1、基础课时13化学平衡常数学 习 任 务1通过了解化学平衡常数的概念，会写化学平衡常数的表达式，培养变化观念与平衡思想的化学核心素养。2通过了解平衡转化率的含义，学会运用平衡常数进行相关的计算，培养证据推理与模型认知的化学核心素养。一、化学平衡常数1化学平衡状态时的浓度数据分析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)c(NO2)c(N2O4)2.0010206.32103
2、6.841031.081.711023.0010208.001031.101021.381.7210202.001029.461031.521021.611.7010200.1002.281028.861023.891.70102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)表达式对于一般的可逆反
3、应：aAbBcCdD，在一定温度下达到平衡时K。部分可逆反应的平衡常数表达式化学方程式平衡常数表达式2NO2N2O4KNO2N2O4K2Fe3Fe3Fe2KBr2H2OHBrHBrOK3化学平衡常数的意义平衡常数K的大小能说明反应进行的程度(也叫反应的限度)，K值越大，表示反应进行得越完全；K值越小，表示反应进行得越不完全。例如：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由表中的数据可知，生成卤化氢的平衡常数K值从上到下依次减小，反应进行的程度也依次减小。在
4、上述反应中，生成氟化氢的反应进行得最为完全。4化学平衡常数的影响因素(1)对于指定反应，平衡常数只受温度影响。(2)固体、水溶液中的水浓度可视为定值，其浓度不列入平衡常数表达式中。(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，生成物浓度用平衡浓度()(2)催化剂能改变化学反应速率，也能改变平衡常数()(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)化学方程式中的固态或纯液态物质不能代入平衡常数表达式()二、平衡转化率1定义物质在反应中已转化的量与该物质总量的比值。2表达式平衡转化率100%对于反应aAbBcCdD，反应物A的平衡转化率为：
5、(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。3意义反应的平衡转化率能表示在一定温度和一定起始浓度下反应进行的限度。化学平衡常数的表达式及应用一定温度下，有下列三个可逆反应：C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)K1CO(g)H2(g)C(s)H2O(g)K22C(s)2H2O(g)2CO(g)2H2(g)K3问题1分析、两式的平衡常数表达式，总结可逆反应中正、逆反应的平衡常数有何关系？提示互为倒数关系，即K1。问题2分析、两式的平衡常数表达式，总结若方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，平衡常数如何变化？提示成倍数次幂增大或减小。即K3K。问题3对于反应，
6、若保持其他条件不变，升高温度，K3值增大，该反应是吸热反应还是放热反应？提示对于反应，升高温度，K3值增大，说明反应向着正向进行，则说明正向反应是吸热反应。1化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数(1)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。化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关。若反应方向改变、化学计量数等倍扩大或缩小，化学平衡常数都会相应改变。如N23H22NH3Ka，则有：2NH3N23H2K。N2H2NH3Ka。(2)若两反应的平衡常数分别为K1、K2若两反应相加，则总反应的平衡常数KK1K2。若两反应相减，则总反
7、应的平衡常数K。2化学平衡常数的应用(1)判断反应进行的程度(2)判断反应的热效应方法指导：压强平衡常数(1)理解Kp含义在化学平衡体系中，用各气体物质的分压代替浓度，计算的平衡常数叫压强平衡常数。(2)运用计算技巧1已知：N2(g)3H2(g)2NH3(g)K1；N2(g)H2(g)NH3(g)K2；NH3(g)N2(g)H2(g)K3。(1)写出K1和K2的关系式：_； (2)写出K2和K3的关系式：_；(3)写出K1和K3的关系式：_。答案(1)K1K(2)K2K31(3)K1K12高炉炼铁过程中发生的主要反应为Fe2O3(s)CO(g)Fe(s)CO2(g)。已知该反应在不同温度下的平
8、衡常数如下：温度/1 0001 1501 300平衡常数4.03.73.5该反应的平衡常数表达式K_，H_0(填“”、“”或“”)。解析因Fe和Fe2O3都为固体，不能代入平衡常数的表达式，所以K，由表中数据知，温度升高，平衡常数减小，说明H0。答案 ；H2的转化率：。利用“三段式”计算平衡常数及反应物的转化率(1)步骤：写出有关化学反应的方程式。确定各物质的起始浓度、转化浓度、平衡浓度。根据已知条件建立等式关系进行解答。(2)方法：如mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为a molL1、b molL1，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mx molL1。 mA
9、(g)nB(g)pC(g)qD(g)c(初)/(molL1) a b 0 0c/(molL1) mx nx px qxc(平)/(molL1) amx bnx px qx(3)计算：1可逆反应CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)在密闭容器中建立了平衡。当温度为749 K时，K，问：(1)当CO和H2O的起始浓度均为2 molL1时，CO的转化率为_。(2)当CO的起始浓度仍为2 molL1，H2O的起始浓度为6 molL1时，CO的转化率为_。解析(1)设CO转化的物质的量浓度为x molL1：K，解得：x1.2。CO的转化率：100%60%。(2)设CO转化的物质的量浓度为y mol
10、L1，K，解得：y1.7；CO的转化率：100%85%。答案(1)60%(2)85%2工业合成氨的反应为N2(g)3H2(g)2NH3(g)，设在容积为2.0 L的密闭容器中充入0.60 mol N2(g)和1.60 mol H2(g)，反应在一定条件下达到平衡时，NH3的物质的量分数(NH3的物质的量与反应体系中总的物质的量之比)为。计算：(1)该条件下N2的平衡转化率为_。(2)该条件下反应2NH3(g)N2(g)3H2(g)的平衡常数为_。解析设N2转化的物质的量浓度为x molL1。解得x0.2，N2的转化率为100%66.7%。反应2NH3(g)N2(g)3H2(g)的平衡常数K0.
11、005。 答案(1)66.7%(2)0.0051关于化学平衡常数，下列说法不正确的是()A平衡常数不随反应物或生成物的浓度的改变而改变B平衡常数随温度的改变而改变C平衡常数随压强的改变而改变D使用催化剂不能使平衡常数增大CA平衡常数不随反应物或生成物的浓度的改变而改变，故A正确；B平衡常数随温度的改变而改变，故B正确；C平衡常数不随压强的改变而改变，故C错误；D使用催化剂只改变反应速率，不改变平衡，不能使平衡常数增大，故D正确。 2某温度下，向容积为2 L的密闭反应器中充入0.10 mol SO3，当反应器中的气体压强不再变化时，测得SO3的转化率为20%，则该温度下反应：2SO2(g)O2(
12、g)2SO3(g)的平衡常数为()A3.2103B1.6103C8.0102 D4.0102A 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)c(始)/(molL1) 0 0 0.05c(转)/(molL1) 0.01 0.005 0.01c(平)/(molL1) 0.01 0.005 0.04K3.2103。3已知反应A(g)3B(g)=2C(g)在一定温度下达到平衡，该反应的平衡常数表达式为_。若各物质的平衡浓度分别为c(A)2.0 mol/L、c(B)2.0 mol/L、c(C)1.0 mol/L，则K_。 解析A(g)3B(g)=2C(g)在一定温度下达到平衡，反应的平衡常数K；若各物质的平衡
13、浓度分别为c(A)2.0 mol/L、c(B)2.0 mol/L、c(C)1.0 mol/L，则平衡常数K0.062 5。答案 0.062 54下表为N2(g)3H2(g)2NH3(g)H的平衡常数与温度的关系：T/K373473573673773K3.351091.001072.451051.881042.99103由上表数据分析可知：(1)温度升高，K值减小，则正反应为_反应(填“吸热”或“放热”)，H_0(填“”或“”)。(2)对于某一反应，若温度升高时，K值增大，则正反应为_反应(填“吸热”或“放热”)，H_0(填“”或“”)。解析由表格可知，升高温度，K值减小，说明平衡逆向移动，则正
14、反应为放热反应，由此得出规律：升温，K值减小；降温，K值增大。答案(1)放热(2)吸热5将0.050 mol SO2(g)和0.030 mol O2(g)放入容积为1 L的密闭容器中，反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)在一定条件下达到平衡，测得c(SO2)0.040 molL1。(1)该条件下的平衡常数为_。(2)平衡时SO2的平衡转化率是_。解析 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)c(初始)/(molL1) 0.050 0.030 0c/(molL1) 0.010 0.005 0.010c(平衡)/(molL1) 0.040 0.025 0.010所以，平衡常数K(0.010)2(0.040)20.0252.5，平衡时SO2的平衡转化率： 100%20%。答案(1)2.5(2)20%