第3課時化學平衡常數(shù)

1、第三課時化學平衡常數(shù)1一定溫度下的可逆反應mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)達平衡后，K。2化學平衡常數(shù)K只受溫度的影響，與反應物或生成物的濃度變化無關(guān)。3K值越大，正向反應進行的程度越大，反應進行的越完全，反應物的轉(zhuǎn)化率越高。化學平衡常數(shù)自學教材·填要點1概念在一定溫度下，當一個可逆反應達到平衡狀態(tài)時，生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值是一個常數(shù)，這個常數(shù)就是該反應的化學平衡常數(shù)。2表達式對于可逆反應：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)：K。3特點K只受溫度影響，與反應物或生成物的濃度無關(guān)。師生互動·解疑難(1)各物質(zhì)的濃度指平衡時的物質(zhì)的量濃度，指數(shù)為

2、該物質(zhì)的化學計量數(shù)。同一化學反應，由于化學方程式書寫不同，平衡常數(shù)的表達式不同。(2)反應物或生成物中有固體或純液體存在時，由于其濃度可看做“1”而不代入公式。(3)化學平衡常數(shù)是指某一具體反應的平衡常數(shù)。若反應方向改變，則平衡常數(shù)改變。若化學方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)等倍擴大或縮小，盡管是同一反應，平衡常數(shù)也會改變。如N23H22NH3，Ka則有：2NH3N23H2，K1/a。N2H2NH3，Ka。1(2011·江蘇高考)在一定條件下，SO2轉(zhuǎn)化為SO3的反應為：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，該反應的平衡常數(shù)表達式K_。解析：依據(jù)化學反應方程式可書寫平衡常數(shù)K的表達式。答

3、案：K化學平衡常數(shù)的應用自學教材·填要點1判斷反應進行的程度K值越大，說明平衡體系中生成物所占的比例越大，正向反應進行的程度越大，即該反應進行得越完全，反應的轉(zhuǎn)化率越大；反之，就越不完全，轉(zhuǎn)化率就越小。2計算轉(zhuǎn)化率依據(jù)起始濃度(或平衡濃度)和平衡常數(shù)可以計算平衡濃度(或起始濃度)，從而計算反應物的轉(zhuǎn)化率。3判斷平衡移動方向利用平衡常數(shù)可從定量的角度解釋恒溫下濃度、壓強對化學平衡移動的影響。對于可逆反應mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)在任意狀態(tài)下，生成物的濃度和反應物的濃度之間的關(guān)系用Qc(濃度商)表示，則：當QcK時，反應處于平衡狀態(tài)；當Qc<K時，反應向正反應方向進行

4、；當Qc>K時，反應向逆反應方向進行。師生互動·解疑難(1)化學平衡常數(shù)表達式中各物質(zhì)的濃度必須是平衡狀態(tài)下的濃度，不能用任一時刻的濃度值。(2)化學平衡常數(shù)不表示反應的快慢，即化學反應速率快，K值不一定大。(3)使用催化劑能改變化學反應速率，但不會改變平衡常數(shù)。2判斷正誤(正確打“”，錯誤打“×”)。()(1)在平衡常數(shù)表達式中，反應物濃度用起始濃度，生成物濃度用平衡濃度。()(2)對于一個可逆反應，平衡正向移動時，平衡常數(shù)一定增大。()(3)升高溫度，K值增大，則正反應為放熱反應。()(4)平衡常數(shù)的大小只與溫度有關(guān)，而與濃度、壓強、催化劑等無關(guān)。()(5)從平衡

5、常數(shù)的大小可以推斷一個反應的進行程度。()答案：(1)×(2)×(3)×(4)(5)主題1：可逆反應：C(s)CO2(g)2CO(g)在一定溫度下的平衡常數(shù)K的表達式怎樣表示？甲依據(jù)平衡常數(shù)K的概念可知：K乙甲同學書寫的不正確，應為K丙乙同學書寫的正確，因為固體或純液體的濃度可看作“1”而不必出現(xiàn)在平衡常數(shù)表達式中主題2：影響化學平衡常數(shù)的因素有哪些？甲化學平衡常數(shù)K只與體系的溫度有關(guān)，與反應物、生成物的起始濃度無關(guān)，只要溫度不變、K值不變乙升高溫度，吸熱反應的K值增大，放熱反應的K值減小丙使用催化劑，能加快化學反應速率，但K值不變化學平衡常數(shù)及其應用利用平衡常數(shù)

6、K判斷反應熱效應的方法1(2011·廈門模擬)I2在KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)I(aq)I(aq)。測得不同溫度下該反應的平衡常數(shù)如下表：t/515253550K1 100841680533409下列說法正確的是()A反應I2(aq)I(aq)I(aq)的H>0B利用該反應可以除去硫粉中少量的碘單質(zhì)C在上述平衡體系中加入苯，平衡不移動D25時，向溶液中加入少量KI固體，平衡常數(shù)K小于680解析：根據(jù)表中數(shù)據(jù)，溫度升高時，平衡常數(shù)減小，說明升溫平衡向逆反應方向移動，則逆反應為吸熱反應，正反應為放熱反應，H<0，A錯；向混有碘單質(zhì)的硫粉中加入含有I的溶液，碘單質(zhì)能溶

7、解，B對；向平衡體系中加入苯，I2能溶于苯，c(I2)減小，平衡向逆反應方向移動，C錯；25時，向溶液中加入少量KI固體，平衡向正反應方向移動，但由于溫度不變，平衡常數(shù)不變，D錯。答案：B平衡常數(shù)與轉(zhuǎn)化率的相關(guān)計算例2(2011·廣東高考，節(jié)選)將等物質(zhì)的量的CH4和H2O(g)充入1 L恒容密閉反應器，發(fā)生反應：CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)，某溫度下反應達平衡，平衡常數(shù)K27，此時測得CO的物質(zhì)的量為0.10 mol，求CH4的平衡轉(zhuǎn)化率(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。解析CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)起始： n n 0 0轉(zhuǎn)化： 0.1 0.1 0

8、.1 0.3平衡： n0.1 n0.1 0.1 0.3K27，n0.11 mol。轉(zhuǎn)化率(0.1 mol÷0.11 mol)×100%91%。答案91%(1)代入平衡常數(shù)K表達式的各濃度一定是某一溫度下各反應物和生成物的平衡濃度。(2)轉(zhuǎn)化率計算的三個公式：轉(zhuǎn)化率×100%；轉(zhuǎn)化率×100%；轉(zhuǎn)化率×100%。隨堂基礎鞏固1(2011·濟南模擬)下列關(guān)于平衡常數(shù)的說法中，正確的是()A在平衡常數(shù)表達式中，反應物濃度用起始濃度表示，生成物濃度用平衡濃度表示B化學平衡常數(shù)較大的可逆反應，所有反應物的轉(zhuǎn)化率一定大C可以用化學平衡常數(shù)來定量描

9、述化學反應的限度D平衡常數(shù)的大小與溫度、濃度、壓強、催化劑有關(guān)解析：平衡常數(shù)中的濃度都是平衡濃度，它僅受溫度的影響，A、D錯誤；其大小可以描述反應的限度，C正確；轉(zhuǎn)化率不但受平衡常數(shù)的影響，而且還受自身起始濃度及其他物質(zhì)濃度的影響，B錯誤。答案：C5寫出下列各反應的平衡常數(shù)表達式：(1)CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)；(2)3Fe(s)4H2O(g)Fe3O4(s)4H2(g)；(3)N2(g)3H2(g)2NH3(g)。解析：反應物或生成物中有固體或純液體時，其濃度可看做“1”，不代入公式，只代入氣體或溶液中溶質(zhì)的濃度。答案：(1)K(2)K(3)K課時跟蹤訓練(時間45分鐘滿

10、分60分)一、選擇題(本題包括7小題，每小題3分，共21分)1在某溫度下，可逆反應的平衡常數(shù)為K，下列說法不正確的是()AK越大，達到平衡時反應進行得程度越大BK越大，達到平衡時反應物的轉(zhuǎn)化率越大CK隨反應物濃度的改變而改變DK隨溫度的改變而改變解析：平衡常數(shù)K只隨溫度變化而變化，與反應物濃度的大小無關(guān)。K值越大，反應進行的程度越大，反應物的轉(zhuǎn)化率越大。答案：C2對于可逆反應：C(s)CO2(g)2CO(g)，在一定溫度下其平衡常數(shù)為K，下列條件的變化中能使K發(fā)生變化的是()A將C(s)的表面積增大 B增大體系壓強C升高體系溫度 D使用合適的催化劑解析：平衡常數(shù)K只與溫度有關(guān)，與濃度、壓強，是

11、否使用催化劑無關(guān)。4(2012·金麗衢十二校聯(lián)考)高溫、催化劑條件下，某反應達到平衡，平衡常數(shù)K。恒容時，溫度升高，H2濃度減小。下列說法正確的是()A該反應的焓變?yōu)檎礏恒溫恒容下，增大壓強，H2濃度一定減小C升高溫度，逆反應速率減小D該反應的化學方程式為COH2OCO2H2解析：因為該可逆反應的化學平衡常數(shù)K，可得出該反應的化學方程式為CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，D項錯誤；由于恒容時，溫度升高，氫氣濃度減小，說明平衡向正反應方向移動，故正反應為吸熱反應，即焓變?yōu)檎担珹項正確；該反應為反應前后氣體分子數(shù)不變的反應，恒溫恒容下，如充入惰性氣體使壓強增大，H2濃度不

12、變，B項錯誤；升高溫度，正、逆反應速率都增大，C項錯誤。答案：A5雙選題放熱反應CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)在溫度t1時達到平衡，c1(CO)c1(H2O)1.0 mol·L1，其平衡常數(shù)為K1。升高反應體系的溫度至t2時，反應物的平衡濃度分別為c2(CO)和c2(H2O)，平衡常數(shù)為K2，則()AK2和K1的單位均為mol·L1BK2<K1Cc2(CO)c2(H2O)Dc1(CO)>c2(CO)解析：平衡常數(shù)數(shù)學表達式中的分子、分母的濃度單位可以消去，故本反應中K的單位為1，A錯誤；該反應為放熱反應，升高溫度平衡左移，K值減小，即K2<K

13、1，B正確；該反應是等物質(zhì)的量的CO和H2O(g)的反應；無論溫度升降，壓強如何變化，c(CO)c(H2O)，C項正確；升高溫度，平衡左移，因此，c2(CO)>c1(CO)，D錯誤。答案：BC6雙選題(2012·合肥質(zhì)量檢測)COCl2俗稱光氣，是有毒氣體。在一定條件下，可發(fā)生的化學反應為：COCl2(g)CO(g)Cl2(g)；H<0下列有關(guān)說法正確的是()A在一定條件下，使用催化劑能加快反應速率并提高反應物的平衡轉(zhuǎn)化率B當反應達平衡時，恒溫恒壓條件下通入Ar，能提高COCl2的轉(zhuǎn)化率C單位時間內(nèi)生成CO和Cl2的物質(zhì)的量之比為11時，反應達到平衡狀態(tài)D平衡時，其他條件

14、不變，升高溫度可使該反應的平衡常數(shù)減小解析：使用催化劑可以加快反應速率但是不能提高反應物的平衡轉(zhuǎn)化率，A錯；恒溫恒壓下充入氬氣，相當于減壓，反應正向移動，可以提高反應物的轉(zhuǎn)化率，B正確；生成一氧化碳和氯氣的速率都表示正反應速率，不能作為是否達到平衡的判斷依據(jù)，C錯；該反應為放熱反應，升溫平衡逆向移動，平衡常數(shù)減小。答案：BD7(2012·洛陽模擬)在1 100時，一定容積的密閉容器中發(fā)生反應：FeO(s)CO(g)Fe(s)CO2(g)Ha kJ/mol(a>0)，該溫度下K0.263，下列有關(guān)該反應的說法正確的是()A達到化學平衡狀態(tài)時，若c(CO)0.100 mol/L，則

15、c(CO2)0.026 3 mol/LB若要提高CO的轉(zhuǎn)化率，則可以加入過量FeOC若容器內(nèi)壓強不隨時間變化，則可以判斷該反應已達到化學平衡狀態(tài)D若生成56 g Fe，則吸收的熱量小于a kJ解析：1 100時反應的平衡常數(shù)K0.263，故達到平衡時，若c(CO)0.100 mol/L，則c(CO2)0.0263 mol/L；加入FeO對平衡移動無影響，B錯誤；因反應前后氣體的物質(zhì)的量不變，故反應過程中，容器內(nèi)壓強始終保持不變，C錯誤；根據(jù)熱化學方程式意義可知：若生成56 g Fe，則吸收的熱量為a kJ。答案：A二、非選擇題(本題包括4小題，共39分)8(10分)(2011·常州高

16、中高二期中檢測)乙醇是重要的化工產(chǎn)品和液體燃料，可以利用下列反應制取乙醇：2CO2(g)6H2(g)CH3CH2OH(g)3H2O(g)298 K時，K12.95×10112CO(g)4H2(g)CH3CH2OH(g)H2O(g)298 K時，K21.71×1022(1)寫出反應的平衡常數(shù)表達式K_。(2)條件相同時，反應與反應相比，轉(zhuǎn)化程度更大的是_。以CO2為原料合成乙醇的優(yōu)點是_(寫出一點即可)。(3)在一定壓強下，測得反應的實驗數(shù)據(jù)如下表： 溫度(K)CO2轉(zhuǎn)化率(%)n(H2)/n(CO2) 5006007008001.5453320122604328153836

17、23722根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析：溫度升高，K值_(填“增大”“減小”或“不變”)。提高氫碳比n(H2)/n(CO2)，對生成乙醇_(填“有利”或“不利”)。解析：(1)根據(jù)平衡常數(shù)的定義知反應的K；(2)因K21.71×1022>K12.95×1011，由平衡常數(shù)的意義知反應進行的更徹底，轉(zhuǎn)化率更高；反應利用CO2為原料，可以使廢棄物被利用，有利于環(huán)保；(3)分析表格中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在n(H2)/n(CO2)相同時，隨著溫度的升高，CO2的轉(zhuǎn)化率降低，所以K值減??；分析表格中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在溫度相同時，隨n(H2)/n(CO2)值的增大，CO2的轉(zhuǎn)化率升高，有利于生成乙醇。答案：

18、(1)(2)反應廢棄物利用，有利于環(huán)保(合理即可)(3)減小有利9(11分)已知可逆反應COH2O(g)CO2H2，達到平衡時，K，K是常數(shù)，只與溫度有關(guān)，與濃度無關(guān)。(1)830 K時，若起始時：c(CO)2 mol/L，c(H2O)3 mol/L，平衡時CO的轉(zhuǎn)化率為60%，水蒸氣的轉(zhuǎn)化率為_；K值為_。(2)830 K時，若只將起始時，c(H2O)改為6 mol/L，則水蒸氣的轉(zhuǎn)化率為_。(3)若830 K時，起始濃度c(CO)a mol/L，c(H2O)b mol/L，H2的平衡濃度c(H2)c mol/La、b、c之間的關(guān)系式是_。當ab時，a_。解析：(1)COH2O(g)CO2H

19、2起始濃度(mol/L) 23 00轉(zhuǎn)化濃度(mol/L) 1.2 1.2 1.2 1.2平衡濃度(mol/L) 0.8 1.8 1.2 1.2K1，(H2O)×100%40%。(2)設水蒸氣的轉(zhuǎn)化濃度為x COH2O(g)CO2 H2起始濃度(mol/L)2 6 0 0轉(zhuǎn)化濃度(mol/L) x x x x平衡濃度(mol/L) 2x 6x x xK1，x1.5 mol/L，(H2O)×100%25%。(3) COH2O (g)CO2H2起始濃度(mol/L) a b0 0轉(zhuǎn)化濃度(mol/L) c c c c平衡濃度(mol/L) ac bc c c則1.當ba時，代入

20、上式，可得a2c。答案：(1)40%1(2)25%(3)12c10(8分)下列反應在210達到平衡：PCl5(g)PCl3(g)Cl2(g)H>0，K1；CO(g)Cl2(g)COCl2(g)H<0，K5×104；COCl2(g)CO(g)Cl2(g)；(1)根據(jù)反應的平衡常數(shù)K表達式，下列等式必定成立的是_。Ac(PCl5)c(PCl3)c(Cl2)1Bc(PCl5)c(PCl3)c(Cl2)1Cc(PCl5)c(PCl3)c(Cl2)反應和反應的平衡常數(shù)K表達式_(填“相同”或“不同”)。(2)降低Cl2的濃度，反應的K值_(填“增大”“減小”或“不變”)。(3)要使反應和反應的K值相等，應采取的措施是_。A反應同時升溫B反應同時降溫C反應降溫，反應維持在210解析：可逆反應達到化學平衡，生成物濃度的計量數(shù)次冪的乘積與反應物濃度的計量數(shù)次冪的乘積之比為一常