第3課時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)

1、第三課時(shí)化學(xué)平衡常數(shù)1一定溫度下的可逆反應(yīng)mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)達(dá)平衡后，K。2化學(xué)平衡常數(shù)K只受溫度的影響，與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無(wú)關(guān)。3K值越大，正向反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，反應(yīng)進(jìn)行的越完全，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越高?；瘜W(xué)平衡常數(shù)自學(xué)教材·填要點(diǎn)1概念在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)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)，這個(gè)常數(shù)就是該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)。2表達(dá)式對(duì)于可逆反應(yīng)：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)：K。3特點(diǎn)K只受溫度影響，與反應(yīng)物或生成物的濃度無(wú)關(guān)。師生互動(dòng)·解疑難(1)各物質(zhì)的濃度指平衡時(shí)的物質(zhì)的量濃度，指數(shù)為

2、該物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)。同一化學(xué)反應(yīng)，由于化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)不同，平衡常數(shù)的表達(dá)式不同。(2)反應(yīng)物或生成物中有固體或純液體存在時(shí)，由于其濃度可看做“1”而不代入公式。(3)化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù)。若反應(yīng)方向改變，則平衡常數(shù)改變。若化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)等倍擴(kuò)大或縮小，盡管是同一反應(yīng)，平衡常數(shù)也會(huì)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(yīng)為：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K_。解析：依據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式可書(shū)寫(xiě)平衡常數(shù)K的表達(dá)式。答

3、案：K化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用自學(xué)教材·填要點(diǎn)1判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度K值越大，說(shuō)明平衡體系中生成物所占的比例越大，正向反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，即該反應(yīng)進(jìn)行得越完全，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率越大；反之，就越不完全，轉(zhuǎn)化率就越小。2計(jì)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(jì)算平衡濃度(或起始濃度)，從而計(jì)算反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。3判斷平衡移動(dòng)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(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡移動(dòng)的影響。對(duì)于可逆反應(yīng)mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)在任意狀態(tài)下，生成物的濃度和反應(yīng)物的濃度之間的關(guān)系用Qc(濃度商)表示，則：當(dāng)QcK時(shí)，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；當(dāng)Qc<K時(shí)，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行

4、；當(dāng)Qc>K時(shí)，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行。師生互動(dòng)·解疑難(1)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)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(shí)刻的濃度值。(2)化學(xué)平衡常數(shù)不表示反應(yīng)的快慢，即化學(xué)反應(yīng)速率快，K值不一定大。(3)使用催化劑能改變化學(xué)反應(yīng)速率，但不會(huì)改變平衡常數(shù)。2判斷正誤(正確打“”，錯(cuò)誤打“×”)。()(1)在平衡常數(shù)表達(dá)式中，反應(yīng)物濃度用起始濃度，生成物濃度用平衡濃度。()(2)對(duì)于一個(gè)可逆反應(yīng)，平衡正向移動(dòng)時(shí)，平衡常數(shù)一定增大。()(3)升高溫度，K值增大，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。()(4)平衡常數(shù)的大小只與溫度有關(guān)，而與濃度、壓強(qiáng)、催化劑等無(wú)關(guān)。()(5)從平衡

5、常數(shù)的大小可以推斷一個(gè)反應(yīng)的進(jìn)行程度。()答案：(1)×(2)×(3)×(4)(5)主題1：可逆反應(yīng)：C(s)CO2(g)2CO(g)在一定溫度下的平衡常數(shù)K的表達(dá)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(xué)書(shū)寫(xiě)的不正確，應(yīng)為K丙乙同學(xué)書(shū)寫(xiě)的正確，因?yàn)楣腆w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(dá)式中主題2：影響化學(xué)平衡常數(shù)的因素有哪些？甲化學(xué)平衡常數(shù)K只與體系的溫度有關(guān)，與反應(yīng)物、生成物的起始濃度無(wú)關(guān)，只要溫度不變、K值不變乙升高溫度，吸熱反應(yīng)的K值增大，放熱反應(yīng)的K值減小丙使用催化劑，能加快化學(xué)反應(yīng)速率，但K值不變化學(xué)平衡常數(shù)及其應(yīng)用利用平衡常數(shù)

6、K判斷反應(yīng)熱效應(yīng)的方法1(2011·廈門(mén)模擬)I2在KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)I(aq)I(aq)。測(cè)得不同溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)如下表：t/515253550K1 100841680533409下列說(shuō)法正確的是()A反應(yīng)I2(aq)I(aq)I(aq)的H>0B利用該反應(yīng)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(dòng)D25時(shí)，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(shí)，平衡常數(shù)減小，說(shuō)明升溫平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，則逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，H<0，A錯(cuò)；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(duì)；向平衡體系中加入苯，I2能溶于苯，c(I2)減小，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，C錯(cuò)；25時(shí)，向溶液中加入少量KI固體，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但由于溫度不變，平衡常數(shù)不變，D錯(cuò)。答案：B平衡常數(shù)與轉(zhuǎn)化率的相關(guān)計(jì)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(yīng)器，發(fā)生反應(yīng)：CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g)，某溫度下反應(yīng)達(dá)平衡，平衡常數(shù)K27，此時(shí)測(cè)得CO的物質(zhì)的量為0.10 mol，求CH4的平衡轉(zhuǎn)化率(計(jì)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(dá)式的各濃度一定是某一溫度下各反應(yīng)物和生成物的平衡濃度。(2)轉(zhuǎn)化率計(jì)算的三個(gè)公式：轉(zhuǎn)化率×100%；轉(zhuǎn)化率×100%；轉(zhuǎn)化率×100%。隨堂基礎(chǔ)鞏固1(2011·濟(jì)南模擬)下列關(guān)于平衡常數(shù)的說(shuō)法中，正確的是()A在平衡常數(shù)表達(dá)式中，反應(yīng)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(xué)平衡常數(shù)較大的可逆反應(yīng)，所有反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率一定大C可以用化學(xué)平衡常數(shù)來(lái)定量描

9、述化學(xué)反應(yīng)的限度D平衡常數(shù)的大小與溫度、濃度、壓強(qiáng)、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(cuò)誤；其大小可以描述反應(yīng)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(cuò)誤。答案：C5寫(xiě)出下列各反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)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(yīng)物或生成物中有固體或純液體時(shí)，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(shí)跟蹤訓(xùn)練(時(shí)間45分鐘滿(mǎn)

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(yīng)的平衡常數(shù)為K，下列說(shuō)法不正確的是()AK越大，達(dá)到平衡時(shí)反應(yīng)進(jìn)行得程度越大BK越大，達(dá)到平衡時(shí)反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大CK隨反應(yīng)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(yīng)物濃度的大小無(wú)關(guān)。K值越大，反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大。答案：C2對(duì)于可逆反應(yīng)：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(qiáng)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(qiáng)，是

11、否使用催化劑無(wú)關(guān)。4(2012·金麗衢十二校聯(lián)考)高溫、催化劑條件下，某反應(yīng)達(dá)到平衡，平衡常數(shù)K。恒容時(shí)，溫度升高，H2濃度減小。下列說(shuō)法正確的是()A該反應(yīng)的焓變?yōu)檎礏恒溫恒容下，增大壓強(qiáng)，H2濃度一定減小C升高溫度，逆反應(yīng)速率減小D該反應(yīng)的化學(xué)方程式為COH2OCO2H2解析：因?yàn)樵摽赡娣磻?yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K，可得出該反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，D項(xiàng)錯(cuò)誤；由于恒容時(shí)，溫度升高，氫氣濃度減小，說(shuō)明平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，即焓變?yōu)檎?，A項(xiàng)正確；該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變的反應(yīng)，恒溫恒容下，如充入惰性氣體使壓強(qiáng)增大，H2濃度不

12、變，B項(xiàng)錯(cuò)誤；升高溫度，正、逆反應(yīng)速率都增大，C項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：A5雙選題放熱反應(yīng)CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)在溫度t1時(shí)達(dá)到平衡，c1(CO)c1(H2O)1.0 mol·L1，其平衡常數(shù)為K1。升高反應(yīng)體系的溫度至t2時(shí)，反應(yīng)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(xué)表達(dá)式中的分子、分母的濃度單位可以消去，故本反應(yīng)中K的單位為1，A錯(cuò)誤；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡左移，K值減小，即K2<K

13、1，B正確；該反應(yīng)是等物質(zhì)的量的CO和H2O(g)的反應(yīng)；無(wú)論溫度升降，壓強(qiáng)如何變化，c(CO)c(H2O)，C項(xiàng)正確；升高溫度，平衡左移，因此，c2(CO)>c1(CO)，D錯(cuò)誤。答案：BC6雙選題(2012·合肥質(zhì)量檢測(cè))COCl2俗稱(chēng)光氣，是有毒氣體。在一定條件下，可發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為：COCl2(g)CO(g)Cl2(g)；H<0下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A在一定條件下，使用催化劑能加快反應(yīng)速率并提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率B當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，恒溫恒壓條件下通入Ar，能提高COCl2的轉(zhuǎn)化率C單位時(shí)間內(nèi)生成CO和Cl2的物質(zhì)的量之比為11時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)D平衡時(shí)，其他條件

14、不變，升高溫度可使該反應(yīng)的平衡常數(shù)減小解析：使用催化劑可以加快反應(yīng)速率但是不能提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率，A錯(cuò)；恒溫恒壓下充入氬氣，相當(dāng)于減壓，反應(yīng)正向移動(dòng)，可以提高反應(yīng)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(yīng)速率，不能作為是否達(dá)到平衡的判斷依據(jù)，C錯(cuò)；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫平衡逆向移動(dòng)，平衡常數(shù)減小。答案：BD7(2012·洛陽(yáng)模擬)在1 100時(shí)，一定容積的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：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(yīng)的說(shuō)法正確的是()A達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，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(guò)量FeOC若容器內(nèi)壓強(qiáng)不隨時(shí)間變化，則可以判斷該反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)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(shí)反應(yīng)的平衡常數(shù)K0.263，故達(dá)到平衡時(shí)，若c(CO)0.100 mol/L，則c(CO2)0.0263 mol/L；加入FeO對(duì)平衡移動(dòng)無(wú)影響，B錯(cuò)誤；因反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量不變，故反應(yīng)過(guò)程中，容器內(nèi)壓強(qiáng)始終保持不變，C錯(cuò)誤；根據(jù)熱化學(xué)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(cè))乙醇是重要的化工產(chǎn)品和液體燃料，可以利用下列反應(yīng)制取乙醇：2CO2(g)6H2(g)CH3CH2OH(g)3H2O(g)298 K時(shí)，K12.95×10112CO(g)4H2(g)CH3CH2OH(g)H2O(g)298 K時(shí)，K21.71×1022(1)寫(xiě)出反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K_。(2)條件相同時(shí)，反應(yīng)與反應(yīng)相比，轉(zhuǎn)化程度更大的是_。以CO2為原料合成乙醇的優(yōu)點(diǎn)是_(寫(xiě)出一點(diǎn)即可)。(3)在一定壓強(qiáng)下，測(cè)得反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)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(duì)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(yīng)的K；(2)因K21.71×1022>K12.95×1011，由平衡常數(shù)的意義知反應(yīng)進(jìn)行的更徹底，轉(zhuǎn)化率更高；反應(yīng)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(shí)，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(shí)，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(yīng)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(yīng)COH2O(g)CO2H2，達(dá)到平衡時(shí)，K，K是常數(shù)，只與溫度有關(guān)，與濃度無(wú)關(guān)。(1)830 K時(shí)，若起始時(shí)：c(CO)2 mol/L，c(H2O)3 mol/L，平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為60%，水蒸氣的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)；K值為_(kāi)。(2)830 K時(shí)，若只將起始時(shí)，c(H2O)改為6 mol/L，則水蒸氣的轉(zhuǎn)化率為_(kāi)。(3)若830 K時(shí)，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(dāng)ab時(shí)，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(shè)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(dāng)ba時(shí)，代入

20、上式，可得a2c。答案：(1)40%1(2)25%(3)12c10(8分)下列反應(yīng)在210達(dá)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(yīng)的平衡常數(shù)K表達(dá)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(yīng)和反應(yīng)的平衡常數(shù)K表達(dá)式_(填“相同”或“不同”)。(2)降低Cl2的濃度，反應(yīng)的K值_(填“增大”“減小”或“不變”)。(3)要使反應(yīng)和反應(yīng)的K值相等，應(yīng)采取的措施是_。A反應(yīng)同時(shí)升溫B反應(yīng)同時(shí)降溫C反應(yīng)降溫，反應(yīng)維持在210解析：可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡，生成物濃度的計(jì)量數(shù)次冪的乘積與反應(yīng)物濃度的計(jì)量數(shù)次冪的乘積之比為一常