高中化学第三节化学平衡第3课时化学平衡常数教学案新人教版.docx

第三课时化学平衡常数课标要求1理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。2了解平衡转化率的含义。,1在一定温度下，当一个可逆反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)达到化学平衡时，其化学平衡常数的表达式为K。2化学平衡常数K只受温度的影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。3K值越大，正向反应进行的程度越大，反应进行的越完全，反应物的转化率越高。4升高温度，若K值增大，则正反应为吸热反应，反之为放热反应；降低温度，若K值增大，则正反应为放热反应，反之为吸热反应。1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，这个常数就是该反应的化学平衡常数，简称平衡常数，用符号K表示。2表达式对于一般的可逆反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，在一定温度下，K。3特点K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。4意义K值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，它的正向反应进行的程度越大，反应进行得越完全，反应物转化率越高；反之，就越不完全，转化率就越低。一般来说，当K105时，该反应进行得就基本完全了。5转化率的计算公式某个指定反应物的转化率100%。特别提醒代入平衡常数表达式进行计算的是物质的平衡浓度而不是初始浓度和变化浓度。1对于可逆反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)，其平衡常数K的表达式是什么？若保持其他条件不变，分别增大压强、增大N2浓度，平衡如何移动？平衡常数K如何变化？提示：K；增大压强，增大N2的浓度，平衡均向正反应方向移动，但平衡常数K不变。2已知反应：H2(g)I2(g)2HI(g)的平衡常数是K ，则反应2HI(g)H2(g)I2(g)的平衡常数是什么？反应H2(g)I2(g)HI(g)的平衡常数是什么？提示：，K。3催化剂能够改变化学反应速率，对化学平衡常数有什么影响？提示：不能改变化学平衡常数。对化学平衡常数的理解(1)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和纯液体存在时，由于其浓度可看做常数“1”而不代入表达式。(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变；若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。如N23H22NH3Ka，则有2NH3N23H2KN2H2NH3Ka1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)对于一个可逆反应，平衡正向移动时，平衡常数一定增大()(3)升高温度，K值增大，则正反应为放热反应()(4)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()(5)从平衡常数的大小可以推断一个反应的进行程度()答案：(1)(2)(3)(4)(5)2某温度下，反应2A(g)B(g)2C(g)的平衡常数K150，在同一温度下，反应2C(g)2A(g)B(g)的平衡常数K2为()A2 500B50C0.02 D0.002解析：选C对于反应2A(g)B(g)2C(g)的平衡常数K1，而同一温度下，反应2C(g)2A(g)B(g)的平衡常数K20.02。1判断可逆反应进行程度的大小2判断反应的热效应(1)升高温度(2)降低温度3判断可逆反应是否平衡及不平衡时的反应方向对于可逆反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，在一定温度下的任意时刻，反应物与生成物的浓度有如下关系：Qc4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。1在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，其化学平衡常数K和温度T的关系如表所示：T/7008008301 0001 200K0.60.91.01.72.6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”)。解析：(1)依据反应的化学方程式可知K。(2)从表格中数据可知，升高温度，K值增大，故该反应为吸热反应。答案：(1)(2)吸热2现有一定温度下的密闭容器中存在如下反应：2SO2O22SO3(g)，知c始(SO2)0.4 molL1，c始(O2)1 molL1，经测定该反应在该温度下的平衡常数K19，试判断：(1)当SO2转化率为50%时，该反应是否达到平衡状态？若未达到，向哪个方向进行？(2)达平衡状态时，SO2的转化率应为多少？解析：(1)2SO2O22SO3开始/(molL1)0.410转化/(molL1)0.20.10.2转化后/(molL1)0.20.90.2此时：Qc1.1119K，当SO2转化率为50%时，反应未达平衡状态，反应向正反应方向进行。(2)设达平衡时，SO2转化的物质的量浓度为x molL1，则O2转化 molL1，生成SO3为x molL1。所以K19，x0.32，所以SO2的转化率为100%80%。答案：(1)否正反应方向(2)80%方法技巧“始、变、平”三部曲解题模式写出化学反应方程式(配平)。根据题意，依次列出各反应物和生成物的物质的量浓度(或物质的量)的起始量、变化量、平衡量，未知量可以设未知数表示。变化量起始量平衡量根据变化量之比等于对应物质的化学计量数之比，列关系式，计算出未知量。把平衡量(物质的量浓度)代入化学平衡常数公式求解。三级训练节节过关1t 时，某平衡体系中含有X、Y、Z、W四种物质，此温度下发生反应的平衡常数表达式为K。有关该平衡体系的说法正确的是()A当混合气体的平均相对分子质量保持不变时，反应达平衡B增大压强，各物质的浓度不变C升高温度，平衡常数K增大D增加X的量，平衡既可能正向移动，也可能逆向移动解析：选A根据平衡常数表达式，反应中Y为生成物且为气体，化学计量数为2，Z、W为反应物，是气体，化学计量数为1，X为固体或纯液体。A项，当混合气体的平均相对分子质量不变时，说明反应体系中X的质量不变，反应达到平衡，正确；B项，增大压强，气体物质的浓度增大，错误；C项，升温，平衡常数发生变化，但不一定增大，错误；D项，增加X的量，其浓度不变，平衡不移动，错误。2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)H0，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、逆反应的平衡常数相等D平衡常数为K的反应，化学方程式为CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)解析：选DA项，改变条件，反应物的转化率增大，若温度不变，则平衡常数不变，错误；B项，正反应是放热反应，温度升高K变小，错误；C项，对于给定可逆反应，温度一定时，因K正K逆1，只有平衡常数等于1时，其正、逆反应的平衡常数才相等，错误；D项，CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)的平衡常数表达式为K，正确。3一定温度下，反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)的反应热和化学平衡常数分别为H和K，则相同温度时反应4NH3(g)2N2(g)6H2(g)的反应热和化学平衡常数为()A2H和2KB2H和K2C2H和2K D2H和解析：选DN2(g)3H2(g)2NH3(g)的反应热为H，相同温度时反应2NH3(g)N2(g)3H2(g)的反应热为H，而4NH3(g)2N2(g)6H2(g)的反应热为2H；N2(g)3H2(g)2NH3(g)的化学平衡常数为K，相同温度时反应2NH3(g)N2(g)3H2(g)化学平衡常数为，则相同温度时反应4NH3(g)2N2(g)6H2(g)化学平衡常数为2。4有科学家正在研究用碳与一氧化氮反应处理环境问题：C(s)2NO(g)CO2(g)N2(g)H(1)实验方案中有下列措施：采用加热提高反应速率使用催化剂提高反应速率使用加压提高NO的转化率使CO2转化成干冰从体系中脱离提高NO的转化率；其中你认为可行的是_。(2)这个反应的平衡常数表达式是_。(3)在恒容恒温密闭容器中，科学家得到下列实验数据：浓度(molL1) NON2CO200.10000100.0580.0210.021200.0400.0300.030300.0400.0300.030求出该反应在该温度下的平衡常数K_。(4)若在(3)的实验中，30 min时开始升温，36 min时达到平衡，测得NO的转化率变为50%，则该反应的H_0(填“”“”或“”)，判断的理由是_。(5)若科学家在30 min后改变了某一条件，反应进行到40 min时达到平衡，浓度分别为c(NO)0.032 molL1，c(N2)0.034 molL1，c(CO2)0.017 molL1，则改变的条件可能是_，判断的依据是_。解析：(1)加热正、逆反应速率都增大，故采用加热提高反应速率可行；催化剂能够加快反应速率，使用催化剂提高反应速率可行；该反应反应前后气体体积相等，加压平衡不移动，使用加压提高NO转化率不可行；分离出生成物平衡正向移动，使CO2转化成干冰从体系用脱离，提高NO的转化率可行。(2)化学平衡常数K。(3)K。(4)原平衡中NO的转化率为100%60%，升温后NO的转化率变为50%，说明升高温度平衡逆向移动，正反应放热，H0。(5)影响平衡移动的因素有温度、浓度、压强，改变了某一条件，达新的平衡时，c(NO)和c(CO2)减小，c(N2)增大，只能是分离出部分CO2，因为降温时反应正向移动，生成物浓度都增大，加压平衡不移动，各组分浓度都增大，而分离出部分CO2，平衡正向移动，才会导致c(NO)和c(CO2)减小，c(N2)增大。答案：(1)(2)K(3)(4)升温后NO的转化率减小，说明升温平衡逆向移动，正反应放热(5)分离出部分二氧化碳因为降温时反应正向移动，生成物浓度都增大，加压平衡不移动，各组分浓度都增大，只能是分离出部分二氧化碳，平衡正向移动，才会导致c(NO)和c(CO2)减小，c(N2)增大1下列关于平衡常数K的说法中，正确的是()平衡常数K只与反应本身及温度有关改变反应物浓度或生成物浓度都会改变平衡常数K加入催化剂不改变平衡常数K平衡常数K只与温度有关，与反应的本身及浓度、压强无关ABC D解析：选D平衡常数K是一个温度常数，只与反应本身及温度有关，催化剂不能改变化学平衡，故加入催化剂不改变平衡常数K。2可逆反应：C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)在t 下达到平衡，其平衡常数可表示为()AK BKCK DK解析：选DC是固体，它的浓度视为“1”，在平衡常数表达式中不出现。3在一定条件下，有下列分子数之比相同的可逆反应，其平衡常数K值分别是H2F22HFK1047H2Cl22HClK1017H2Br22HBrK109H2I22HIK1比较K值大小，可知各反应的正反应进行的程度由大到小的顺序是()A BC D无法确定解析：选A化学平衡常数越大，表示该反应的正反应进行的程度越大，故A正确。 4对于可逆反应：C(s)CO2(g)2CO(g)，在一定温度下其平衡常数为K。下列条件的变化中，能使K值发生变化的是()A将C(s)的表面积增大 B增大体系的压强C升高体系的温度 D使用合适的催化剂解析：选C化学平衡常数只受温度的影响，温度变化，K值才发生变化；平衡常数的大小与浓度、压强以及是否使用催化剂无关。5某温度下气体反应达到化学平衡，平衡常数K，恒容时，若温度适当降低，F的浓度增加。下列说法中正确的是()A增大c(A)、c(B)，K增大B降低温度，正反应速率增大C该反应的焓变为负值D该反应的化学方程式为2E(g)F(g)A(g)2B(g)解析：选DA项，平衡常数K只随温度变化，不随浓度变化，故不正确；B项，降低温度，正、逆反应速率均减小，不正确；C项，降温，F浓度增大，表明平衡逆向移动，正反应是吸热反应，则焓变为正值，不正确；D项，根据化学平衡常数表达式可知A、B是生成物，E、F为反应物，且对应指数为其化学方程式前的计量数，正确。6将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：NH4I(s)NH3(g)HI(g)；2HI(g)H2(g)I2(g)。达到平衡时，c(H2)0.5 molL1，c(HI)4 molL1，则此温度下反应的平衡常数为()A9 B16C20 D25解析：选C由H2和HI的平衡浓度可推算出反应生成的HI和NH3的浓度都为0.5 molL124 molL15 molL1，由于NH3没有转化，其平衡浓度仍为5 molL1，而HI的平衡浓度由题意可知为4 molL1，则的平衡常数K1c(NH3)c(HI)5420。7高温、催化剂条件下，某反应达到平衡，平衡常数K。恒容时，温度升高，H2浓度减小。下列说法正确的是()A该反应的焓变为正值B恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小C升高温度，逆反应速率减小D该反应的化学方程式为COH2OCO2H2解析：选A因为该可逆反应的化学平衡常数K，可得出该反应的化学方程式为CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，D项错误；由于恒容时，温度升高，氢气浓度减小，说明平衡向正反应方向移动，故正反应为吸热反应，即焓变为正值，A项正确；该反应为反应前后气体分子数不变的反应，恒温恒容下，如充入稀有气体使压强增大，H2浓度不变，B项错误；升高温度，正、逆反应速率都增大，C项错误。8已知反应A(g)B(g)C(g)D(g)的平衡常数K值与温度的关系如表所示。830 时，向一个2 L的密闭容器中充入0.20 mol A和0.20 mol B,10 s时达到平衡。下列说法不正确的是()温度/7008301 200K值1.71.00.4A达到平衡后，B的转化率为50%B增大压强，正、逆反应速率均加快C该反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动D反应初始至平衡，A的平均反应速率v(A)0.005 molL1s1解析：选C设平衡时B减少的物质的量浓度为x molL1，则： A(g)B(g)C(g)D(g)开始/(molL1)0.10.10 0变化/(molL1)xx x x平衡/(molL1)0.1x 0.1xx x故K1.0，解得x0.05，则平衡时B的转化率100%50%，A项正确；增大压强，正、逆反应速率都增大，B项正确；由表中数据可知，温度越高，平衡常数越小，说明升温平衡向逆反应方向移动，故正反应是放热反应，C项错误；反应初始至平衡，v(A)0.005 molL1s1，D项正确。9某校课外活动小组利用NO2与N2O4的反应来探究温度对化学平衡的影响。已知：2NO2(g)N2O4(g)H(298 K)52.7 kJmol1(1)该化学反应的平衡常数表达式为_。(2)该小组的同学取了两个水槽A和B，分别加入相同浓度的NO2与N2O4的混合气体，中间用夹子夹紧，并将A和B浸入到已盛有水的两个水槽中(如下图所示)，然后分别向两个水槽中加入浓硫酸和NH4NO3固体。请回答：A中的现象为_。由上述实验现象可知，降低温度，该反应化学平衡向_(填“正”或“逆”)反应方向移动。升高温度，该反应的化学平衡常数将_(填“增大”“减小”或“不变”)。解析：(1)平衡常数表达式Kc(N2O4)/c2(NO2)。(2)浓硫酸稀释时放出热量，导致溶液的温度升高，硝酸铵溶解时吸收热量，导致溶液的温度降低，反应2NO2(g)N2O4(g)是放热反应，A所在的水槽中，升高温度，平衡向逆反应方向移动，NO2气体浓度增大，气体颜色加深，降低温度，平衡向正反应方向移动，NO2浓度降低，气体颜色变浅 。由知，降低温度，平衡向正反应方向移动。升高温度，平衡向逆反应方向移动，化学平衡常数减小。答案：(1)Kc(N2O4)/c2(NO2)(2)A中气体的颜色加深正减小10在一定温度下，发生反应：Fe2O3(s)3CO(g)2Fe(s)3CO2(g)。已知该反应在不同温度下的平衡常数如下表：温度/1 0001 1501 300平衡常数64.050.742.9请回答下列问题：(1)该反应的平衡常数表达式K_，H_0(填“”“”或“”)。(2)在一个容积为10 L的密闭容器中，1 000 时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol，反应经过10 min后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率v(CO2)_，CO的平衡转化率为_。(3)1 000 时，在(2)的平衡体系中，各加0.5 mol CO和0.5 mol CO2，v正_v逆(填“”“”或“”)，平衡向_移动(填“正向”“逆向”或“不”)。解析：(1)反应Fe2O3(s)3CO(g)2Fe(s)3CO2(g)的平衡常数K，由表中数据可知，温度越高平衡常数越小，故升高温度平衡向逆反应移动，正反应为放热反应，H0。(2)设平衡时CO的物质的量变化为n mol，则Fe2O3(s)3CO(g)2Fe(s)3CO2(g)开始(mol)：11变化(mol)：n1n平衡(mol)：1n 1n 所以64，解得n0.6，所以v(CO2)0.006 molL1min1，CO的平衡转化率为100%60%。(3)1 000 时，在(2)的平衡体系中，各加0.5 mol CO和0.5 mol CO2，CO的浓度为0.09 molL1，CO2的浓度为0.21 molL1，此时Qc64，平衡向正反应方向移动，v正v逆。答案：(1)c3(CO2)/c3(CO)(2)0.006 molL1min160%(3)正向1当把晶体N2O4放入密闭容器中汽化，并建立了N2O42NO2平衡后，保持温度不变，再通入若干N2O4气体，待反应达到新的平衡时，则新平衡与旧平衡相比，其值()A变大 B不变C变小 D无法确定解析：选BK，温度不变，K不变。2已知下列反应的平衡常数：H2(g)S(s)H2S(g)，K1；S(s)O2(g)SO2(g)，K2；则反应H2(g)SO2(g)O2(g)H2S(g)的平衡常数是()AK1K2 BK1K2CK1K2 D.解析：选DK1，K2第三个反应的平衡常数K3K1。3已知反应：CO(g)CuO(s)CO2(g)Cu(s)和反应：H2(g)CuO(s)Cu(s)H2O(g)在相同的某温度下的平衡常数分别为K1和K2，该温度下反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)的平衡常数为K。则下列说法正确的是()A反应的平衡常数K1B反应的平衡常数KC对于反应，恒容时，温度升高，H2浓度减小，则该反应的H0D对于反应，恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小解析：选BA项，固体物质不列入平衡常数表达式，反应的平衡常数K1c(CO2)/c(CO)，错误；B项，反应的平衡常数K1c(CO2)/c(CO)，反应的平衡常数K2c(H2O)/c(H2)，反应的平衡常数K3c(CO2)c(H2)/c(CO)c(H2O)K1/K2，正确；C项，对于反应温度升高，H2浓度减小，说明平衡逆向移动，该反应的H0，错误；D项，反应恒温恒容下，增大压强，H2浓度可能增大、不变或减小，错误。4汽车尾气净化中的一个反应如下：NO(g)CO(g)N2(g)CO2(g)H373.4 kJmol1在恒容的密闭容器中，反应达到平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是()解析：选C该反应为气体体积减小的放热反应，升高温度，平衡逆向移动，生成物浓度减小，反应物浓度增大，平衡常数减小，A项错误；同理，升高温度，平衡逆向移动，CO的转化率减小，B项错误；平衡常数只与温度有关，与物质的量无关，C项正确；增加N2的物质的量，平衡逆向移动，NO的转化率减小，D项错误。5工业上常利用CO与SO2反应生成固态S单质和CO2，从而消除这两种气体对大气的污染：2CO(g)SO2(g)2CO2(g)S(s)Ha kJmol1(a0)，下列叙述正确的是()A该反应的平衡常数表达式为KB若反应开始时投入2 mol CO，则达平衡时，放出热量为a kJC增大压强或升高温度都可以加快化学反应速率并提高SO2的转化率D若单位时间内生成2 mol CO2的同时，消耗1 mol SO2，则说明反应达到平衡状态解析：选AA项，由化学方程式知Kc2(CO2)/c2(CO)c(SO2)，正确；B项，由于该反应是可逆反应，反应物不能完全转化为生成物，因此若反应开始时投入2 mol CO，则达平衡时，放出热量小于a kJ，错误；C项，增大压强或升高温度都可以加快化学反应速率，由于该反应的正反应是气体体积减小的放热反应，增大压强，平衡正向移动，可提高SO2的转化率，升高温度，平衡逆向移动，SO2的转化率降低，错误；D项，根据化学方程式，在反应过程中都存在若单位时间内生成2 mol CO2的同时，消耗1 mol SO2，因此不能说明反应达到平衡状态，错误。6某温度下，在一个2 L的密闭容器中，加入4 mol A和2 mol B进行如下反应：3A(g)2B(g)4C(s)2D(g)，反应一段时间后达到平衡，测得生成1.6 mol C，则下列说法正确的是()A该反应的化学平衡常数表达式是KB此时，B的平衡转化率是40%C增大该体系的压强，化学平衡常数增大D增加B，B的平衡转化率增大解析：选BA项，C是固体，浓度视为常数，不能写入平衡常数表达式，错误；B项，B的转化率为1.62/(42)100%40%，正确；C项，化学平衡常数只受温度的影响，温度不变，平衡常数不变，错误；D项，增加B，虽然平衡右移，但B的总量也增加，B的转化率降低，错误。7已知A(g)B(g)C(g)D(g)，反应的平衡常数和温度的关系如下：温度/7008008301 0001 200平衡常数1.71.11.00.60.4830 时，向一个2 L的密闭容器中充入0.2 mol的A和0.8 mol的B，反应初始4 s内A的平均反应速率v(A)0.005 molL1s1。下列说法正确的是()A4 s时c(B)为0.76 molL1B830 达平衡时，A的转化率为80%C反应达平衡后，升高温度，平衡正向移动D1 200 时反应C(g)D(g)A(g)B(g)的平衡常数的值为0.4解析：选BA项，4 s时c(A)v(A)t0.005 molL1s14 s0.02 molL1，则c(B)0.02 molL1，则4 s时c(B)0.02 molL10.38 molL1，错误；B项，设830 时，A的平衡