第08讲 化学平衡常数 （教师版）【暑假弯道超车】2024年新高二化学暑假讲义+习题（人教版2019选择性必修1）

第08讲化学平衡常数1.证据推理：通过化学平衡状态时的浓度数据分析，认识化学平衡常数的概念，并能分析推测其相关应用。2.模型认知：构建化学平衡常数相关计算的思维模型(三段式法)，理清计算的思路，灵活解答各类问题。一、化学平衡常数1．化学平衡状态时浓度数据分析分析课本，457.6℃时反应体系H2(g)＋I2(g)2HI(g)中各物质的浓度数据，我们可以发现以下规律：(1)无论该反应从正向进行还是从逆向进行，平衡时只要温度一定，eq\f(c2HI,cH2·cI2)的值近似相等。(2)无论反应物或生成物的浓度如何改变，平衡时只要温度一定，eq\f(c2HI,cH2·cI2)的值也近似相等。2．化学平衡常数的概念在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，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。3．浓度商与化学平衡常数的表达式(1)浓度商：对于一般的可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在任意时刻的eq\f(cpC·cqD,cmA·cnB)称为浓度商，常用Q表示，即Q＝eq\f(cpC·cqD,cmA·cnB)。(2)化学平衡常数表达式：当在一定温度下达到化学平衡时，K＝eq\f(cpC·cqD,cmA·cnB)。(3)Q与K的关系：当反应中有关物质的浓度商等于平衡常数时，表明反应达到限度，即达到化学平衡状态。4．化学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越大，表示反应进行得越完全，平衡时反应物的转化率越大，当K＞105时，该反应就进行的基本完全了。K值越小，表示反应进行得越不完全，平衡时反应物的转化率越小。5．化学平衡常数的影响因素(1)内因：不同的化学反应及化学方程式的书写形式是决定化学平衡常数的主要因素。(2)外因：在化学方程式一定的情况下，K只受温度影响。【方法技巧】1化学平衡常数表达式书写注意事项①化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡时的浓度，且不出现固体或纯液体的浓度。②化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关。若反应方向改变、化学计量数等倍扩大或缩小，化学平衡常数都会相应改变。2若两反应的平衡常数分别为K1、K2①若两反应相加，则总反应的平衡常数K＝K1·K2。②若两反应相减，则总反应的平衡常数K＝eq\f(K1,K2)。二、化学平衡的有关计算1.“三段式”法进行化学平衡的有关计算可按下列步骤建立模式，确定关系式进行计算。如可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在体积为VL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)＝eq\f(a－mx,a＋b＋p＋q－m－nx)×100%。⑤平衡时和开始时的压强之比：eq\f(p平,p始)＝eq\f(a＋b＋p＋q－m－nx,a＋b)。⑥混合气体的密度：ρ(混)＝eq\f(a·MA＋b·MB,V)g·L－1。⑦平衡时混合气体的平均摩尔质量：eq\x\to(M)＝eq\f(a·MA＋b·MB,a＋b＋p＋q－m－nx)g·mol－1。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。2.平衡常数的应用例1.在某密闭容器中把CO和H2O的混合物加热到800℃，存在平衡CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，且平衡常数K＝1。若在2L的密闭容器中充入1molCO和1molH2O的混合物并加热到800℃，则平衡时CO的转化率为()A．40%B．50%C．60%D．83.3%【答案】B【解析】设CO的转化率为x。则：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)n始/mol1100n变/molxxxxn平/mol1－x1－xxx由K＝eq\f(cCO2·cH2,cCO·cH2O)知：eq\f(\f(x,2)×\f(x,2),\f(1－x,2)×\f(1－x,2))＝1，解得：x＝0.5。考点01化学平衡常数的定义、表达式及其影响因素【例1】下列关于平衡常数的说法正确的是：A．K不变，平衡可能移动B．同一个反应的化学计量数增大2倍，K值也增大两倍C．K值越大，反应速率也越快D．对于合成氨反应，压强增大，平衡右移，K增大【答案】A【解析】A.K值只与温度有关，影响化学平衡的因素主要有浓度、温度、压强等。如在其他条件不变时，增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，有利于正反应的进行，K值不变，但平衡发生移动，所以K值不变，平衡可能移动，A项正确；B.相同条件下，同一个反应，其方程式的计量数增大2倍，K值应为原来的平方，B项错误；C.K值表示反应进行的程度，其值越大，则说明正向进行的程度越大，与反应速率无关，C项错误；D.合成氨反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，此反应是气体体积减小的反应，则压强增大，平衡右移，但K值只与温度有关，温度不变，则K值不变，D项错误；答案选A。【变式1-1】对于3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2(g)，反应的化学平衡常数的表达式为A．K＝ B．K＝C．K＝ D．K＝【答案】D【解析】平衡常数是生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，但固体浓度视为1，不写入平衡常数计算式中，则K＝，故答案选D。【变式1-2】化学平衡常数可以用K来表示，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与温度有关【答案】D【解析】在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度的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，符号为K，化学平衡常数K只与温度有关。答案为D。考点02化学平衡常数的简单计算【例2】已知反应2NH3N2+3H2，在某温度下的平衡常数为0.25，在此条件下，氨的合成反应N2+3H22NH3的平衡常数为A．4 B．2 C．1 D．0.5【答案】A【解析】相同温度下，同一可逆反应的正逆平衡常数互为倒数关系，已知反应2NH3⇌N2+3H2，在某温度下的平衡常数为0.25，则该条件下反应N2+3H2⇌2NH3的平衡常数K==4，故选A。【变式2-1】2000K时，反应CO(g)＋O2(g)CO2(g)的平衡常数为K，则相同温度下反应2CO2(g)2CO(g)＋O2(g)的平衡常数K′为A． B．K2 C． D．【答案】C【解析】CO(g)+O2(g)CO2(g)的平衡常数K=，2CO2(g)2CO(g)+O2(g)的平衡常数K′==，故选C。【变式2-2】某温度下，反应SO2(g)+O2(g)SO3(g)的平衡常数K1=50，在同一温度下，反应2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)的平衡常数K2的值为（

）A．2500 B．4×10-4 C．100 D．2×10-2【答案】B【解析】某温度下，SO2(g)+O2(g)SO3(g)的平衡常数K1=50，所以相同温度下2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)的平衡常数K=(K1)2=502=2500，在同一温度下，反应2SO3(g)⇌2SO2(g)+O2(g)的平衡常数K2=1÷K=1÷2500=4×10−4，故选B。考点03化学平衡常数的综合应用【例3】下列有关化学平衡常数的描述中正确的是A．化学平衡常数的大小取决于化学反应本身，与其他外界条件无关B．相同温度下，反应与反应的化学平衡常数相同C．反应的化学平衡常数随反应物浓度升高而增大D．反应的平衡常数达式为【答案】D【分析】化学反应平衡常数K表达式为生成物的浓度幂之积比反应物的浓度幂之积，且平衡常数只与反应温度有关，温度升高，平衡如果正向移动，K变大，平衡如果逆向移动，K值变小。【解析】A．化学平衡常数的大小取决于化学反应本身，并且只与温度有关，A项错误；B．相同温度下，反应与反应的化学平衡常数互为倒数，B项错误；C．反应的化学平衡常数不随浓度变化，平衡常数只随反应温度改变，C项错误；D．反应的平衡常数达式为，D项正确；答案选D。【变式3-1】T℃，向体积为VL的密闭容器中充入NO，容器内各组分的物质的量随时间变化曲线如图所示。下列说法不正确的是A．X是N2OB．0～3min内，v(NO2)=mol·(L·min)-1C．T℃时该反应的平衡常数为1D．NO2和X的浓度相等不可以作为判断反应到达平衡的标志【答案】C【分析】根据图像变化，3min时反应达到平衡，且一氧化氮为反应物，二氧化氮与X为生成物，一氧化氮的变化量为3mol，二氧化氮与X的变化量均为1mol，化学计量数之比等于参与反应各组分的物质的量的变化量之比，则化学方程式为3NO=NO2＋X，根据原子守恒可知，X的化学式为N2O。【解析】A．根据原子守恒可知，X的化学式为N2O，A正确；B．0～3min内，v(NO2)=mol·(L·min)-1，B正确；C．由分析可知，T℃时该反应的平衡常数为，C错误；D．NO2和X的系数比相同，则两者的浓度一直相等，其相等不可以作为判断反应到达平衡的标志，D正确；故选C。【变式3-2】某温度下，在容积为的密闭容器中，、、三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示，已知时改变了一个条件。下列说法错误的是A．反应进行到a点时，Z的转化率为14%B．该反应的化学方程式为C．该温度下，反应的平衡常数为D．时改变的条件是压缩体积【答案】D【分析】由图可知，随着时间的推移，Y、Z的物质的量减少，是反应物，X的物质的量增加，是生成物；X、Y、Z的物质的量变化量分别为：0.6mol、0.2mol、0.4mol，故反应方程式为：；【解析】A．反应进行到a点时，生成0.42molX，由分析可知，反应Z为0.28mol，Z的转化率为14%，A正确；B．由分析可知，该反应的化学方程式为，B正确；C．该温度下，反应的平衡常数为，C正确；D．压缩体积不影响时Z的物质的量，D错误；故选D。1．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，答案选C。2．只改变一个影响因素，下列关于平衡常数K的叙述错误的是A．K值不变，平衡可能移动 B．K值变化，平衡一定移动C．温度变化，K值一定变化 D．平衡移动，K值一定变化【答案】D【分析】对某一反应的化学平衡常数K，K只与温度有关，而化学计量数变化时，K的表达式变化，以此来解答。【解析】A.若改变温度平衡移动，K发生变化，若改变浓度、压强导致平衡移动，K不变，A项正确；B.K变化说明温度变化，则平衡一定发生移动，B项正确；C.K值只与温度有关，则温度变化，K值一定变化，C项正确；D.若改变浓度、压强导致平衡移动，K不变，所以平衡移动时K不一定变化，D项错误；答案选D。3．对于3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)，化学平衡常数的表达式为A．B．C．D．【答案】D【解析】化学平衡常数是在一定条件下，当可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值。根据方程式可知，铁和四氧化三铁都是固体，因此该反应的平衡常数表达式是，答案选D。4．在1000K时，已知反应Ni(s)＋H2O(g)NiO(s)＋H2(g)的平衡常数K=0.0059。当水蒸气和氢气的物质的量浓度相等时，此反应A．已达平衡状态B．未达平衡状态，反应正向进行C．未达平衡状态，反应逆向进行D．无法确定【答案】C【解析】此时，可知反应未达平衡状态，且反应向逆反应方向进行。故选C。5．下列平衡常数的表达式书写错误的是A．B．C．D．【答案】A【分析】化学平衡常数等于生成物的浓度幂次方的乘积比上反应物浓度的幂次方的乘积，固体和纯液体不代入平衡常数，据此判断。【解析】A．该反应平衡常数表达式为：，故A错误；B、C、D均符合平衡常数的定义，均正确。故选A。6．下列有关平衡常数的说法中，正确的是A．改变条件，反应物的转化率增大，平衡常数也一定增大B．反应2NO2(g)N2O4(g)△H＜0，升高温度该反应平衡常数增大C．对于给定可逆反应，温度一定时，其正、逆反应的平衡常数互为倒数D．CO2＋H2⇌CO＋H2O的平衡常数表达式为K=c(CO)/[c(CO2)c(H2)]【答案】C【解析】A项、改变反应物浓度或压强，平衡可以正向进行，反应物转化率增大，但温度不变，平衡常数不变，故A错误；B项、该反应是放热反应，升温平衡向吸热反应方向进行，所以平衡逆向进行，平衡常数减小，故B错误；C项、对于给定可逆反应，根据平衡常数的表达式可知，正逆反应的平衡常数互为倒数，故C正确；D项、CO2＋H2⇌CO＋H2O中水的状态未知，如为气态水，则该反应的平衡常数表达式为K=，故D错误。故选C。7．在某温度下，可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)的平衡常数为K，下列说法不正确的是A．K越大，达到平衡时，反应进行的程度越大 B．K的表达式是C．K随反应物浓度的改变而改变 D．K随温度的改变而改变【答案】C【解析】A．反应达到平衡时，化学平衡常数K越大，则反应物生成的生成物的浓度就越大，则反应进行的程度越大，A正确；B．根据化学平衡常数的含义可知该反应的化学平衡常数K的表达式是K=，B正确；C．化学平衡常数K只与温度有关，而与反应物浓度无关，C错误；D．化学平衡常数K随温度的改变而改变，D正确；故合理选项是C。8．关于化学平衡常数，下列说法不正确的是（

）A．化学平衡常数不随反应物或生成物的浓度的改变而改变B．对于一定温度下的同一个反应，其正反应和逆反应的化学平衡常数的乘积等于1C．温度越高，K值越大D．化学平衡常数随温度的改变而改变【答案】C【解析】A选项，同一反应，平化学衡常数只受温度影响，与反应物的浓度无关，故A正确；B选项，同一可逆反应的正、逆反应平衡常数互为倒数，对于一定温度下的同一个反应，其正反应和逆反应的化学平衡常数的乘积等于1，故B正确；C选项，平衡常数越大，说明可逆反应进行的程度越大，反应可能是吸热反应或放热反应；升温，平衡向吸热反应方向进行，平衡常数不一定增大，故C错误；D选项，平化学衡常数只受温度影响，与反应物浓度、体系的压强无关，故D正确；综上所述，答案为C。9．可逆反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

达到平衡状态时，保持恒温恒容向容器中加入一定量的O2，设K为平衡常数，Q为浓度商，下列说法正确的是A．Q变小，K不变，O2转化率减小 B．Q不变，K变大，SO2转化率减小C．Q增大，K不变，SO2转化率增大 D．Q不变，K变大，O2转化率增大【答案】A【解析】浓度商Q=，容器容积不变，向容器中充入一定量的O2，分母变大，所以浓度商Q减小；当可逆反应2SO2(g)+O22SO3(g)达到平衡状态后，保持温度，则平衡常数K不变；加入一定量的O2，平衡正向移动，促进了SO2的转化，但是氧气自身的转化率降低；故选A。10．在一定条件下，某反应达到平衡时，平衡常数，恒容时，若温度适当降低，D的浓度增加。下列说法正确的是A．该反应的化学方程式为B．减低温度，逆反应速率增大C．若增大、，K值增大D．该反应的焓变为正值【答案】D【解析】A．由K值表达式可知，该反应的化学方程式为，A错误；B．减低温度，正、逆反应速率均减小，B错误；C．温度影响K值，若增大、，K值不变；C错误；D．若温度适当降低，D的浓度增加，说明平衡逆向移动，则正反应为吸热反应，焓变为正值，D正确；故选D。11．下列有关平衡常数的说法正确的是（

）A．改变条件，反应物的转化率增大，平衡常数也一定增大B．的平衡常数表达式为C．对于给定的可逆反应，温度一定时，其正、逆反应的平衡常数相等D．的平衡常数表达式为【答案】D【解析】A．平衡常数只随温度变化，故A项错误；B．该反应的平衡常数的表达式为，故B项错误；C．对于给定的可逆反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数，故C项错误；D．的平衡常数表达式为，故D项正确；故答案为D。12．下列关于化学平衡常数的叙述正确的是A．化学平衡常数表示反应进行的程度，与温度无关B．两种物质反应，不管怎样书写化学方程式，平衡常数均不变C．化学平衡常数等于某一时刻生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值D．温度一定，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数【答案