第二章第三节第2课时化学平衡常数

第2课时化学平衡常数新知初探自学导引自主学习化学平衡生成物浓度幂之积反应物浓度幂之积2.表达式：_____________________。3.特点：K值只受_______影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。4.意义：K值越大→平衡体系中生成物所占的比例________→正向反应进行的程度_______→反应进行得越_________→反应物的转化率_______；反之，就越_________，转化率就越小。当____________时，该反应进行得就基本完全了。温度越大越大完全越大不完全K>105想一想怎样理解“化学平衡常数与反应物、生成物的浓度无关”？提示：化学平衡常数是指在一定温度下，可逆反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，也无论反应物起始的浓度是大还是小，最后都能达到平衡，这时各生成物浓度幂的乘积除以各反应物浓度幂的乘积所得的比值是个常数，用K表示。自主体验要点突破讲练互动要点1化学平衡常数的理解及应用要点归纳(1)平衡常数K仅仅是温度的函数，与反应物或生成物的浓度变化无关。只要温度一定，即便外界条件改变引起了化学平衡的移动，K也不变；只要温度变化，平衡一定发生移动，则K就变化。(2)c(A)、c(B)、c(C)、c(D)是指化学平衡状态时的浓度，不是初始浓度，又因为固体或纯液体的浓度可看作常数，所以固体或纯液体不代入公式。(3)计算反应物的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。特别提醒(1)化学平衡常数不表示化学反应速率，能表示化学反应限度。K值越大，反应进行的越完全，但无法描述反应速率。(2)化学平衡常数只与温度有关，与浓度、压强、催化剂等无关。1.在煤化工中常需研究不同温度下反应的平衡常数，投料比及反应热等问题。已知：可逆反应CO(g)＋H2O(g)

H2(g)＋CO2(g)的平衡常数随温度的变化如下表所示：即时应用温度/℃400500800平衡常数/K9.9491试回答下列问题。(1)上述正反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。(2)已知在一定温度下发生如下反应：C(s)＋CO2(g)

2CO(g)，平衡常数为K；C(s)＋H2O(g)

CO(g)＋H2(g)，平衡常数为K1；CO(g)＋H2O(g)

H2(g)＋CO2(g)，平衡常数为K2。则K、K1、K2之间的关系是_____________。(3)在500℃时，若起始时CO、H2O的浓度均为0.02mol·L－1，在该条件下达到平衡时，CO的转化率为________。(4)向VL密闭容器中通入10molCO和10mol水蒸气，在T

℃时达到平衡，然后迅速除去水蒸气(除去水蒸气时其他物质的物质的量不变)，将混合气体点燃，测得放出的热量为2842kJ(已知CO的燃烧热为283kJ·mol－1，H2的燃烧热为286kJ·mol－1)，则T

℃时的平衡常数K＝________。(3)

CO(g)＋H2O(g)

H2(g)＋CO2(g)起始量/mol·L－1:0.020.0200平衡量/mol·L－1:0.02－x0.02－x

x

xx2/(0.02－x)2＝9，x＝0.015，所以CO的转化率为：0．015/0.02×100%＝75%。(4)设有xmolCO发生反应，则(10－x)×283＋286x＝2842，解得：x＝4。所以平衡时CO、H2O、H2、CO2的浓度依次为6/Vmol·L－1、6/Vmol·L－1、4/Vmol·L－1、4/Vmol·L－1，K＝4/9＝0.44。答案：(1)放热(2)K＝K1/K2

(3)75%(4)0.44探究导引2 等效平衡中的不同情况其等效程度有什么区别？提示：一种所达到的等效平衡状态，反应混合物中各组分的浓度、物质的量、质量分数(或气体的体积分数)均相同，类似于几何学上的全等图形。另一种所达到的等效平衡状态，反应混合物中各组分的百分含量相同，各成分的物质的量与原平衡成比例，类似于几何学上的相似图形。要点2等效平衡1.等效平衡化学平衡状态与条件息息相关，而与建立平衡的途径无关。对于同一可逆反应，在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下，以不同投料方式(即从正反应、逆反应或从中间状态开始)进行反应，只要达到平衡时各物质的百分含量(体积分数、物质的量分数或质量分数)相等，这样的化学平衡即互称为等效平衡。要点归纳2.分类与规律

规律分类判断方法类型非等体反应恒温恒容

如果按照方程式的化学计量数关系转化为方程式同一边的物质，其物质的量与对应组分的起始加入量相同，则建立的化学平衡状态是等效的例如：恒温、恒容下的可逆反应：

2SO2＋O2

2SO3①2mol

1mol

0mol②0mol0mol

2mol③0.5mol0.25mol1.5mol上述三种配比，按方程式的计量关系均转化为反应物，则SO2均为2mol、O2均为1mol，三者建立的平衡状态完全相同

规律分类判断方法类型非等体反应恒温恒压如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一边的物质，其物质的量比与对应组分的起始加入量比相同，则建立的化学平衡是等效的例如：恒温、恒压条件下，对于可逆反应：

N2＋3H2

2NH3①1mol

3mol

0mol②2mol

6mol

1mol③0mol

0mol

0.5mol上述三种配比，按方程式中化学计量关系均转化为反应物，三种情况下，N2与H2的物质的量比均为1∶3，因此上述三种情况建立的化学平衡状态是等效的

规律分类判断方法类型等体反应恒温恒容如果按方程式的化学计量关系转化为方程式同一边的物质，其物质的量比与对应组分的起始加入量比相同，则建立的化学平衡是等效的例如：恒温、恒容条件下，对于可逆反应：

H2(g)＋

I2(g)

2HI(g)①1mol

1mol

0mol②2mol

2mol

1mol上述两种配比，按方程式中化学计量关系均转化为反应物，两种情况下H2(g)与I2(g)的物质的量比均为1∶1，因此上述两种情况建立的化学平衡状态是等效的特别提醒运用等效平衡原理解题的关键是：(1)准确判断两种平衡状态是等效平衡的。(2)分清是恒温、恒容条件下的等效平衡还是恒温、恒压条件下的等效平衡。2．

(2012·合肥高二检测)在密闭容器中，保持一定温度进行如下反应N2(g)＋3H2(g)

2NH3(g)，已知加入1molN2和3molH2，在恒压条件下达到平衡时生成amolNH3，在恒容条件下达到平衡时生成bmolNH3(见下表中编号①的一行)。若相同条件下，达到平衡时混合物中各组分的百分含量不变。回答下列问题：即时应用(1)写出该反应的化学平衡常数表达式，K＝__________。(2)平衡常数K值越大，表明建立平衡时__________(填字母序号)。A．N2的转化率越高B．NH3的产量越大C．正反应进行得越彻底

D．化学反应速度越快(3)a与b的关系是：a__________b(填“>”、“<”或“＝”)。(4)填写下表：

状态条件起始时物质的物质的量(mol)平衡时NH3的物质的量(mol)编号n(N2)n(H2)n(NH3)恒容①130b②00b③2.25b(3)同样将1molN2和3molH2充入密闭容器，前者在恒压条件下，后者在恒容条件下，因随着反应的不断进行，物质的量不断减小，故前者相当于在后者的基础上增大压强，故反应正向进行的程度更大，生成的NH3更多，故a>b。(4)此时为等温等容条件下且反应前后气体分子数发生改变的反应，故只要完全转化到方程式的左侧n(N2)＝1mol，n(H2)＝3mol即可。答案：(1)c2(NH3)/c(N2)·c3(H2)(2)AC

(3)>(4)②2

③0.75

0.5探究导引3 什么是“三段式”分析法？提示：三段式法就是依据化学方程式列出各物质的起始量、变化量和平衡量，然后根据已知条件建立代数等式而进行解题的一种方法，这是解答化学平衡计算题的一种“万能方法”。要点3化学平衡的计算——“三段式”分析法要点归纳关系：反应物：c(平)＝c(初)－Δc生成物：c(平)＝c(初)＋Δc2.解题思路特别提醒改变平衡条件时，气体的平均相对分子质量(

)变化的规律：(1)体系中若全为气体：据

＝m(总)/n(总)直接判断；(2)体系中若有固体或液体：当气体的物质的量不变时，据上式判断；当气体的物质的量改变时，则需根据混合气体中各组分的气体体积比计算：

＝M1×V1%＋M2×V2%＋……。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__________；即时应用(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＝________；答案：(1)25%

(2)增大(3)6题型探究权威预测题型1化学平衡常数及其应用例1 (2012·北京朝阳区高二测试)(Ⅰ)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____________；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”)。t/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6(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(H2)正＝v(H2O)逆

D．c(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)为2mol/L，c(H2)为1.5mol/L，c(CO)为1mol/L，c(H2O)为3mol/L，则下一时刻，反应向________(填“正向”或“逆向”)进行。【思路点拨】解答本题要注意以下两点：(1)根据反应方向以及方程式中化学计量数的变化确定平衡常数的变化。(2)根据K随温度的变化判断反应特点，根据Qc与K的大小判断反应方向。

题型2平衡常数与转化率的相关计算例2下列判断不正确的是(

)A．平衡时，乙中CO2的转化率大于60%B．平衡时，甲中和丙中H2的转化率均是60%C．平衡时，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.012mol/LD．反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢起始浓度甲乙丙c(H2)(mol/L)0.0100.0200.020c(CO2)(mol/L)0.0100.0100.020平衡时甲中c(CO2)＝0.01－0.006＝0.004(mol/L)，丙中c(CO2)＝0.02－0.012＝0.008(mol/L)，C项错误；反应开始时，丙中反应物浓度最大，反应速率最快，甲中反应物浓度最小，反应速率最慢，D项正确。【答案】

C题型3等效平衡例3

在相同温度和压强下，对反应CO2(g)＋H2(g)

CO(g)＋H2O(g)进行甲、乙、丙、丁四组实验，实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表：上述四种情况达到平衡后，n(CO)的大小顺序是(

)A．乙＝丁>丙＝甲B．乙>丁>甲>丙C．丁>乙>丙＝甲

D．丁>丙>乙>甲【解析】解题时应注意该反应及反应的特点，即反应前后气