1、第2课时 化学平衡常数 平衡转化率学业要求 素养对接 1.能书写平衡常数表达式，能进行平衡常数、转化率的计算。2.能利用平衡常数和浓度商判断平衡和移动方向。1.模型认知：化学平衡常数模型建构。2.平衡思想：平衡的判断依据和平衡移动的方向。知 识 梳 理 知识点一、化学平衡常数 1.定义 在一定温度下，当一个可逆反应达到_时，生成物_与反应物_的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数)，符号用“_”表示。平衡状态浓度幂之积浓度幂之积K2.表达式 对反应：aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)，KCcDdAaBb。例如，一定温度下，反应 H2(g)I2(g)2HI(g)达
2、平衡时的化学平衡常数 K_。3.意义 K值越大，反应进行的程度_，反应物转化率_。一般地，K105时，认为该反应进行得就基本完全了。4.影响因素 K只受_影响，与反应物和生成物的浓度无关。HI2H2I2越大越大温度知识点二、平衡转化率 1.定义 平衡转化率是指平衡时已转化了的某反应物的量与转化前该反应物的量之比。2.表达式 对于反应：aAbBcCdD，反应物 A 的转化率可以表示为(A)A的初始浓度A的平衡浓度A的初始浓度100%c0（A）Ac0（A）100%反应物转化的物质的量（或浓度、体积）反应物起始的物质的量（或浓度、体积）100%。1.化学平衡常数表达式中，各物质的浓度是平衡浓度，还是
3、某时刻的浓度？答案 是平衡浓度。自 我 检 测 2.写出下列各可逆反应在一定温度下达到平衡时的平衡常数表达式：(1)mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)答案 KCpDqAmBn(2)C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)答案 KCOH2H2O(3)FeO(s)CO(g)Fe(s)CO2(g)答案 KCO2CO 3.书写下列两组可逆反应的化学平衡常数表达式，并判断其关系。(1)H2(g)I2(g)2HI(g)K12HI(g)H2(g)I2(g)K2(2)2SO2O22SO3 K1SO212O2SO3 K2 答案(1)K1 HI2H2I2 K2H2I2HI2 K1 1K2(2)K1SO32S
4、O22O2 K2SO3SO2O212 K1K22 4.对于可逆反应在任意状态时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值称为浓度商Q，怎样根据Q与K的关系判断化学反应进行的方向？答案 QK，反应向正反应方向进行；QK，反应处于化学平衡状态；QK，反应向逆反应方向进行。5.K只受温度的影响，怎样根据K的变化，判断焓变？答案(1)若升高温度，K值增大，则正反应H0，逆反应H0；K值减小，则正反应H0，逆反应H0。(2)若降低温度，K值增大，则正反应H0，逆反应H0；K值减小，则正反应H0，逆反应H0。(2)在容积可变的密闭容器中，2 mol N2和8 mol H2在一定条件下发生反应，达到平衡时，
5、H2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数是_。6.(1)在某温度下，将 H2 和 I2 各 0.10 mol 的气体混合物充入 10 L 的密闭容器中，充分反应，达到下列平衡：H2(g)I2(g)2HI(g)，K0.25。则氢气的转化率是_。解析(1)设氢气的转化率为 x。H2(g)I2(g)2HI(g)起始浓度(molL1)0.01 0.01 0转化浓度(molL1)0.01x0.01x0.02x平衡浓度(molL1)0.010.01x0.010.01x0.02xK HI2H2I2（0.02x molL1）2（0.01 molL10.01x molL1）20.25解得 x20%。答案(1
6、)20%(2)15.4%(2)N2(g)3H2(g)2NH3(g)起始物质的量(mol)2 8 0转化物质的量(mol)2/3 2 4/3平衡物质的量(mol)4/3 6 4/3所以平衡时氮气的体积分数 4/368/3100%15.4%。学习任务一、有关平衡常数的应用【合作交流】反应 1：可逆反应 N23H22NH3 是工业上合成氨的重要反应。该反应正向为放热反应。反应过程中，反应物和产物均为气态。反应 2：H2(g)I2(g)2HI(g)。该反应前后气体分子数不发生改变。反应 3：可逆反应：C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)。这是利用碳单质制取水煤气的重要反应。1.对于反应1，若保持其
7、他条件不变，分别升高温度、增大N2的浓度，平衡如何移动？平衡常数K如何变化？提示 升高温度，平衡向逆反应方向移动，K减小；增大N2的浓度，平衡向正反应方向移动，但K保持不变。2.对于反应1，若保持其他条件不变，加入催化剂，反应速率如何变化？平衡如何移动？平衡常数K如何变化？提示 加入催化剂，反应速率加快，平衡不移动，K不变。4.反应3的平衡常数表达式是什么？对于反应3，若保持其他条件不变，升高温度，K值增大，该反应是吸热反应还是放热反应？3.反应 2 的平衡常数是 K，则反应 2HI(g)H2(g)I2(g)的平衡常数为多少？反应12H2(g)12I2(g)HI(g)的平衡常数为多少？提示 反
8、应 2HI(g)H2(g)I2(g)的平衡常数为1K，12H2(g)12I2(g)HI(g)的平衡常数为 K。提示 KCOH2H2O；升高温度 K 值增大，说明化学平衡向正反应方向移动，则该反应为吸热反应。【名师点拨】根据浓度商与K的关系，判断v正、v逆大小的方法 QK，v正v逆 QK，v正v逆 QK，v正v逆 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)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_。【典例 1】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
9、)H2O(g)，其化学平衡常数 K 和温度 T 的关系如表所示：T/700 800 830 1 000 1 200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6(4)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CO2为2 molL1，H2为1.5 molL1，CO为1 molL1，H2O为3 molL1，则正、逆反应速率的比较为v(正)_(填“”、“”或“”)v(逆)。解析(2)温度越高，K 值越大，说明升温平衡正向移动，正向为吸热反应。(3)由题意可得 K1，查表可知温度为 830。(4)QCOH2OCO2H2 1321.510.9，所以 v(正)v(逆)。答案(1)COH
10、2OCO2H2 (2)吸热(3)830(4)变式训练 1 在 0.5 L 的密闭容器中，一定量的氮气与氢气进行如下反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)Ha kJmol1，其化学平衡常数 K 与温度的关系如下。温度/200 300 400 K/mol2L2 1.0 0.86 0.5 请回答下列问题：(1)写出该反应的化学平衡常数表达式：_，a_(填“大于”、“小于”或“等于”)0。(2)400 时，2NH3(g)N2(g)3H2(g)的化学平衡常数为_，测得氨气、氮气、氢气的物质的量分别为 3 mol、2 mol、1 mol 时，该反应的 v 正(N2)_(填“大于”、“小于”或“等于”)
11、v 逆(N2)。解析(1)根据平衡常数的定义可写出该反应的平衡常数表达式为 K NH32N2H23。由表中数据可知，温度升高，平衡常数减小，即平衡逆向移动，故正反应为放热反应，所以 a0。(2)N2(g)3H2(g)2NH3(g)与 2NH3(g)N2(g)3H2(g)的平衡常数互为倒数，故 400 时 2NH3(g)N2(g)3H2(g)的化学平衡常数 K1/0.52。当氨气、氮气、氢气的物质的量分别为 3 mol、2 mol、1 mol 时，三者的浓度分别为 6 molL1、4 molL1、2 molL1，此时的浓度商 Q42362 89K，所以反应正向进行，v 正(N2)v 逆(N2)。
12、答案(1)K NH32N2H23 小于(2)2 大于 学习任务二、有关化学平衡常数的计算【合作交流】1.若达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的转化率为多少？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，反应物的起始浓度分别为：M2 molL1，N4.8 molL1。提示 N 的转化率2 molL160%4.8 molL1100%25%。2.增大压强(缩小体积)，该反应的平衡发生移动吗？反应物的转化率变化吗？提示 该反应是前后分子数不发生改变的反应。增大压强，平衡不移动，反应物的转化率也不变。3.若反应温度升高，该反应的平衡移动吗？M的转化率变化吗？若加入一定
13、量的N，M的转化率变化吗？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。【名师点拨】有关化学平衡的计算模式及解题思路(1)计算模式 aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)起始浓度(molL1)c1c20 0转化浓度(molL1)c1xbac1xcac1xdac1x平衡浓度(molL1)c1(1x)c2bac1xcac1xdac1x(2)解题思路 巧设未知数：具体题目要具体分析，灵活设立，一般设某物质的转化量为x。确定三个量：根据反应物、生成物及变化量的三者关系代入未知数确定平衡体系中各物质的起始量、变化
14、量、平衡量并按(1)中“模式”列表。解题设问题：明确了“始”、“变”、“平”三个量的具体数值，再根据相应关系求平衡时某成分的浓度、反应物转化率等，得出题目答案。(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_。【典例 2】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，K94，则：解析(1)设CO转化量为x：Kx2（2x）294解得：x1.2。CO 的转化率：1.2 molL12 molL1 100%60%。答案(1)60%
15、(2)85%(2)设 CO 转化量为 y，CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)起始(molL1)2 6 0 0转化(molL1)yyyy平衡(molL1)2y6yyyKy2（2y）（6y）94解得：y1.7CO 的转化率：1.7 molL12 molL1 100%85%。A.20 mol、25%B.20 mol、75%C.40 mol、30%D.10 mol、50%答案 B 变式训练 2 在一真空容器中，充入 10 mol N2 和 30 mol H2，发生反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)，在一定条件下达到平衡时，N2 的转化率为 25%。若在同一容器中，在相同温度下，向容器中充入 NH3，欲使达到平衡时，各成分的体积分数与上述平衡相同，则起始时 NH3 的物质的量和达到平衡时 NH3 的转化率为()
