山东省14-15化学(鲁科)选修4学案：2.2.1化学平衡常数(2)

1、 鑼点亮心灯/()照亮人生 鑼II精诚凝聚7=成就梦想第 2 节化学反应的限度第 1 课时化学平衡常数学习目标定位1知道化学平衡常数的含义，会根据化学反应书写化学平衡常数表达式，知道化学平衡常数的影响因素。2能根据化学平衡常数表示的意义，判断反应进行的程度和方向。知i只回顾区温故追本溯嫄推晤方可知新i 化学平衡状态的概念：如果外界条件(温度、浓度、压强等)不发生改变，当可逆反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等，反应物的浓度与生成物的浓度不再改变，达到一种表面静 止的状态，称为 化学平衡状态”，简称化学平衡。化学平衡研究的对象是可逆反应。2.化学平衡状态的特征：(1) 等：v 正=v

2、 逆工0(2) 动：化学平衡状态是一种动态平衡。达到平衡状态时，反应并没有停止，这时正反应和逆反应都 依然在进行。(3) 定：反应物的浓度和生成物的浓度不再改变。(4) 变：外界条件(温度、浓度、压强等)一旦改变，化学平衡状态就会被破坏，并在新的条件下建立 新的化学平衡。3 一定温度下，在 10 L 密闭容器中加入 5 mol SO2 和 3 mol O2，当反应达到平衡时，有3 mol SO2发生了反应，则：(1) 生成了_ mol SO3。(2) 平衡时容器内气体的总物质的量为 _ 。(3) 平衡时 SO2 的浓度是 _, O2 的浓度是_ ,SO3 的浓度是_ 。答案 (1)3(2)6.

3、5 mol (3)0.2 mol L 10.15 molL10.3 mol L1学习探究区探究点一化学平衡常数的概念及其表达式1 二氧化氮、四氧化二氮的相互转化是一个可逆反应：，在 298 K，如果用不同起始浓度的二氧化氮或四氧化二氮进行反应，平衡后得到以下实验数据。(1)请根据表中已知数据填写空格：起始浓度/mol L 1平衡浓度/mol L 1平衡浓度关系c(NO2)c(N2O4)NO2N2O4N2O4NO2N2O4NO222.00 杓一 206.32X036.84 1031.081.71 1023.00 杓一 208.00X031.10 1021.381.72 10202.00X029.

4、46 1031.52 1021.611.70 10200.1002.28 1028.86 1023.891.70 102(2)化学平衡常数1概念：在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度以化学计量数为指数的幕的 乘积与反应物浓度以化学计量数为指数的幕的乘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(简称平衡常数，用 K 表示)。2表达式：对于一般的可逆反应，基础自学落实重点互动探究 鑼点亮心灯/(AvA)照亮人生 鑼mA(g) + qD(g)，当在一定温度下达到平衡时，K 鑼点亮心灯/(AvA)照亮人生 鑼II精诚凝聚7=成就梦想=CpDqAmBn。2.下表为 N2(g

5、) +引 122NI 13(g)的平衡常数与温度的关系T/K373473573673773K (mol2 L2)3.35X091.00X072.45X051.88 1042.99 103由上表数据分析可知：(1) 温度升高，K 值减小，则正反应为放热反应(填 吸热”或 放热”下同)。(2) 温度升高，K 值增大，则正反应为吸热反应。归纳总结使用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无关。(2) 在平衡常数表达式中，水(液态)的浓度、固体物质的浓度不写。C(s) + 1120 阳畑+ H2(g) K =ICO ；FeO(s)+C0(g)卩就和 + CO2(g

6、) K =0。(3)化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关。例如：N2(g) +31%2NII3(g 啲平衡常数为 K1 ,；N2(g) +AQN2(g) + ?H2(g)的平衡常数为 K3 ;写出 K1 和 K2 的关系式：K1 = KZ写出 K2 和 K3 的关系式：K2-K3 = 1。写出 K1 和 K3 的关系式：K1= 1。用 30 斗+ 4H2(g)的平衡常数，下列说法正确的是(K= H24【Fe3O4K= Fe3H2O4BK=【H2】4C .增大 c(H2O)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

7、可看作1,在平衡常数表达式中不写，故 A 错误，B 正确；化学平衡常数是反应的特性常数，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 错误。2高炉炼铁过程中发生的主要反应为3Fe2O3(s)+(迦|Fe(s)+ CO2(g)已知该反应在不同温度下的平衡常数如下:温度/C1 0001 1501 300平衡常数4.03.73.5请回答下列问题:N【3 阳的平衡常数为 K2,活学活用1.对于反应 3Fe(s)+4112fe?该反应的平衡常数表达式 K =, H_0 填“ ” “ 或=”。 鑼点亮心灯/(

8、AvA)照亮人生 鑼II精诚凝聚7=成就梦想解析 因 Fe 和 Fe2O3 均为固体，其浓度视为 1，在平衡常数表达式中不写，故K =。温度升CO高，K 减小，说明平衡向左移动，故逆反应是吸热反应，正反应是放热反应， H0。探究点二化学平衡常数的意义及其应用1 .下表为 298 K 时，卤化氢生成反应的平衡常数：化学方程式平衡常数 KF2+H22HF6.5X095Cl2 +H22HC12.57X033Br2 + H22HBr1.91X019I2 +H22H【8.67X02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(也叫反应的限度)。K 值越大，表示

9、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。(2)判断正在进行的可逆反应是否平衡及反应向何方向进行：对于可逆反应：mA(g) + nB 坦pC(g+ qD(g)，在一定的温度下的任意时刻，反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系：Q V 寫,叫做该反应的浓度商。QK ,反应向逆反应方向进行2 .对反应 N2(g) +2 仗)2N0g),若 298 K 时，K = 1 X10-30,保持温度不变，测得反应进行的某一时刻，N2、O2、NO 浓度分别为 10 mol 1、10 mol 1、1X10-5 mol L 1，此时该反应 未(填已”或朱”达到平衡状态

10、，若要达到平衡，反应应向逆反应方向进行(填 正”或 逆”。5 mol L !解析 Q =二O| = 1X10 12, 8K 未达到平衡状态；QK，此时刻生成物的浓度大于平衡时生成物的浓度，反应应向逆反应方向进行。归纳总结化学平衡常数的应用(1) K 值的大小可反映化学反应进行的程度大小。(2) 比较 Q 和 K 的大小，可判断反应进行的方向。(3) 根据 K 值随温度变化规律，可判断可逆反应的反应热。活学活用3.恒温下，在容积为 2 L 的恒容密闭容器 A 中通入 1 mol N2 与 1 mol H2 的混合气体，发生如下反 应:N2(g) + H0, 段时间后，达到平衡，若平衡时氢气的物质

11、的量为 0.4 mol。(1)计算此温度时该反应的K 值为。若降低 A 容器的温度，该反应 K 值_(填 增大”、减小”或 不变”。若在此温度下，向另一容积为1 L 的恒容密闭容器 B 中按物质的量分别为 2 mol、1 mol、1 mol充入 N2、H2、NH3，此时，该反应是否处于平衡状态 _ (填 是”或 否”)此时若没有达到平衡，反应应向 _ (填 正反应或 逆反应”方向进行。答案 (1)12.5 mol 2L2(2)增大(3)否 正反应解析(1)N2(g) +答案CO20, A 正确；恒容时增大压强，H2 的浓度不变，B 错误；升高温度，v 正和 v 逆都增大，C 错误。3.对于可逆

12、反应：C(s) 在一定温度下，其平衡常数为 K ,下列条(mol * L-1)0 50. 5转化浓度0. 10. 3(mol * Li)平衡浓度(mol * L-1)0.4CL 2KNH322KN2H230.4 mol L=12.5 mol2 L2(2)K与温度有关， 升高温度 K不一定变大, 热反应，升高温度 K 变大。00, 20, 2放热反应，升高温度K 变小，当正反应为吸检测学习蚁果体验成功快乐起姥;农度精诚凝聚 =A_A=成就梦想 鑼点亮心灯/(AvA)照亮人生 鑼件的变化中，能使 K 发生变化的是()精诚凝聚 =A_A=成就梦想 鑼点亮心灯/(AvA)照亮人生 鑼A .将 C(s)

13、的表面积增大B .增大体系的压强C升高体系的温度D .使用合适的催化剂答案 C 解析 K 只与体系的温度有关，与反应物、生成物的起始浓度无关。4.汽车尾气净化中的一个反应如下：1NO(g) +O 卽 凹 + CO2(g)AH = -373.4 kJ mol1在恒容的密闭容器中，反应达平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是()NO 的物质的皿 答案 C解析AH= 373.4 kJ mol 1,温度升高，平衡向逆反应方向移动，K 减小，CO 浓度增大，故 A、B 两项错；K 只与温度有关，C 项正确；增大 N2 的物质的量，平衡左移，则NO 的浓度增大，所以D 项错。5在一定体积的密闭容器中，进

14、行如下化学反应：CO2(g) + 112(30 世)+ H2O(g)，其化学平衡常数 K 和温度 T 的关系如下表所示：T/C7008008301 0001 200K0.60.91.01.72.6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C. v 正(H2) = v 逆(H2O)D. c(CO2) = c(CO)某温度下，平衡浓度符合下式：CO2 H2 = CO H2O，试判断此时的温度为 _C。CO H2OKCO2 H2(2)

15、由表中数据可以看出温度越高，平衡常数越大，说明反应混合物中CO 或水蒸气的浓度越大，即答案解析CO1 FH2O1(I)CO2 H2吸热(3)BC(4)830(1)根据化学平衡常数的定义式即可得出:精诚凝聚 =A_A=成就梦想 鑼点亮心灯/(AvA)照亮人生 鑼升温平衡向右移动，正反应为吸热反应。(3) 该反应为气体总物质的量不变的反应，反应过程中压强始终不变，与是否平衡无关。 鑼点亮心灯/(AvA)照亮人生 鑼精诚凝聚=A_A=成就梦想当C02 H2 = CO H2O时，K = 1.0,此时的温度由表中数据可知为830C。40 分钟课时作业基础过关一、 化学平衡常数的含义1 关于化学平衡常数的

16、叙述正确的是（）A 温度一定，一个化学反应的平衡常数不是一个常数B 两种物质反应，不管怎样书写化学方程式，平衡常数不变C 温度一定时，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数D .浓度商 QK 时，v 正v 逆答案 C解析 K 是温度的函数，平衡常数的表达式与化学方程式的书写方式有关。正、逆反应的平衡常数互为倒数，如 H2（g） + 1?他） 汕咆），K 正=H2I|2，K 逆=片乍罷刀，所以 K 正=忆逆。浓度商 Qv 逆。2 化学平衡常数可以用 K 来表示，下列关于化学平衡常数的说法中正确的是（）A K 与反应的压强有关B K 与反应物的浓度有关C K 与生成物的浓度有关D K 与

17、温度有关答案 D解析一个确定的化学反应，其化学平衡常数只与反应体系的温度有关。3某温度下，可逆反应 mA（g） + I 出氏虫）的平衡常数为 K，下列对 K 的说法正确的是（）A K 值越大，表明该反应越有利于C 的生成B 若缩小反应器的容积，能使平衡正向移动，则K 增大C .温度越高，K 一定越大D.如果 m+ n= p,贝 U K = 1答案 A解析 K 越大，该反应正向进行的程度越大，越有利于C 的生成，A 正确；对于一个确定的化学反应，K 只是温度的函数，温度一定，K 一定，与压强无关，B 错误；因该反应的热效应不确定，故C项错误；K = 匹拒 ，故由 m+ n= p，无法判断 K 的

18、大小。Am Bn4当把晶体 N2O4 放入密闭容器中气化，并建立了2）2 电平衡后，保持温度不变，再通入若干 N2O4 气体，待反应达到新的平衡时，则新平衡与旧平衡相比，其NOO&值（）A .变大 B .不变 C.变小 D .无法确定答案 B解析温度不变，K 不变。二、 化学平衡常数的计算5.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：2SO2（g） +，测得平衡时 SO3 的浓度为 0.5 mol L 1。则此条件下的平衡常数 K（单位为 L mol-1）为（） 鑼点亮心灯/(AvA)照亮人生 鑼A . 4 B . 0.25C .

19、 0.4 D . 0.2精诚凝聚 =A_A=成就梦想 鑼点亮心灯/(AvA)照亮人生 鑼答案 A解析2SO2+ 02ISO?初始物质的量(mol):420转化物质的量(mol):2 1 2平衡物质的量(mol):2 1 2平衡时各自的浓度S02 = 0.5 mol L 1 , 02 = 0.25 mol L 1, S03 = 0.5 mol L 11 16.在一定温度下，反应护 29) +驴 2【X 阳的平衡常数为10。若将 1.0 mol 的 HX(g)通入体积为 1.0 L 的密闭容器中，在该温度时HX(g)的最大分解率接近于()A . 5%B . 17%C . 25%D . 33%答案

20、B、 1 1解析 由题中的反应和数据可知：11 丸卽 H2(g) + X2(g)的平衡常数 K = 0.1。设在该温度下 HX(g) 的分解反应达平衡后其减小的浓度为x mol L 1,则平衡时 HX、H2、X2 的浓度分别为(1.0 x) mol L故可知 HX 的分解率为 H 哼J X100% = 17%。1.0 mol L 1三、化学平衡常数的综合应用7.在淀粉-KI 溶液中存在下列平衡：I2(aq) + I(叫丨(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数K 如表所示：t/C515253550K/L mol11 100841689533409下列说法正确的是()A .反应 I2(aq) +

21、 I (眄】(aq)的 H0B .其他条件不变，升高温度，溶液中 I 减小D . 25C时，向溶液中加入少量 KI 固体，平衡常数 K 小于 689答案 B解析 根据题中的表提供的数据知温度升高，平衡常数减小，则平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，故正反应为放热反应， H0, A 错；其他条件不变，升高温度，平衡向逆反应方向移动,溶液中I减小，B 对；该反应的平衡常数表达式为K=册，C 错；平衡常数只与温度有关,25C时，向溶液中加入少量 KI 固体，虽然平衡向正方向移动，但平衡常数不变，&某可逆反应正向反应过程中能量变化如图所示，下列说法正确的是( )0.520.52E.25L

22、mol 1 = 4 L mol 1。1、0.5x mol L 1、0.5x mol L 1,代入 K 的表达式有10,5x 2Q祗T-12=0.1，解得 x 0.17C 该反应的平衡常数表达式为12 I I-精诚凝聚 =A_A=成就梦想 鑼点亮心灯/(AvA)照亮人生 鑼A .该反应为吸热反应B 当反应达到平衡时，降低温度，平衡向逆反应方向移动C 升高温度，平衡常数K 增大D .加入催化剂，反应速率增大，E1 减小，E2 减小，反应热不变答案 D精诚凝聚 =A_A=成就梦想 鑼点亮心灯/(AvA)照亮人生 鑼解析 由图中的信息可知反应后能量降低，故为放热反应；降低温度，平衡向正反应方向移动；升

23、高温度，平衡向逆反应方向移动，K 减小，故 A、B、C 错误；加入催化剂，可以降低反应的活化能,故 D 正确。9.已知反应：CO(g) +110+ Cu(s)和反应：H2(g) + CliOCuiSJ + H2O(g)在某同一温度下的平衡常数分别为K1 和 K2，该温度下反应：CO(g) + 1120CO 辿)+ H2(g)的平衡常数为 K。则下列说法正确的是()CO2 Cu CO CuOC .对于反应，恒容时，温度升高，H2 浓度减小，则该反应的焓变为正值D 对于反应，恒温恒容下，增大压强，H2 浓度一定减小答案 B解析 在书写平衡常数表达式时，纯固体不能表示在平衡常数表达式中，A 错误；由

24、于反应=反即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，因此 H0, C 错误；对于反应，在恒温恒容下，增大压强，如充入惰性气体，则平衡不移动，H2 的浓度不变，D 错误。能力提升10相同温度下，体积均为 0.25 L 的两个恒容密闭容器中发生可逆反应：N2(g) +汕 22NII3(glH= 92.6 kJ mol 1。实验测得起始、平衡时的有关数据如下表所示：容器编号起始时各物质的物质的量/mol达平衡时体系能量的 变化N2H2NH3130放出热量：23.15 kJ0.92.70.2放出热量：Q下列叙述错误的是()A 容器、中反应的平衡常数相等1B .平衡时，两个容器中 NH3 的体积分数均为 7

25、C 容器中达平衡时放出的热量Q= 23.15 kJD 若容器的体积为 0.5 L,则平衡时放出的热量小于23.15 kJ答案 C解析 对于给定反应，平衡常数只是温度的函数，温度相同，平衡常数相同,NH3 的体积分数为驚=7因和建立的平衡为等效平衡，故B 正确；中 N2 转化了 0.15 mol，放出的热量为 92.6 XJ.15 =13.89 kJ, C 不正确；若容器的体积为0.5 L,则体积增大，压强减小，平衡向逆反应方向移动，则平衡时放出的热量小于 23.15 kJ, D 正确。11 已知尿酸是一种有机酸 (以 HUr 表示)，能溶于水。关节炎的原因归结于在关节滑液中形成了尿 酸钠晶体(

26、NaUr)。发生的反应如下：+ H +B 反应的平衡常数K=鑰应反应，因此平衡常数B 正确；反应中，温度升高H2 浓度减小，则平衡左移,N2(g)+n(始)/mol1 30n(变)/mol0.25 0.75n(平)/mol0.75 2.25N2 为 0.25 mol，则有3H2(g)2NH3(g)A正确；由中A 反应的平衡常数K1的热量，可知参加反应的0.50.5精诚凝聚 =A_A=成就梦想 鑼点亮心灯/(AvA)照亮人生 鑼Ur (aq)+ Na + gqlNaUr(i)(1) 关节炎大都是阴冷天气时发作， 这说明反应是 _(填 放热”或 吸热”反应。简述你得出该结论的理由：_ 。(2) 当

27、温度升高时，反应的化学平衡常数 _(填增大”、减小”或不变”。(3) 写出反应的平衡常数表达式K =_。答案 放热阴冷天气易发病，说明温度降低，反应平衡右移，有利于NaUr 结晶，说明该反应为放热反应(2)减小1Ur Na + 解析 阴冷天气易发病，说明温度降低，禾 U 于生成NaUr 晶体，说明该反应为放热反应。(2)升温，有利于平衡向着吸热方向移动，K 值应减小。271B反应过程中的能量变化如图所示，据图回答下列问题:(1)该反应通常用活性铁作催化剂，加活性铁会使图中该反应平衡常数表达式为K =_，当浓度商 Q_ K(填“、” “或 二”时，反应向右进行。450 C 时该反应的平衡常数 _(填“、” “或二”)500C 时的平衡常数。答案(1)降低 催化剂能降低反应活化能解析(1)催化剂能降低反应的活化能。(2) 反应向右进行，说明 QK。(3) 该反应正向反应为放热反应， 低温利于平衡正向移动，450 C 时反应