第3课时化学平衡常数

1、第三课时化学平衡常数1一定温度下的可逆反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)达平衡后，K。2化学平衡常数K只受温度的影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。3K值越大，正向反应进行的程度越大，反应进行的越完全，反应物的转化率越高。化学平衡常数自学教材·填要点1概念在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡状态时，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，这个常数就是该反应的化学平衡常数。2表达式对于可逆反应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)：K。3特点K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度无关。师生互动·解疑难(1)各物质的浓度指平衡时的物质的量浓度，指数为

2、该物质的化学计量数。同一化学反应，由于化学方程式书写不同，平衡常数的表达式不同。(2)反应物或生成物中有固体或纯液体存在时，由于其浓度可看做“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。若化学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N23H22NH3，Ka则有：2NH3N23H2，K1/a。N2H2NH3，Ka。1(2011·江苏高考)在一定条件下，SO2转化为SO3的反应为：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，该反应的平衡常数表达式K_。解析：依据化学反应方程式可书写平衡常数K的表达式。答

3、案：K化学平衡常数的应用自学教材·填要点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，正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应的转化率越大；反之，就越不完全，转化率就越小。2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。3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)nB(g)pC(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Qc(浓度商)表示，则：当QcK时，反应处于平衡状态；当Qc<K时，反应向正反应方向进行

4、；当Qc>K时，反应向逆反应方向进行。师生互动·解疑难(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，但不会改变平衡常数。2判断正误(正确打“”，错误打“×”)。()(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)对于一个可逆反应，平衡正向移动时，平衡常数一定增大。()(3)升高温度，K值增大，则正反应为放热反应。()(4)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。()(5)从平衡

5、常数的大小可以推断一个反应的进行程度。()答案：(1)×(2)×(3)×(4)(5)主题1：可逆反应：C(s)CO2(g)2CO(g)在一定温度下的平衡常数K的表达式怎样表示？甲依据平衡常数K的概念可知：K乙甲同学书写的不正确，应为K丙乙同学书写的正确，因为固体或纯液体的浓度可看作“1”而不必出现在平衡常数表达式中主题2：影响化学平衡常数的因素有哪些？甲化学平衡常数K只与体系的温度有关，与反应物、生成物的起始浓度无关，只要温度不变、K值不变乙升高温度，吸热反应的K值增大，放热反应的K值减小丙使用催化剂，能加快化学反应速率，但K值不变化学平衡常数及其应用利用平衡常数

6、K判断反应热效应的方法1(2011·厦门模拟)I2在KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)I(aq)I(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数如下表：t/515253550K1 100841680533409下列说法正确的是()A反应I2(aq)I(aq)I(aq)的H>0B利用该反应可以除去硫粉中少量的碘单质C在上述平衡体系中加入苯，平衡不移动D25时，向溶液中加入少量KI固体，平衡常数K小于680解析：根据表中数据，温度升高时，平衡常数减小，说明升温平衡向逆反应方向移动，则逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，H<0，A错；向混有碘单质的硫粉中加入含有I的溶液，碘单质能溶

7、解，B对；向平衡体系中加入苯，I2能溶于苯，c(I2)减小，平衡向逆反应方向移动，C错；25时，向溶液中加入少量KI固体，平衡向正反应方向移动，但由于温度不变，平衡常数不变，D错。答案：B平衡常数与转化率的相关计算例2(2011·广东高考，节选)将等物质的量的CH4和H2O(g)充入1 L恒容密闭反应器，发生反应：CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)，某温度下反应达平衡，平衡常数K27，此时测得CO的物质的量为0.10 mol，求CH4的平衡转化率(计算结果保留两位有效数字)。解析CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)起始： n n 0 0转化： 0.1 0.1 0

8、.1 0.3平衡： n0.1 n0.1 0.1 0.3K27，n0.11 mol。转化率(0.1 mol÷0.11 mol)×100%91%。答案91%(1)代入平衡常数K表达式的各浓度一定是某一温度下各反应物和生成物的平衡浓度。(2)转化率计算的三个公式：转化率×100%；转化率×100%；转化率×100%。随堂基础巩固1(2011·济南模拟)下列关于平衡常数的说法中，正确的是()A在平衡常数表达式中，反应物浓度用起始浓度表示，生成物浓度用平衡浓度表示B化学平衡常数较大的可逆反应，所有反应物的转化率一定大C可以用化学平衡常数来定量描

9、述化学反应的限度D平衡常数的大小与温度、浓度、压强、催化剂有关解析：平衡常数中的浓度都是平衡浓度，它仅受温度的影响，A、D错误；其大小可以描述反应的限度，C正确；转化率不但受平衡常数的影响，而且还受自身起始浓度及其他物质浓度的影响，B错误。答案：C5写出下列各反应的平衡常数表达式：(1)CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)；(2)3Fe(s)4H2O(g)Fe3O4(s)4H2(g)；(3)N2(g)3H2(g)2NH3(g)。解析：反应物或生成物中有固体或纯液体时，其浓度可看做“1”，不代入公式，只代入气体或溶液中溶质的浓度。答案：(1)K(2)K(3)K课时跟踪训练(时间45分钟满

10、分60分)一、选择题(本题包括7小题，每小题3分，共21分)1在某温度下，可逆反应的平衡常数为K，下列说法不正确的是()AK越大，达到平衡时反应进行得程度越大BK越大，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随温度的改变而改变解析：平衡常数K只随温度变化而变化，与反应物浓度的大小无关。K值越大，反应进行的程度越大，反应物的转化率越大。答案：C2对于可逆反应：C(s)CO2(g)2CO(g)，在一定温度下其平衡常数为K，下列条件的变化中能使K发生变化的是()A将C(s)的表面积增大 B增大体系压强C升高体系温度 D使用合适的催化剂解析：平衡常数K只与温度有关，与浓度、压强，是

11、否使用催化剂无关。4(2012·金丽衢十二校联考)高温、催化剂条件下，某反应达到平衡，平衡常数K。恒容时，温度升高，H2浓度减小。下列说法正确的是()A该反应的焓变为正值B恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小C升高温度，逆反应速率减小D该反应的化学方程式为COH2OCO2H2解析：因为该可逆反应的化学平衡常数K，可得出该反应的化学方程式为CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，D项错误；由于恒容时，温度升高，氢气浓度减小，说明平衡向正反应方向移动，故正反应为吸热反应，即焓变为正值，A项正确；该反应为反应前后气体分子数不变的反应，恒温恒容下，如充入惰性气体使压强增大，H2浓度不

12、变，B项错误；升高温度，正、逆反应速率都增大，C项错误。答案：A5双选题放热反应CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)在温度t1时达到平衡，c1(CO)c1(H2O)1.0 mol·L1，其平衡常数为K1。升高反应体系的温度至t2时，反应物的平衡浓度分别为c2(CO)和c2(H2O)，平衡常数为K2，则()AK2和K1的单位均为mol·L1BK2<K1Cc2(CO)c2(H2O)Dc1(CO)>c2(CO)解析：平衡常数数学表达式中的分子、分母的浓度单位可以消去，故本反应中K的单位为1，A错误；该反应为放热反应，升高温度平衡左移，K值减小，即K2<K

13、1，B正确；该反应是等物质的量的CO和H2O(g)的反应；无论温度升降，压强如何变化，c(CO)c(H2O)，C项正确；升高温度，平衡左移，因此，c2(CO)>c1(CO)，D错误。答案：BC6双选题(2012·合肥质量检测)COCl2俗称光气，是有毒气体。在一定条件下，可发生的化学反应为：COCl2(g)CO(g)Cl2(g)；H<0下列有关说法正确的是()A在一定条件下，使用催化剂能加快反应速率并提高反应物的平衡转化率B当反应达平衡时，恒温恒压条件下通入Ar，能提高COCl2的转化率C单位时间内生成CO和Cl2的物质的量之比为11时，反应达到平衡状态D平衡时，其他条件

14、不变，升高温度可使该反应的平衡常数减小解析：使用催化剂可以加快反应速率但是不能提高反应物的平衡转化率，A错；恒温恒压下充入氩气，相当于减压，反应正向移动，可以提高反应物的转化率，B正确；生成一氧化碳和氯气的速率都表示正反应速率，不能作为是否达到平衡的判断依据，C错；该反应为放热反应，升温平衡逆向移动，平衡常数减小。答案：BD7(2012·洛阳模拟)在1 100时，一定容积的密闭容器中发生反应：FeO(s)CO(g)Fe(s)CO2(g)Ha kJ/mol(a>0)，该温度下K0.263，下列有关该反应的说法正确的是()A达到化学平衡状态时，若c(CO)0.100 mol/L，则

15、c(CO2)0.026 3 mol/LB若要提高CO的转化率，则可以加入过量FeOC若容器内压强不随时间变化，则可以判断该反应已达到化学平衡状态D若生成56 g Fe，则吸收的热量小于a kJ解析：1 100时反应的平衡常数K0.263，故达到平衡时，若c(CO)0.100 mol/L，则c(CO2)0.0263 mol/L；加入FeO对平衡移动无影响，B错误；因反应前后气体的物质的量不变，故反应过程中，容器内压强始终保持不变，C错误；根据热化学方程式意义可知：若生成56 g Fe，则吸收的热量为a kJ。答案：A二、非选择题(本题包括4小题，共39分)8(10分)(2011·常州高

16、中高二期中检测)乙醇是重要的化工产品和液体燃料，可以利用下列反应制取乙醇：2CO2(g)6H2(g)CH3CH2OH(g)3H2O(g)298 K时，K12.95×10112CO(g)4H2(g)CH3CH2OH(g)H2O(g)298 K时，K21.71×1022(1)写出反应的平衡常数表达式K_。(2)条件相同时，反应与反应相比，转化程度更大的是_。以CO2为原料合成乙醇的优点是_(写出一点即可)。(3)在一定压强下，测得反应的实验数据如下表： 温度(K)CO2转化率(%)n(H2)/n(CO2) 5006007008001.5453320122604328153836

17、23722根据表中数据分析：温度升高，K值_(填“增大”“减小”或“不变”)。提高氢碳比n(H2)/n(CO2)，对生成乙醇_(填“有利”或“不利”)。解析：(1)根据平衡常数的定义知反应的K；(2)因K21.71×1022>K12.95×1011，由平衡常数的意义知反应进行的更彻底，转化率更高；反应利用CO2为原料，可以使废弃物被利用，有利于环保；(3)分析表格中数据发现，在n(H2)/n(CO2)相同时，随着温度的升高，CO2的转化率降低，所以K值减小；分析表格中数据发现，在温度相同时，随n(H2)/n(CO2)值的增大，CO2的转化率升高，有利于生成乙醇。答案：

18、(1)(2)反应废弃物利用，有利于环保(合理即可)(3)减小有利9(11分)已知可逆反应COH2O(g)CO2H2，达到平衡时，K，K是常数，只与温度有关，与浓度无关。(1)830 K时，若起始时：c(CO)2 mol/L，c(H2O)3 mol/L，平衡时CO的转化率为60%，水蒸气的转化率为_；K值为_。(2)830 K时，若只将起始时，c(H2O)改为6 mol/L，则水蒸气的转化率为_。(3)若830 K时，起始浓度c(CO)a mol/L，c(H2O)b mol/L，H2的平衡浓度c(H2)c mol/La、b、c之间的关系式是_。当ab时，a_。解析：(1)COH2O(g)CO2H

19、2起始浓度(mol/L) 23 00转化浓度(mol/L) 1.2 1.2 1.2 1.2平衡浓度(mol/L) 0.8 1.8 1.2 1.2K1，(H2O)×100%40%。(2)设水蒸气的转化浓度为x COH2O(g)CO2 H2起始浓度(mol/L)2 6 0 0转化浓度(mol/L) x x x x平衡浓度(mol/L) 2x 6x x xK1，x1.5 mol/L，(H2O)×100%25%。(3) COH2O (g)CO2H2起始浓度(mol/L) a b0 0转化浓度(mol/L) c c c c平衡浓度(mol/L) ac bc c c则1.当ba时，代入

20、上式，可得a2c。答案：(1)40%1(2)25%(3)12c10(8分)下列反应在210达到平衡：PCl5(g)PCl3(g)Cl2(g)H>0，K1；CO(g)Cl2(g)COCl2(g)H<0，K5×104；COCl2(g)CO(g)Cl2(g)；(1)根据反应的平衡常数K表达式，下列等式必定成立的是_。Ac(PCl5)c(PCl3)c(Cl2)1Bc(PCl5)c(PCl3)c(Cl2)1Cc(PCl5)c(PCl3)c(Cl2)反应和反应的平衡常数K表达式_(填“相同”或“不同”)。(2)降低Cl2的浓度，反应的K值_(填“增大”“减小”或“不变”)。(3)要使反应和反应的K值相等，应采取的措施是_。A反应同时升温B反应同时降温C反应降温，反应维持在210解析：可逆反应达到化学平衡，生成物浓度的计量数次幂的乘积与反应物浓度的计量数次幂的乘积之比为一常