2020-2021学年高中化学苏教版选修4学案：专题二 第二单元 第3课时　化学平衡常数 Word版含解析VIP

1、第3课时化学平衡常数一、化学平衡常数1定义在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡状态时，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(简称平衡常数)，用符号k表示。2表达式对于一般的可逆反应ma(g)nb(g)pc(g)qd(g)在一定温度下，k。3意义(1)k值越大，说明正反应进行的程度越大，反应物的转化率越大；反之反应物转化越不完全，转化率就越小。(2)k只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。二、平衡转化率1概念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表达式转化率×100%对于可逆反应ma(g)nb(g)pc(g)qd(g)(a)×100

2、%×100%3特点一个确定的可逆反应在一定温度时平衡常数一定，但反应物的转化率因反应物的投料比不同而不同。探究点一化学平衡常数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无关。(2)反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，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，与反应方程式的书写有关。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n23h22nh3ka则有2nh3n23h2k1/a2化学平衡常数的应用(1)判断

3、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，反应物转化率越大；反之，就越不完全，转化率就越小。(2)利用k值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)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q表示，则：当qk时，反应

4、处于平衡状态；当q<k时，反应向正反应方向进行；当q>k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，但不会改变平衡常数。1对于反应h2(g)i2(g)2hi(g)h<0(1)现增大h2的浓度，平衡向哪个方向移动，化学平衡常数k如何变化？(2)若升高温度，平衡常数如何变化？提示：(1)向正反应方向移动，k不变。(2)k减小。2几个化学方程式相加、相减得总反应的化学方程式(如下面的几个化学方程式)，则

5、总反应的平衡常数与分步反应的平衡常数的关系是什么？2no(g)o2(g)2no2(g)的平衡常数为k12no2(g)n2o4(g)的平衡常数为k22no(g)o2(g)n2o4(g)的平衡常数为k3提示：总反应的平衡常数等于分步平衡常数之积或商。对于此题化学方程式，总反应的平衡常数等于分步反应的平衡常数之积即k3k1·k2。【例1】()已知在448 时，反应h2(g)i2(g)2hi(g)的平衡常数 k1为49，则该温度下反应2hi(g)h2(g)i2(g)的平衡常数k2为_；反应h2(g)i2(g)hi(g)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(

6、g)h2(g)co(g)h2o(g)，其化学平衡常数k和温度t的关系如下表所示：t/7008008301 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

7、)为2 mol/l，c(h2)为1.5 mol/l，c(co)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。【思路分析】【解析】()第2个反应与第1个反应互为可逆反应，平衡常数互为倒数关系，第3个反应的化学计量数与第1个相比，缩小为一半，平衡常数也发生变化得k3k1。()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方向。当c(co2)·c(h2)c(co)·c(h2o)时，k1，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q与k的大小关系判断，此时刻下，q

8、1>0.9，所以反应向逆反应方向进行。【答案】()7()(1)(2)吸热(3)bc(4)830(5)逆向化学平衡常数k的数值大小是衡量化学反应进行程度的标准。在一定温度下，下列反应的化学平衡常数数值如下：2no(g)n2(g)o2(g)k11×10302h2(g)o2(g)2h2o(g)k22×10812co2(g)2co(g)o2(g)k34×1092以下说法正确的是(c)a该温度下，no分解产生o2的反应的平衡常数表达式为k1c(n2)·c(o2)b该温度下，水分解产生o2，此反应的平衡常数的数值约为5×1080c该温度下，no、h2

9、o、co2三种化合物分解产生o2的倾向由大到小的顺序为no>h2o>co2d以上说法都不正确解析：由化学平衡常数的定义可知k1，a项错误；该温度下，水分解反应的平衡常数为5×1082，b项错误；该温度下，no、h2o、co2三种化合物分解产生o2的化学平衡常数数值分别为1×1030、5×1082、4×1092，所以产生o2的倾向：no>h2o>co2，c项正确，d项错误。探究点二化学平衡的计算模式1解题模型2举例说明计算模式3常用的重要公式或计量关系(1)v(a)v(b)v(c)v(d)mnpq(未达到平衡时，用于确定化学方程式中

10、未知的化学计量数)。(2)k。(3)对于反应物：n(平)n(始)n(变)；对于生成物：n(平)n(始)n(变)。(4)c(a)平amx(mol/l)，同理可计算c(b)平、c(c)平、c(d)平。(5)a的转化率(a)×100%或等于消耗的质量(浓度)与起始质量(浓度)之比，同理可计算(b)。(6)(a)(b)若abmn，即投料比等于化学计量数之比，则(a)(b)。(7)a的体积(物质的量)分数(a)×100%，同理可计算(b)、(c)、(d)。(8)平衡和起始时的压强比(同t、v时)，(同t、p时)，(同质量的气体时)等。(9)混合气体的密度(混)(g/l)。(10)混合

11、气体的平衡摩尔质量(g/mol)。【例2】在恒容密闭容器中，可逆反应co(g)h2o(g)co2(g)h2(g)达到平衡时，k，k只与温度有关，与浓度无关。(1)830 k条件下，若起始时：c(co)2 mol·l1、c(h2o)3 mol·l1，平衡时co的转化率为60%，水蒸气的转化率为_；k值为_。(2)830 k条件下，若只将起始时c(h2o)改为6 mol·l1，则水蒸气的转化率为_。(3)830 k条件下，起始时：c(co)a mol·l1、c(h2o)b mol·l1，h2的平衡浓度c(h2)c mol·l1。a、b、c

12、之间的关系式是_(用含a、b的代数式表示c)；当ab时，a_c。【解析】(1)平衡时co的转化率为60%，则转化的浓度为1.2 mol·l1，平衡时co的浓度为0.8 mol·l1，水蒸气的转化浓度为1.2 mol·l1，转化率为1.2 mol·l1÷3 mol·l1×100%40%；平衡时co2和h2的浓度均为1.2 mol·l1，故k值为1。(2)设此时各物质的转化浓度均为x mol·l1，则平衡时，co的浓度为(2x)mol·l1，水蒸气的浓度为(6x)mol·l1，二氧化碳和氢

13、气的浓度均为x mol·l1，因为k只与温度有关，故k1，解得x1.5，故水蒸气的转化率为1.5 mol·l1÷6 mol·l1×100%25%。(3)因h2的平衡浓度c(h2)c mol·l1，故四种物质的转化浓度均为c mol·l1，平衡时，co的浓度为(ac)mol·l1，水蒸气的浓度为(bc)mol·l1，故k1，即c。【答案】(1)40%1(2)25%(3)c2已知可逆反应：m(g)n(g)p(g)q(g)h>0，请回答下列问题：(1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为：c(m)1 mol

14、·l1, c(n)2.4 mol·l1；达到平衡后，m的转化率为60%，此时n的转化率为25%；(2)若反应温度升高，m的转化率增大(填“增大”“减小”或“不变”)；(3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为：c(m) 4 mol·l1，c(n)a mol·l1；达到平衡后，c(p)2 mol·l1，a6;_(4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为：c(m)c(n)b mol·l1，达到平衡后，m的转化率为41%。解析：(1)m转化的物质的量浓度为0.6 mol·l1，则n转化的物质的量浓度也是0.6 mol·l

15、1，所以n的转化率为×100%25%。(2)由于该反应的正反应为吸热反应，所以升高温度，化学平衡正向移动，m的转化率增大。，解得a6。(4)设m转化的物质的量浓度为x mol·l1，解得x0.41b，故m的转化率为41%。1下列关于平衡常数的说法正确的是(d)a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b在任何条件下，化学平衡常数是一个恒定值c对于放热反应，升高温度，k值增大，反应物的转化率增大d从平衡常数的大小可以推断一个反应进行的程度解析：a项，在平衡常数表达式中，反应物、生成物的浓度均为平衡浓度；b项，平衡常数与温度有关，温度改变，平衡常数随之改变

16、；c项，对于放热反应，升高温度平衡逆向移动，k值减小，反应物转化率减小。2下列关于平衡常数k的说法中，正确的是(b)a在任何条件下，化学平衡常数k都是一个恒定值b平衡常数k只与温度有关，与反应物浓度、压强无关c从平衡常数k的大小不能推断一个反应进行的程度d对于可逆反应c(s)h2o(g)co(g)h2(g)在一定温度下达到平衡时，其平衡常数表达式为k解析：化学平衡常数随温度的改变而改变，故a错误；平衡常数k只与温度有关，与反应物浓度、压强无关，故b正确；从平衡常数k的大小可以推断一个反应进行的程度，平衡常数越大，反应进行得越彻底，故c错误；对于可逆反应c(s)h2o(g)co(g)h2(g)在

17、一定温度下达到平衡时，其平衡常数表达式为k，故d错误。3关于化学平衡常数的叙述正确的是(c)a增大反应物浓度，平衡常数随之增大b两种物质反应，化学方程式的书写方式不同，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qc<kc，v正<v逆解析：平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，a错误；化学方程式的书写方式不同，例如方程式的系数变化，反应的平衡常数随之改变，b错误；正、逆反应的反应物和生成物正好相反，所以正、逆反应的平衡常数互为倒数，c正确；浓度商qc<kc时，反应向正反应方向进行，所以v正>v逆，d错误。4已知某化学反应的

18、平衡常数表达式为k，在不同的温度下该反应的平衡常数如表所示：t/7008008301 0001 200k1.671.111.000.600.38下列有关叙述不正确的是(c)a该反应的化学方程式是co(g)h2o(g)co2(g)h2(g)b上述反应的正反应是放热反应c若在1 l的密闭容器中通入co2和h2各1 mol,5 min后温度升高到830 ，此时测得co为0.4 mol，则该反应达到平衡状态d若平衡浓度符合下列关系式：，则此时的温度为1 000 解析：由平衡常数表达式可判断该反应的化学方程式是co(g)h2o(g)co2(g)h2(g)，a正确；分析表中数据，平衡常数随温度的升高而减小，说明升温平衡逆向移动