课时07化学平衡常数（精讲）-2022-2023学年高二化学精讲精练（人教选择性必修1）

第二章化学反应速率与平衡第二节化学平衡课时精讲07化学平衡常数【目标导航】1．了解化学平衡常数的概念，能正确书写给定反应的平衡常数表达式，并能进行相应的简单计算。2．了解平衡转化率的含义，能够进行有关平衡转化率的计算。3．能够利用化学平衡常数判断化学反应进行的方向。【知识导图】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，反应产物浓度的幂之积与反应物浓度的幂之积的比值，称为化学平衡常数，用K表示。2．表达式。以化学反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)为例，K=cp(C)·c3．意义。平衡常数的大小反映化学反应可能进行的程度；平衡常数的数值越大，说明正反应进行的程度越大。K<10-510-5~105>105反应程度很难进行可逆反应进行得较完全4．影响因素(1)内因：反应物本身的性质。(2)外因：反应体系的温度。二、化学平衡常数应用1．判断可逆反应进行的程度K越大，说明反应进行的程度越大，反应物的转化率越大，反之，程度越小，转化率越小。2．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．判断可逆反应的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浓度商Qc=cp(C)当Qc=K时，可逆反应处于平衡状态，v(正)=v(逆)；当Qc<K时，可逆反应向正反应方向进行，v(正)>v(逆)；当Qc>K时，可逆反应向逆反应方向进行，v(正)<v(逆)4．计算转化率依据起始浓度(或平衡浓度)和平衡常数，可以计算反应物的转化率，从而判断反应进行的程度。三、化学平衡的计算模式及解题思路1．化学平衡计算的基本模式——“三段式法”mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)起始：ab00转化：mx nx px qx平衡：a-mx b-nx px qx(1)转化量与化学方程式中各物质的化学计量数成比例。(2)这里a、b可指物质的量、浓度、体积、压强等。2．解题思路(1)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。(2)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、变化量、平衡量，并按(1)中“模式”列表。(3)解题设问题明确“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、反应物的转化率等，求出题目答案。3．反应物的转化率转化率=反应物的转化浓度(或物质的量【小试牛刀】判断正误(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)从平衡常数的大小可以推断一个反应的进行程度()(3)在任何条件下，化学平衡常数都是一个恒定值()(4)两种物质反应，不管怎样书写化学方程式，平衡常数不变()(5)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()(6)化学平衡常数K越大，反应物的转化率越小()(7)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()(8)温度升高时，反应3A(g)+2B(g)4C(s)+2D(g)的平衡常数一定增大()(9)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)和12N2(g)+32H2(g)NH3(g)的平衡常数表达式相同。(10)2NO2(g)N2O4(g)ΔH<0，升高温度，该反应平衡常数增大【答案】(1)×(2)√(3)×(4)×(5)√(6)×(7)√(8)×(9)×(10)×考点一化学平衡常数的表达式【例1】某温度下，反应SO2(g)+1/2O2(g)SO3(g)的平衡常数K1=50，在同一温度下，反应SO3(g)SO2(g)+1/2O2(g)的平衡常数K2的值为A．2500 B．100 C．0.02 D．0.001【答案】C【解析】SO2(g)+O2(g)SO3(g)，；SO3(g)SO2(g)+O2(g)，；，C正确。【解题技法】化学平衡常数与化学方程式书写形式的关系(1)正、逆反应的平衡常数互为倒数。(2)若化学方程式中各物质的化学计量数都扩大或缩小至原来的n倍，则化学平衡常数变为原来的n次幂或eq\f(1,n)次幂。(3)两方程式相加得到新的化学方程式，其化学平衡常数是两反应平衡常数的乘积。(4)关于H2O的浓度问题①稀水溶液中进行的反应，虽然H2O参与反应，但是H2O只作为溶剂，不能代入平衡常数表达式。如NH4Cl＋H2ONH3·H2O＋HCl的平衡常数表达式为K＝eq\f(c(HCl)·c(NH3·H2O),c(NH4Cl))。②H2O的状态不是液态而是气态时，则需要代入平衡常数表达式。(5)代入平衡常数表达式的是平衡浓度，而不是任意时刻的浓度，更不能将物质的量代入。(6)同一化学反应，可以用不同的化学方程式表示，每个化学方程式都有自己的平衡常数表达式及相应的平衡常数。因此，要注意使用与化学方程式相对应的平衡常数。【对点训练1】反应物和生成物均为气态的平衡体系，平衡常数表达式为K=c(X)·c2(A．升高温度，该反应的平衡常数K的变化无法判断B．增大压强，W的质量分数减小C．该反应的化学方程式为3Z(g)+2W(g)X(g)+2Y(g)D．增大X的浓度，平衡向正反应方向移动【答案】D【解析】根据平衡常数表达式且所有反应物和生成物均为气态可知，该反应的化学方程式为3Z(g)+2W(g)X(g)+2Y(g)，C项正确；由于无法知道该反应是吸热反应还是放热反应，故升高温度无法判断化学平衡常数如何变化，A项正确；增大压强，平衡右移，W的质量分数减小，B项正确；增大X的浓度，平衡逆向移动，D项错误。考点二化学平衡常数的应用【例2】下列关于平衡常数K的说法正确的是()A．加入催化剂可能会改变平衡常数KB．改变反应物浓度能改变平衡常数KC．平衡常数K与反应本身及温度有关D．K越大，反应物的转化率越小【答案】C【解析】化学平衡常数K与化学反应本身及温度有关，加入催化剂、改变反应物浓度等均不能改变平衡常数K；平衡常数K越大，反应正向进行的程度越大，反应物的转化率越大，故选C。【解题技法】(1)指定化学反应的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或纯液体存在时，由于其浓度可看作常数而不写入表达式。(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。【对点训练2】在25℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表：物质XYZ初始浓度/mol·L-10.10.20平衡浓度/mol·L-10.050.050.1下列说法错误的是()A．反应达到平衡时，X的转化率为50%B．反应可表示为X+3Y2Z，其平衡常数为1600C．增大压强使平衡向生成Z的方向移动，平衡常数增大D．改变温度可以改变此反应的平衡常数【答案】C【解析】X、Y减小的物质的量浓度分别为0.05mol·L-1、0.15mol·L-1，Z增大的物质的量浓度为0.1mol·L-1，则该反应的化学方程式为X+3Y2Z。X的转化率为50%；平衡常数K=0.120.考点三有关化学平衡的计算【例3】已知可逆反应：M(g)＋N(g)P(g)＋Q(g)ΔH>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)＝1mol·L－1，c(N)＝2.4mol·L－1。达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的转化率为________；(2)若反应温度升高，M的转化率________(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)＝4mol·L－1，c(N)＝amol·L－1；达到平衡后，c(P)＝2mol·L－1，a＝________。(4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为：c(M)＝c(N)＝bmol·L－1，达到平衡后，M的转化率为________。【答案】(1)25%(2)增大(3)6(4)41.4%【解析】M(g)＋N(g)P(g)＋Q(g)eq\a\vs4\al(起始浓度,mol·L－1)12.400eq\a\vs4\al(转化浓度,mol·L－1)1×60%1×60%1×60%1×60%eq\a\vs4\al(平衡浓度,mol·L－1)0.41.80.60.6N的转化率为eq\f(0.6mol·L－1,2.4mol·L－1)×100%＝25%(2)由于该反应正反应吸热，温度升高，K增大，平衡右移，则M的转化率增大(3)温度不变，平衡常数不变，K＝eq\f(0.6×0.6,0.4×1.8)＝＝eq\f(1,2)，a＝6(4)根据(3)的结果，设M的转化率为x，则K＝＝eq\f(1,2)，则eq\f(x,1－x)＝eq\r(\f(1,2))，x＝41.4%。【解题技法】如可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在体积为V的恒容密闭容器中，反应物A、B的初始加入量分别为amol、bmol，达到化学平衡时，设A物质转化的物质的量为mxmol。(1)模式mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始量/molab00转化量/molmxnxpxqx平衡量/mola－mxb－nxpxqx对于反应物：n(平)＝n(始)－n(转)对于生成物：n(平)＝n(始)＋n(转)则有①平衡常数K＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(px,V)))p·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(qx,V)))q,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a－mx,V)))m·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(b－nx,V)))n)。②平衡时A的物质的量浓度：c(A)＝eq\f(a－mx,V)mol·L－1。③平衡时A的转化率：α＝eq\f(mx,a)×100%，A、B的转化率之比为α(A)∶α(B)＝eq\f(mx,a)∶eq\f(nx,b)。④平衡时A的体积分数：φ(A)＝×100%。⑤平衡时和开始时的压强比：比eq\f(p平,p始)＝eq\f(n平,n始)＝(a-mx)+(b⑥混合气体的密度：eq\x\to(ρ)(混)＝eq\f(m,V)＝(g·L－1)(T、V不变时，eq\x\to(ρ)不变)⑦平衡时混合气体的平均摩尔质量：eq\x\to(M)＝eq\f(m,n)＝a·M(A)+b·M(⑧生成物产率＝eq\f(该物质实际产量,该物质理论产量)×100%。(2)基本步骤①确定反应物和生成物的初始加入量；②确定反应过程的转化量(一般设某物质的转化量为x)；③确定平衡量。【对点训练3】H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)在610K时，将0.10molCO2与0.40molH2S充入2．5L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。(1)H2S的平衡转化率α1=%，反应平衡常数K=。

(2)在620K重复实验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H2S的转化率α2α1，该反应的ΔH0(填“>”、“<”或“=”)

(3)向反应器中再分别充入下列气体，能使H2S转化率增大的是(填字母)

A．H2S B．CO2C．COS D．N2【答案】(1)2.50.00285(2)>>(3)B【解析】H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)初始/mol0.400.1000转化/mol x x x x平衡/mol 0.40-x 0.10-x x x反应平衡后水的