高中化学化学反应原理学案221化学平衡常数

第2节化学反应的限度第1课时化学平衡常数[学习目标定位]1.知道化学平衡常数的含义，会根据化学反应书写化学平衡常数表达式，知道化学平衡常数的影响因素。2.能根据化学平衡常数表示的意义，判断反应进行的程度和方向。一化学平衡常数的概念及其表达式1．二氧化氮、四氧化二氮的相互转化是一个可逆反应：2NO2(g)N2O4(g)，在298K，如果用不同起始浓度的二氧化氮或四氧化二氮进行反应，平衡后得到以下实验数据。(1)请根据表中已知数据填写空格：初始浓度/mol·L－1平衡浓度/mol·L－1平衡浓度关系c0(NO2)c0(N2O4)[NO2][N2O4]eq\f([N2O4],[NO2])eq\f([N2O4],[NO2]2)2.00×10－206.32×10－36.84×10－33.00×10－208.00×10－31.10×10－202.00×10－29.46×10－31.52×10－200.1002.28×10－28.86×10－2(2)化学平衡常数①概念：在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡状态时，_______________________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K表示)。②表达式：对于一般的可逆反应，aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，当在一定温度下达到平衡时，K＝________________。2．下表为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的平衡常数与温度的关系：T/K373473573673773K/mol－2·L23.35×1091.00×1072.45×1051.88×1042.99×103由上表数据分析可知：(1)温度升高，K值减小，则正反应为________(填“吸热”或“放热”，下同)反应。(2)温度升高，K值增大，则正反应为________反应。1.化学平衡常数表达式的书写(1)在平衡常数表达式中，液态水的浓度、固体物质的浓度不写。例如：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)K＝________；FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)K＝________；I2(aq)＋I－(aq)Ieq\o\al(－,3)(aq)K＝________。(2)化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。例如：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的平衡常数为K1，eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)NH3(g)的平衡常数为K2，NH3(g)eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)的平衡常数为K3。写出K1和K2的关系式：________；写出K2和K3的关系式：________；写出K1和K3的关系式：________。2．化学平衡常数的影响因素化学平衡常数只与________有关，与反应物或生成物的浓度无关。1．对于反应3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)的平衡常数，下列说法正确的是()A．K＝eq\f([H2]4[Fe3O4],[Fe]3[H2O]4)B．K＝eq\f([H2]4,[H2O]4)C．增大c(H2O)或减小c(H2)，会使该反应平衡常数减小D．改变反应的温度，平衡常数不一定变化2．某温度下，可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)的平衡常数为K，下列对K的说法正确的是()A．K值越大，表明该反应越有利于C的生成，反应物的转化率越大B．若缩小反应器的容积，能使平衡正向移动，则K增大C．温度越高，K一定越大D．如果m＋n＝p，则K＝1二化学平衡常数的意义及其应用1．下表为298K时，卤化氢生成反应的平衡常数：化学方程式平衡常数KF2＋H22HF6.5×1095Cl2＋H22HCl2.57×1033Br2＋H22HBr1.91×1019I2＋H22HI8.67×102请比较表中K值的相对大小，说明平衡常数的意义：(1)平衡常数的大小反映了化学反应进行的________(也叫________________)。K值越大，表示反应进行得越________，反应物转化率越____；K值越小，表示反应进行得越____________，反应物转化率越____。(2)判断正在进行的可逆反应是否平衡及反应向何方向进行：对于可逆反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，在一定温度下的任意时刻，反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系：Q＝eq\f(ccCcdD,caAcbB)，称为该反应的浓度商。Q<K，反应向__________________进行；Q＝K，反应处于平衡状态；Q>K，反应向________________进行。2．对反应N2(g)＋O2(g)2NO(g)，若298K时，K＝1×10－30，保持温度不变，测得反应进行的某一时刻，N2、O2、NO浓度分别为10mol·L－1、10mol·L－1、1×10－5mol·L－1，此时该反应____(填“已”或“未”)达到平衡状态，若要达到平衡，反应应向____(填“正”或“逆”)反应方向进行。解析Q＝eq\f(10－5mol·L－12,10mol·L－1×10mol·L－1)＝1×10－12，Q≠K未达到平衡状态；Q>K，此时生成物的浓度大于平衡时生成物的浓度，反应应向逆反应方向进行。化学平衡常数的应用(1)K值的大小可反映化学反应进行的________________。(2)比较Q和K的大小，可判断________________________。(3)根据K值随温度变化规律，可判断可逆反应的反应热。3．某温度下反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)的平衡常数K＝57.0，现向此温度下的真空容器中充入0.2mol·L－1H2(g)、0.5mol·L－1I2(g)及0.3mol·L－1HI(g)，则下列说法中正确的是()A．反应正好达到平衡B．反应向左进行C．反应向某方向进行一段时间后K<57.0D．反应向某方向进行一段时间后[H2]<0.2mol·L－14．煤化工中常需研究不同温度下的平衡常数、投料比及产率等问题。已知：CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)的平衡常数随温度的变化如下表：温度/℃4005008301000平衡常数K10910.6试回答下列问题：(1)该反应的化学平衡常数表达式为K＝______________________________________。(2)上述正向反应是______(填“放热”或“吸热”)反应。(3)在830℃发生上述反应，按下表中的物质的量投入容积为1L的恒容反应器，其中在向正反应方向进行的有________(选填“A”“B”“C”或“D”)。ABCDn(CO2)3101n(H2)2101n(CO)1230.5n(H2O)52321．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2．已知下列反应的平衡常数：①H2(g)＋S(s)H2S(g)K1，②S(s)＋O2(g)SO2(g)K2，则反应③H2(g)＋SO2(g)H2S(g)＋O2(g)的平衡常数K是()A．K1＋K2 B．K1－K2C．K1×K2 D.eq\f(K1,K2)3．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4．在1000K时，已知反应Ni(s)＋H2O(g)NiO(s)＋H2(g)的平衡常数K＝0.059，当水蒸气和氢气的物质的量浓度相等时，此反应()A．已达到平衡状态B．未达到平衡状态，反应正向进行C．未达到平衡状态，反应逆向进行D．无法确定5．在淀粉­KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)＋I－(aq)Ieq\o\al(－,3)(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数K如表所示：T/℃515253550K/L·mol－11100841689533409下列说法正确的是()A．反应I2(aq)＋I－(aq)Ieq\o\al(－,3)(aq)的ΔH>0B．其他条件不变，升高温度，溶液中[Ieq\o\al(－,3)]减小C．该反应的平衡常数表达式为K＝eq\f([I2][I－],[I\o\al(－,3)])D．25℃时，向溶液中加入少量KI固体，平衡常数K小于689

答案精析一新知导学1．(1)(从左到右，从上到下)1.081.71×1021.381.72×1021.611.70×1023.891.70×102(2)①生成物浓度以化学计量数为指数的幂的乘积与反应物浓度以化学计量数为指数的幂的乘积②eq\f([C]c[D]d,[A]a[B]b)2．(1)放热(2)吸热归纳总结1．(1)eq\f([CO][H2],[H2O])eq\f([CO2],[CO])eq\f([I\o\al(－,3)],[I2][I－])(2)K1＝K22K2·K3＝1K1·K23＝12．温度活学活用1．B2．A[K越大，该反应正向进行的程度越大，反应物的转化率越大，A正确；对于一个确定的化学反应，K只是温度的函数，温度一定，K一定，B错误；因该反应的热效应不确定，故C项错误；K＝eq\f([C]p,[A]m[B]n)，故由m＋n＝p，无法判断K的大小。]二新知导学1．(1)程度反应的限度完全大不完全小(2)正反应方向逆反应方向2．未逆归纳总结(1)程度大小(2)反应进行的方向活学活用3．D[Q＝(0.3mol·L－1)2/(0.2mol·L－1×0.5mol·L－1)＝0.9，故Q<K，反应向右进行。]4．(1)eq\f([H2][CO2],[CO][H2O])(2)放热(3)BC解析(1)K＝eq\f([H2][CO2],[CO][H2O])。(2)由表格看出温度越高，K越小，所以正反应为放热反应。(3)A中Q＝eq\f(2×3,1×5)＝1.2>1，反应逆向进行；B中Q＝eq\f(1×1,2×2)＝eq\f(1,4)<1，反应正向进行；C中Q＝eq\f(0×0,3×3)＝0<1，反应正向进行；D中Q＝eq\f(1×1,0.5×2)＝1＝K，处于平衡状态。达标检测提升技能1．D2．D[K1＝eq\f([H2S],[H2])，K2＝eq\f([SO2],[O2])，K＝eq\f([O2][H2S],[H2][SO2])，所以K＝eq\f(K1,K2)。]3．C[K只与体系的温度有关，与其他因素无关。]4．C[当水蒸气和氢气浓度相等时，