22课时3化学平衡常数

1、2-3课时3化学平衡常数知能定位1 .了解化学平衡常数的含义、表达式及影响因素。2 .了解平衡转化率的含义。3 .能够利用化学平衡常数进行简单计算。情景切入.可逆反应在一定条件下不能进行完全，怎样才能定量地描述化学反应的限度呢?自主研习一、化学平衡常数1 .定义在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡状态时，生成物浓度哥之积与反应物浓度哥之积的比值，用符号 k_表示。2 .表达式以化学反应 aa(g)+ bb(g)= cc(g)+ dd(g)为例：k= cc(c)cd(d)(纯固体或溶剂不出现在平衡常数的表达式中)。ca(a)cb(b)3 .意义平衡常数的大小反映化学反应可能进行的程度;衡常数

2、的数值越大，说明 反应可以进行得越彻底。4 .影响因素(1)内因：反应物的本身性质。(2)外因：反应体系的温度。二、平衡转化率1 .定义物质在反应中已转化的量与该物质总量的比值。2 .表达式对于反应aa+bb-cc+dd,反应物 a的平衡转化率为：a (a)=c0(a) c(a) x 100%,式中包_和c (a)分别表示a的初始浓度和 a的平衡浓度。 co(a)3 .影响因素(1)初始浓度和平衡浓度(2)多种反应物参加反应时，提高一种物质的浓度，可以提高其他物质的转化率，而此 物质本身转化率会降低。4 .意义反应的平衡转化率表示在一定温度和一定起始浓度下反应进行的限度。 课堂师生互动知识点1

3、化学平衡常数使用注意事项及应用1 .使用化学平衡常数应注意的问题：(1)化学平衡常数只与温度有关，与反应物和生成物的浓度无关。(2)反应物和生成物中有固体和纯液体存在时，由于其浓度可看做“1”而不代入公式。(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 n2+3h22nh3 k =a 则有1 =a22nh3-n2+3h2 k=1/a1n2+3h2=nh3k，/2 22.化学平衡常数的应用 (1)判断平衡移动方向利用平衡常数可从定量的角度解释恒温下浓度、压强对化学平衡移动的影响。对于可

4、逆反应 ma(g)+ nb(g)= pc(g)+ qd(g)在任意状态下，生成物的浓度和反应物的浓度之间的关系用qc=cp(c)cq(d)m n ,c (a)c (b)表本,qc叫该反应的浓度商，则:当qc=k时，反应处于平衡状态；当qck时，反应向逆反应方向进行。(2)利用k可判断反应的热效应若升高温度，k值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，k值减小，则正反应为放热反应。(3)计算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(k)与浓度商(qc)的表达式一样，但各物质的浓度不一样，k值中各物质的浓度必须是平衡

5、状态下的浓度，而qc值中是任一时刻的浓度。(2)化学平衡常数不表示反应的快慢，即化学反应速率快，k值不一定大。(3)化学平衡常数只与温度有关，加入催化剂不会改变化学平衡常数。考例1写出下表中各反应的平衡常数的表达式。反应kc高温 c(s)+co2(g)=2co(g)出+上2hi(g) feo(s)+co(g) fe(s)+co2(g) agcl(s) ag+(aq)+cl -(aq)解析：对于化学反应 aa+bb=cc+ddk=cc(c)cd(d)其中a、b代表反应物，c、d代表生成物，它们不是固体，也不是纯 ca(a)cb(b)液体，各物质浓度必须是平衡浓度，对于固体或溶剂参加的反应，它们的

6、浓度不列入平衡常数的表达式中。答案： kc=2 c(co2) kc= c2(hi) c(h2)c(i2) kc=2 c(co) kc=c (ag +) c (cl -)变式探究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)+h 20(g),其化学平衡常数 k和温度t的关系如下表：t/c70080083010001200k0.60.91.01.72.6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(选填“吸热”或“放热”)。(3)能判断该反应是否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 (c0)不变c. v 正

7、(h2)= v 逆(h20)d. c (c02)= c (co)(4)某温度下，平衡浓度符合下式：c (co2)- c (h2)= c (co) - c (h20),试判断此时的温度为 c。答案：(1)c(co)c(h2o)c(co2) c(h2)(2)吸热 (3) be (4) 830解析：(1)根据化学平衡常数的表达式，即可写出k的表达式。(2)由化学平衡常数 k和温度t的关系可以看出，温度越高，平衡常数越大，说明反应 混合物中co和水蒸气的浓度越大，即升高温度，有利于向正反应方向进行，则正反应为吸 热反应。(3)化学平衡状态的特征是丫正二丫逆，各组分的浓度保持不变，以此作为依据可判断：容

8、器内的压强不应根据反应前后气体的物质的量是否改变而定。(4)当 e (co 2) - e (h2)= c (co) - e (h2o)时,即 k=1。知识点2化学平衡的计算一一“三段式”分析法1 .模式ma(g)+nb(g)pc(g)+ qd(g)起始量ab00变化量mxnxpxqx平衡量a-mxb-nxpxqx对于反应物：n (平)=n (始)n (变)对于生成物：n (平)=n (始)+ n (变)2 .解题基本思路(1)设未知数：具体数目要具体分析，灵活设立，一般设某物质的转化量为x。(2)确定三个量：根据反应物、生成物及变化量的三者关系代入求出未知数确定平衡体 系中各物质的起始量、变化

9、量、平衡量并按 1中“模式”列表。(3)解答题设问题：明确了 “如、“变”、“平”三个量的具体数值，再根据相应关系求反应物转化率、混合气体的密度、平均相对分子质量等，给出题目答案。3.化学平衡计算中用到的基本关系与定律(1)各物质浓度变化量之比=反应式中的化学计量数比；(2)反应物转化率=其消耗浓度与起始浓度之比。考例2 x、y、z为三种气体，把a mol x和b mol y充入一个密闭容器,2zo达到平衡时，若它们的物质的量满足:a a一bx 100%5b 2a一b) x100%5bc. 2a b) x100%n (x)+ n (y尸 n (z),则 y发生反应：x+2y =的转化率为()5

10、d abx 100%5b解析：设x消耗的量为起始量转化量平衡量/mol/mol/molan (x)a-n (x)n (x),2y b2n (x) b-2n (x)2z 02n (x)2n (x)由于n (x)+n (y)= n (z),所以a-n (x) + b-2n(x) =2n (x),故 n (x)= a-b5(mol)。答案：b变式探究2 已知可逆反应：m(g)+n(g)=a h0,请回答下列问题：(1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为:二 p(g)+q(g)c (m)= 1 mol - l-1,c (n)=2.4 mol l-i5b则 y 的转化率为：2n(x) x 100%= 2

11、ab) x 100% o一，c ( n) =a mol - l-1。达到平衡后，m的转化率为60%,此时n的转化率为(2)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为：c ( m ) =4 mol l-1,;达到平衡后，c (p)=2 mol - l-1, a=;(3)若反应温度不变，反应物的起始浓度为：c (m尸c (n) =b mol l-1,达到平衡后,m的转化率为，解析：(1)m(g)+n(g) - p(g) + q(g)起始浓度(mol/l)1转化浓度(mol/l) 1 x 60%平衡浓度 (mol/l) 0.42.4001 x 60% 1 x 60% 1 x 60%1.80.60.6n的

12、转化率为ofms/l * 100%=25%2.4mol/l(2)温度不变，平衡常数不变，k=0.6 0,62 21=,a=6。0.4 1.8 (4 2) (a 2) 2(3)根据(2)的结果，设m的转化率为x,则k =bx bxb(1 x) b(1 x) 2x 1二,i ,x=41% o1 x . 2答案：(1) 25% (2)增大(3) 6 (4) 41%课后强化作业基础夯实1 .对于可逆反应：c(s)+h2o(g)= co(g)+h2(g),在一定温度下达到平衡时，其平衡常数表 本式正确的是()a.k=c(c)c(h2o)c(co)c(h2)b.k=c(co) c(h2)c(c)c(h2o

13、)c.k=c(h2o)c(co) c(h2)d.k=c(co)c(h2)c(h2o)答案：d解析：平衡常数的表达式中不包括纯液体、固体的浓度。2 . (2011 涿鹿高二检测)已知在 450c时，反应 h2(g)+i2(g) 2hi(g)的化学平衡常数为50,由此推断出在450c时，反应2hi(g) h2(g)+i2(g)的化学平衡常数为()a.50b,0.02c.100d.无法确定答案：b解析：在相同的温度下，两个反应互为逆反应，平衡常数互为倒数，故选bo3 .对于可逆反应：c(s)+co2(g)一 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发生变化的是()a.将c

14、(s)的表面积增大b.增大体系压强c.升高体系温度d.使用合适的催化剂答案：c解析：对于一个给定的可逆反应，其化学平衡常数k的大小仅与温度有关，与其他因素无关。4 .某温度下，对于反应n2(g)+3h 2(g)= 2nh3(g) a h=-92.4 kj/mol。n2 的平衡转化率(”)与体系总压强(p)的关系如图所示。下列说法正确的是()匕ip ,a.将1.0 mol氮气、3.0 mol氢气，置于1 l密闭容器中发生反应，放出的热量为92.4 kjb.平衡状态由a变到b时，平衡常数 k (a) k (b)c.上述反应在达到平衡后，增大压强，h2的转化率提高d.升高温度，平衡向逆反应方向移动，

15、说明逆反应速率增大，正反应速度减小答案：c解析：a项此反应为可逆反应，1.0 mol氮气、3.0 mol氢气在实际过程中不能完全转化，故放出的热量小于 92.4 kj, a错。b项温度不变，改变压强，平衡常数不变，b错。c项由图知，增大压强，平衡向正反应方向移动，h2的转化率提高，c正确。d项升高温度，逆反应速率、正反应速率都增大，d错。5 .下列关于平衡常数的说法正确的是()a.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b.在任何条件下，化学平衡常数是一个恒定值c.对于放热反应，升高温度，k值增大，反应物的转化率增大d.从平衡常数的大小可以推断一个反应进行的程度答案：d解

16、析：a项，在平衡常数表达式中，反应物、生成物的浓度均为平衡浓度；b项，平衡常数与温度有关，温度改变，平衡常数随之改变；c项，对于放热反应，升高温度平衡逆向移动，k值减小，反应物转化率减小。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)+12(g)达到平衡时,c (h2) =0.5 mol l-1, c (hi) =4 mol , l-1,则此 温度下反应的平衡常数为 ()a.9b.16c.20d.25答案：c解析：根据反应：2hi (g) =h2(g)+12(g)消耗的 c (hi) =2c (h2) =1m

17、ol l-1,再结 合反应：nh4l(s) ：nh3(g)+hi(g)知：c(nh3)=c (hi)=1 mol l-1+4 mol l-1=5 mol l-1, 因此该温度下，反应的平衡常数： k=c(nh3)c (hi)=5 mol l-1 x 4 mol l-1=20 mol2 -l-2。7 .一定条件下，合成氨反应呈平衡状态时有平衡常数k的不同表达式：3h2(g)+n2(g) =2nh3(g)k13 1h2(g)+n2(g)= nh 3(g) k24 2h2(g)+ 1 n2(g)= 2nh3(g)k35 3则k1、k2、k3的关系为()a. k 1=k2=k3b. ki=(k2)2=

18、(k3) 3c.( k1) 6=(k2) 3=(k3) 2d.无法确定答案：b8.如图表示反应 x(g) = 4y(g)+z(g) ah答案：c解析：a h=-373.4 kj mol-1,温度升高，平衡向逆反应方向移动，k值减小，co的转化率降低，故a、b错；k只与温度有关，c项正确；d项增大n2的物质的量平衡左移， 则no的转化率降低，故 d错。4 .取1 mol a和a mol b使其发生反应 a(g)+ab(g)= bc(g),当反应达到平衡时，a的转化率为50%,在同温、同压下测得混合气体的密度是原来的4倍，则a、b可能是()3a.a=1 , b=4b.a=3, b=3c.a=2,

19、b=3d.a=3, b=2答案：d解析：由于是同温、同压下的气体反应，密度改变可推容积改变。p= m在同温、同压v下，反应前和反应后混合气体的密度比为：-a=v2,气体体积比等于物质的量比，可推p2 v1出=n2 ,求出反应达到平衡时混合气体的物质的量，代入上式可建立关系式，再讨 2 ni论可得答案。a(g) + ab(g) =bc(g)起始量：1 mola mol0 mol转化量：0.5 mol0.5a mol0.5b mol平衡量：0.5 mol(a-0.5a) mol0.5b molni=(1+ a) moln2=0.5 mol+( a-0.5a) mol+0.5 b mol=(0.5+

20、0.5 a+0.5b) moln2 (0.5 0.5a 0.5b)13一=n1(1 a)mol2 4则 0.5 05a 65b = 3 ,整理得： 1 a 42b=1 + a,用各选项数据代入，只有 a=3, b=2符合。5 .反应2a(g)- b(g)+ xc(g)在一定条件下达到平衡后，容器内的压强较反应前增大了p, a的转化率也为p,则化学计量数乂为()a.1b.2c.3d.4答案：c解析：设反应前a的物质的量为2 mol。2a(g)= b(g) + xc(g)起始量：2 mol0 mol 0 mol转化量：2xp mol1 xp mol xx p mol平衡量：(2-2 x p) mo

21、l 1 x p mol xx p mol平衡时混合气体总物质的量为：2 2-2 x p) mol+1 x p mol+x x p mol= 2+(x-1)xp mol根据气体的压强比等于气体的物质的量之比，得：2 (x 1) pmol = (1 p)2mol1解得：x=36 .在一定条件下，发生反应x (g) +3y(g) 2z(g)。当反应达到平衡时，有 37.5%的y转化为 乙 有25%的x转化为z,则反应起始时，充入容器中的n (x): n (y)为()a.1:3b.3:1c.3:2d.1:2答案：d解析：平衡时，转化的x与丫的物质的量之比等于化学方程式中相应的化学计量数之比， 即1:3

22、,所以起始时，n (x): n (y)=1/25%:3/37.5%=1:2 。7 .在某温度下，将氢气和碘蒸气各 0.1 mol的气态混合物充入10 l的密闭容器中，充分反应, 达到平衡后，测得c(h2)=0.008 mol l-1。(1)求该反应的平衡常数。(2)在上述温度下，该容器中若通入氢气和碘蒸气各0.30 mol 。试求达到化学平衡时各物质的浓度。答案：(1) 0.25 (2) c (h2)= c (12)=0.024 mol l-1, c (hi) =0.012 mol l-1。解析：要求平衡常数，先要求出平衡时各物质的浓度；求出平衡常数后，在同温下利用公式可以求消耗浓度，再求平衡浓度。解：(1)依题意知，h2(g)+i2(g)-2hi(g)起始浓度(mol l-1)0.010 0.0100转化浓度(mol l-1)0.002 0.0020.004平衡浓度(mol l-1)0.008 0.0080.0041- k=c2(hi)/ c (h2) - c (12)=(0.004) 2/0.008x 0.008=0.25(2)设反应中转化(或消耗)了 x mol -