnB表示，则：当 QcK 时，反应处于平衡状态；当 QcK 时，反应向
7、正反应方向进行；当 QcK 时，反应向逆反应方向进行。特别提醒：(1)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，不能用任一时刻的浓度值。(2)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。(3)使用催化剂能改变化学反应速率，但不会改变化学平衡常数。例1(2011 年北京朝阳区模拟)()已知在448 时，反应 H2(g)I2的平衡常数 K1为49，则该温度下反应2(g)I2(g)的平衡常数 K2 为_；反应12H2(g)12I2的平衡常数 K3 为_。()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
8、的关系如下表所示：t/700 800 830 1000 1200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 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”)。(3)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_。A容器中压强不变 B混合气体中c(CO)不变 Cv(H2)正v(H2O)逆 Dc(CO2)c(CO)(4)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_。(5)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 mol/L，c(H2)为1.5 mol/L，c(CO)
9、为1 mol/L，c(H2O)为3 mol/L，则下一时刻，反应向_(填“正向”或“逆向”)进行。【思路点拨】解答本题要注意以下两点：(1)根据反应方向以及方程式中化学计量数的变化确定平衡常数的变化。(2)根据K随温度的变化判断反应特点，根据Qc与K的大小判断反应方向。【解析】()第 2 个反应与第 1 个反应互为正逆反应，平衡常数互为倒数关系，第 3 个反应的化学计量数与第 1 个反应相比，缩小为一半，平衡常数也会发生变化，得 K3121K。()通过表中 K和温度 t的关系可知，温度越高，K 值越大，反应向正向进行的程度越大，说明正 向 反 应 为 吸 热 反 应。当 c(CO2)c(H2)
10、c(CO)c(H2O)时，K1.0，此时温度由表中数据可知为 830。判断反应进行的方向时，可根据 Qc 与 K 的大小关系判断，此时刻下，Qc cCOcH2OcCO2cH2 1 mol/L3 mol/L2 mol/L1.5 mol/L 1 0.9，所以反应向逆反应方向进行。【答案】()149 7()(1)cCOcH2OcCO2cH2(2)吸热(3)BC(4)830(5)逆向变式训练 1 碘钨灯比白炽灯使用寿命长。灯管内封存的少量碘与使用过程中沉积在管壁上的钨可以发生反应：W(s)I2(g)T1T2WI2(g)H0(温度 T1wBvw CvwD无法比较(5)维持原起始温度和体积不变，按下列哪种
11、配比充入容器Q可使平衡时C的浓度为vmol/L_。A1 mol C0.5 mol D B3 mol A2 mol B C3 mol A1 mol B1 mol D D以上均不能满足条件【解析】(1)在恒温恒压下，只要n(A)n(B)31或n(C)n(D)21，达到平衡时就均为同一平衡状态，即满足等效平衡的条件。答案为A。(2)因容器P的体积可变，且正反应是体积缩小的反应，故相当于加压。而现在容器Q体积不变，条件不同了，不属于等效平衡，无法判断。答案为D。(3)本题所述条件相当于减压，平衡向逆反应方向移动，C的浓度降低。答案为B。(4)温度、体积不变时，2 mol C和1 mol D 反应与3
12、mol A和1 mol B相当，属等效平衡。再加1 mol D时平衡将向左移动，v2w molL1。变式训练2(2011年广东汕头调研)在相同温度和压强下，对反应CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)进行甲、乙、丙、丁四组实验，实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表：上述四种情况达到平衡后，n(CO)的大小顺序是()A乙丁丙甲 B乙丁甲丙 C丁乙丙甲D丁丙乙甲 解析：选A。本题主要考查外界条件对化学平衡的影响及等效平衡问题。解题时应注意该反应及反应的特点，即反应前后气体体积不变，同时要明确等效平衡的条件。把丙中a mol CO和a mol H2O按化学计量数转成CO2和H2，也分别为
13、a mol，则甲与丙是等量等效，则达平衡时，n(CO)应相等；把丁中a mol CO和a mol H2O按化学计量数转成CO2和H2，则起始时丁中CO2为2a mol，H2为amol，则与乙等量等效，达到平衡时n(CO)相等。乙与甲相比相当于在甲的平衡中又加入了a mol的CO2，导致平衡正向移动，则平衡时n(CO)乙n(CO)甲，故选A。探究整合应用 有关化学平衡常数的计算 在一定温度下，可逆反应无论从正反应开始还是从逆反应开始，也无论反应起始时反应物浓度的大小，最后都能达到平衡状态。这时生成物浓度幂(以其化学计量数为幂)之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常
14、数(简称平衡常数)，用符号K表示。例在煤化工中常需研究不同温度下反应的平衡常数，投料比及反应热等问题。已知：可逆反应CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)的平衡常数随温度的变化如下表所示：温度/400 500 800 平衡常数/K 9.94 9 1 试回答下列问题。(1)上述正反应是_(填“放热”或“吸热”)反应。(2)已知在一定温度下发生如下反应：C(s)CO2(g)2CO(g)，平衡常数为K；C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)，平衡常数为K1；CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)，平衡常数为K2.则K、K1、K2之间的关系是_。(3)在500 时，若起始时CO、H2O的
15、浓度均为0.02 molL1，在该条件下达到平衡时，CO的转化率为_。(4)在800 时，若起始时CO和H2O(g)共为5 mol，水蒸气的体积分数为x，平衡时CO的转化率为y，则y随x变化的函数关系式为_。(5)向V L密闭容器中通入10 mol CO和10 mol水蒸气，在T 时达到平衡，然后迅速除去水蒸气(除去水蒸气时其他物质的物质的量不变)，将混合气体点燃，测得放出的热量为2842 kJ(已知CO的燃烧热为283 kJmol1，H2的燃烧热为286 kJ mol1)，则T 时的平衡常数K_。【解析】(1)由于 K cH2cCO2cCOcH2O，由表中数据可知，升高温度平衡常数减小，故正
16、反应是放热反应。(2)由于第二个化学方程式减去第三个化学方程式得第一个化学方程式，故 KK1K2。(3)CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)起始量/molL1:0.02 0.02 0 0平衡量/molL1:0.02x0.02xxxx2/(0.02x)29，x0.015，所以 CO 的转化率为：0015/0.02100%75%。(4)CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)起始量mol5(1x)5x0 0平衡量mol5(1x)(1y)5x5(1x)y5(1x)y5(1x)y由题意得：5(1x)(1y)5x5(1x)y5(1x)y2化简得：yx。(5)设有x mol CO发生反应，则(10 x)283286x2842，解得：x4。所以平衡时CO、H2O、H2、CO2的浓度依次为6/V molL1、6/V molL1、4/V molL1、4/V molL1，K4/90.44。【答案】(1)放热(2)KK1/K2(3)75%(4)yx(5)0.44