第09講化學(xué)平衡常數(shù)（學(xué)生版）高二化學(xué)講義（人教2019選擇性必修1）

第09第09講化學(xué)平衡常數(shù)知識(shí)導(dǎo)航知識(shí)導(dǎo)航課前引入在在457.6℃時(shí)，反應(yīng)體系H2(g)+I2(g)2HI(g)總各物質(zhì)的濃度如下表所示：起始濃度/mol?L1平衡濃度/mol?L1平衡時(shí)c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)c1.197×1026.944×10305.617×1035.936×1041.270×10248.371.228×1029.964×10303.841×1031.524×1031.687×10248.621.201×1028.403×10304.580×1039.733×1041.486×10249.54001.520×1021.696×1031.696×1031.181×10248.49001.287×1021.433×1031.433×1031.000×10248.70003.777×1024.213×1034.213×1032.934×10248.50c248.70觀察上表中的已知數(shù)據(jù)，思考：化學(xué)平衡體系中反應(yīng)物濃度與生成物濃度之間有什么關(guān)系呢？知識(shí)精講知識(shí)精講一、濃度商的概念與表達(dá)式1．濃度商的概念在任意時(shí)刻，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值，稱為濃度商，常用Q表示。2．表達(dá)式對(duì)于可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)濃度商Q＝_______二、化學(xué)平衡常數(shù)的概念與表達(dá)式1．化學(xué)平衡常數(shù)的概念在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個(gè)常數(shù)，該常數(shù)就是該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)（簡(jiǎn)稱平衡常數(shù)），用符號(hào)K表示。2．表達(dá)式對(duì)于可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，化學(xué)平衡常數(shù)K＝。注意（（1）在任意時(shí)刻，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值，都為濃度商，而化學(xué)平衡常數(shù)，則是在一定溫度下，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)的濃度商。當(dāng)反應(yīng)中有關(guān)物質(zhì)的濃度商等于平衡常數(shù)時(shí)，表明該反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。（2）固體或液體純物質(zhì)一般不列入濃度商和平衡常數(shù)。（3）關(guān)于H2O的濃度問題：當(dāng)H2O為液態(tài)時(shí)，其濃度為固定常數(shù)，不能代入平衡常數(shù)表達(dá)式；當(dāng)H2O的是氣態(tài)時(shí)，則需要代入平衡常數(shù)表達(dá)式。及時(shí)小練寫出下列反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)：寫出下列反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)：（1）2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)K=_________________________（2）4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)K=_________________________（3）H2(g)+I2(g)2HI(g)K=_________________________（4）C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)K=_________________________三、平衡常數(shù)的影響因素及意義1．化學(xué)平衡常數(shù)的影響因素化學(xué)平衡常數(shù)是表明化學(xué)反應(yīng)限度的一個(gè)特征值，通常情況下只受________影響。2．化學(xué)平衡常數(shù)的意義（1）通常，K越大，說明平衡體系中________所占的比例越大，______反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，即該反應(yīng)進(jìn)行得越完全，平衡時(shí)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大；反之，K越小，該反應(yīng)進(jìn)行得越不完全，平衡時(shí)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越小。（2）一般來(lái)說，當(dāng)K＞______時(shí)，該反應(yīng)就進(jìn)行得基本完全了。3．化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用判斷正在進(jìn)行的可逆反應(yīng)進(jìn)行的方向（1）Q<K：反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，v正>v逆；（2）Q=K：反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài)，v正=v逆；（3）Q>K：反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，v正<v逆。思考與交流分別寫出下列方程式的平衡常數(shù)表達(dá)式，并思考，分別寫出下列方程式的平衡常數(shù)表達(dá)式，并思考，K1、K2、K3之間有何關(guān)系？H2(g)+I2(g)2HI(g)K1=_________2HI(g)H2(g)+I2(g)K2=_________2H2(g)+2I2(g)4HI(g)K3=_________四、平衡常數(shù)與方程式的關(guān)系1．對(duì)于同一可逆反應(yīng)，正反應(yīng)和逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)；2．若化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)都擴(kuò)大或縮小至原來(lái)的n倍，則化學(xué)平衡常數(shù)變?yōu)樵瓉?lái)的n次冪或eq\f(1,n)次冪。3．若干方程式相加，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)等于分步平衡常數(shù)之乘積；若干方程式相減，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)等于分步平衡常數(shù)之商。舉個(gè)例子已知方程式已知方程式A(g)C(g)K1和B(g)D(g)K2用K1、K2表示下列反應(yīng)的平衡常數(shù)。（1）C(g)A(g)K3=__________（2）2B(g)2D(g)K4=__________（3）A(g)+12B(g)C(g)+12D(g)K（4）2A(g)+D(g)B(g)+2C(g)K6=__________對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練【變12】對(duì)于可逆反應(yīng)：2SO2(g)+O2(g)?2SO3(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．縮小容器體積 B．降低體系溫度C．保持體積不變，充入O2 D．使用合適的催化劑【例2】對(duì)于3Fe(s)+4H2O(g)?Fe3O4(s)+4H2(g),反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式為()A.K=B.K=C.K=D.K=題型二：平衡常數(shù)與方程式的關(guān)系【變31】已知下列反應(yīng)的平衡常數(shù)：①S(s)＋O2(g)SO2(g)，K1；②H2(g)＋S(s)H2S(g)，K2；則反應(yīng)H2(g)＋SO2(g)O2(g)＋H2S(g)的平衡常數(shù)是A．K1K2 B．K2K1 C．K2/K1 D．K1/K2【變33】化學(xué)平衡常數(shù)K的數(shù)值大小是衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行程度的標(biāo)志，在常溫下，下列反應(yīng)的平衡常數(shù)數(shù)值如下：2NO(g)N2(g)+O2(g)K1=1×10302H2(g)+O2(g)2H2O(g)K2=2×10812CO2(g)2CO(g)+O2(g)K3=4×1092以下說法正確的是()A.常溫下，NO分解產(chǎn)生O2的反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K1=B.常溫下，NO、H2O、CO2三種化合物分解放出O2的進(jìn)行程度由大到小的順序?yàn)镹O>H2O>CO2C.常溫下，水分解產(chǎn)生O2,此時(shí)平衡常數(shù)的數(shù)值約為5×1080D.以上說法都不正確題型三：平衡常數(shù)與“三段式”的計(jì)算【變41】在800℃時(shí)，體積為1升的密閉容器中，下列可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，已知CO和H2O(g)的初始濃度為0.01mol·L1時(shí)，H2平衡濃度為0.005mol·L1.若此時(shí)再加入0.02mol·L1的H2O(g)，重新達(dá)到平衡時(shí)，H2平衡濃度為A．0.025mol·L1 B．0.0075mol·L1 C．0.005mol·L1 D．0.015mol·L1【變43】已知可逆反應(yīng)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，K為平衡常數(shù)，只與溫度有關(guān)，與濃度無(wú)關(guān)。(1)830K時(shí)，若起始濃度：CO為1mol?L1，H2O為1.5mol?L1，平衡時(shí)CO轉(zhuǎn)化率為60%，則H2O的轉(zhuǎn)化率為：_________；K值為：_________(2)830K時(shí)，若起始濃度改為：CO為1mol?L1，H2O為3mol?L1，平衡時(shí)H2O的轉(zhuǎn)化率為：_____________；題型四：化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡綜合【例5】時(shí)，將氣體放入密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)N2O4(g)?2NO2(g)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖。已知與的消耗速率與各自的分壓有如下關(guān)系：A．混合氣體的密度始終保持不變B．a(chǎn)點(diǎn)v(正)>v(逆)C．前D．該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp與k1、k2間的關(guān)系為Kp·k2=k1【例7】(I)已知在448℃時(shí)，反應(yīng)H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常數(shù)K1為49,則該溫度下反應(yīng)2HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常數(shù)K2為;反應(yīng)1/2H2(g)+1/2I2(g)HI(g)的平衡常數(shù)K3為(Ⅱ)在一定體積的密閉容器中進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化學(xué)平衡常數(shù)(K)和溫度(t)的關(guān)系如下表所示：t/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6回答下列問題：(1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K(2)能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是A.容器中壓強(qiáng)不變B.混合氣體中c(CO)不變C.v正(H2)=v逆(H2O)D.c(CO2)=c(CO)(3)某溫度下，平衡濃度符合下式：c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),試判斷此時(shí)的溫度為℃(4)在800℃時(shí)，發(fā)生上述反應(yīng)，某一時(shí)刻測(cè)得容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度分別為c(CO2)為2mol·L1,c(H2)為1.5mol·L1,c(CO)為1mol·L1,c(H2O)為3mol·L1,此時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡(填“是”或“否”)。提分特訓(xùn)提分特訓(xùn)【題1】對(duì)于可逆反應(yīng)：2SO2(g)+O2(g)?2SO3(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．縮小容器體積 B．降低體系溫度C．保持體積不變，充入O2 D．使用合適的催化劑【題2】據(jù)報(bào)道，在300℃、70MPa下由二氧化碳和氫氣合成乙醇已成為現(xiàn)實(shí)，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)。下列敘述正確的是（）A．相同條件下，2mol氫原子所具有的能量等于1mol氫分子所具有的能量B．當(dāng)v(CO2)=2v(CH3CH2OH)時(shí)，反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)C．當(dāng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)時(shí)，平衡常數(shù)一定增大D．增大壓強(qiáng)，可提高CO2和H2的轉(zhuǎn)化率【題3】加熱N2O5依次發(fā)生的分解反應(yīng)為①N2O5N2O3＋O2，②N2O3N2O＋O2；在2L密閉容器中充入8molN2O5，加熱到t℃，達(dá)到平衡狀態(tài)后O2為9mol，N2O3為3.4mol，則t℃時(shí)反應(yīng)①的平衡常數(shù)為()A．10.7 B．8.5C．9.6 D．10.2【題4】某溫度下，反應(yīng)SO2(g)+1/2O2(g)SO3(g)的平衡常數(shù)K1=50,在同一溫度下，反應(yīng)SO3(g)SO2(g)+O2(g)的平衡常數(shù)K2的值為（）【題6】高爐煉鐵中發(fā)生的基本反應(yīng)之一如下：FeO（固）＋CO（氣）?Fe（固）＋CO2（氣）ΔH＞0（1）則該反應(yīng)中平衡常數(shù)表達(dá)式K＝_________________（2）已知1100℃時(shí)K＝0.263。溫度升高，化學(xué)平衡移動(dòng)后達(dá)到新的平衡，高爐內(nèi)CO2和CO的體積比值_______平衡常數(shù)K值___（均填增大，減小或不變）.（3）1100℃時(shí)測(cè)得高爐中c(CO2)＝0.025mol·L－1，c(CO)＝0.1mol·L－1，在這種情況下，該反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)________（選填是或否），此時(shí)化學(xué)反應(yīng)速率v正____v逆（選填＞，＜，＝）?！绢}7】I.已知在448℃時(shí)，反應(yīng)H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)的平衡常數(shù)K1為49，則該溫度下反應(yīng)2HI(g)H2(g)＋I(xiàn)2(g)的平衡常數(shù)K2為____________；反應(yīng)1/2H2(g)＋I(xiàn)2(g)HI(g)的平衡常數(shù)K3為____________。II.在一定體積的密閉容器中進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其化學(xué)平衡常數(shù)(K)和溫度(t)的關(guān)系如下表所示：t/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6回答下列問題：（1）該反應(yīng)的逆反應(yīng)為____________(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。（2）能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是____________。A．混合氣體中c(CO)不變B．c(CO2)＝c(CO)C．v正(H2)＝v逆(H2O)D．容器中壓強(qiáng)不變（3）某溫度下，平衡濃度符合下式：c(CO2)?c(H2)＝c(CO)?c(H2O)，試判斷此時(shí)的溫度為____________℃，在此溫度下，加入2mol的CO和3mol的H2，達(dá)到平衡時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率為____________。（4）在800℃時(shí)，發(fā)生上述反應(yīng)，某一時(shí)刻測(cè)得容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度分別為c(CO2)為2mol?L－1，c(H2)為1.5mol?L－1，c(CO)為1mol?L－1，c(H2O)為3mol?L－1，則下一時(shí)刻，反應(yīng)將____________(填“正向”或“逆向”)進(jìn)行。提分作業(yè)提分作業(yè)【練1】下列關(guān)于平衡常數(shù)K的說法正確的是（）A．加入催化劑可能會(huì)改變平衡常數(shù)KB．改變反應(yīng)物濃度能改變平衡常數(shù)KC．平衡常數(shù)K與反應(yīng)本身及溫度有關(guān)D．K越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越小【練2】某溫度時(shí)，N2+3H22NH3的平衡常數(shù)K=a，則此溫度下，NH31/2N2+3/2H2的平衡常數(shù)為A．a(chǎn)(1/2) B．a(chǎn) C．(1/2)a D．a(chǎn)2【練3】已知下列反應(yīng)的平衡常數(shù)：SO2(g)+12O2(g)SO3(g)K1；②NO(g)+12O2(g)NO2(g)K則反應(yīng)SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)的平衡常數(shù)為（）A．K1+K2 B．K2﹣K1 C．K1K2 D．K1×【練4】在一定條件下，有下列分子數(shù)相同的可逆反應(yīng)，其平衡常數(shù)K值分別是①H2+F22HF K＝1047②H2+Cl22HCl K＝1017③H2+Br22HBr K＝109④H2+I22HI K＝1比較K值大小，可知各反應(yīng)的正反應(yīng)進(jìn)行的程度由大到小的順序是（）A．①②③④ B．④②③① C．①④③② D．無(wú)法確定【練5】合成氨反應(yīng)N2(g)