課時07化學(xué)平衡常數(shù)（精講）-2022-2023學(xué)年高二化學(xué)精講精練（人教選擇性必修1）

第二章化學(xué)反應(yīng)速率與平衡第二節(jié)化學(xué)平衡課時精講07化學(xué)平衡常數(shù)【目標(biāo)導(dǎo)航】1．了解化學(xué)平衡常數(shù)的概念，能正確書寫給定反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式，并能進(jìn)行相應(yīng)的簡單計算。2．了解平衡轉(zhuǎn)化率的含義，能夠進(jìn)行有關(guān)平衡轉(zhuǎn)化率的計算。3．能夠利用化學(xué)平衡常數(shù)判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向?！局R導(dǎo)圖】一、化學(xué)平衡常數(shù)1．定義。在一定溫度下，當(dāng)一個可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時，反應(yīng)產(chǎn)物濃度的冪之積與反應(yīng)物濃度的冪之積的比值，稱為化學(xué)平衡常數(shù)，用K表示。2．表達(dá)式。以化學(xué)反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)為例，K=cp(C)·c3．意義。平衡常數(shù)的大小反映化學(xué)反應(yīng)可能進(jìn)行的程度；平衡常數(shù)的數(shù)值越大，說明正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大。K<10-510-5~105>105反應(yīng)程度很難進(jìn)行可逆反應(yīng)進(jìn)行得較完全4．影響因素(1)內(nèi)因：反應(yīng)物本身的性質(zhì)。(2)外因：反應(yīng)體系的溫度。二、化學(xué)平衡常數(shù)應(yīng)用1．判斷可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度K越大，說明反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大，反之，程度越小，轉(zhuǎn)化率越小。2．判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)若升高溫度，K值增大，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；若升高溫度，K值減小，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。3．判斷可逆反應(yīng)的方向利用平衡常數(shù)可從定量的角度解釋恒溫下濃度、壓強(qiáng)對化學(xué)平衡移動的影響。對于可逆反應(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)系用濃度商Qc=cp(C)當(dāng)Qc=K時，可逆反應(yīng)處于平衡狀態(tài)，v(正)=v(逆)；當(dāng)Qc<K時，可逆反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，v(正)>v(逆)；當(dāng)Qc>K時，可逆反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，v(正)<v(逆)4．計算轉(zhuǎn)化率依據(jù)起始濃度(或平衡濃度)和平衡常數(shù)，可以計算反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，從而判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度。三、化學(xué)平衡的計算模式及解題思路1．化學(xué)平衡計算的基本模式——“三段式法”mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)起始：ab00轉(zhuǎn)化：mx nx px qx平衡：a-mx b-nx px qx(1)轉(zhuǎn)化量與化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)成比例。(2)這里a、b可指物質(zhì)的量、濃度、體積、壓強(qiáng)等。2．解題思路(1)巧設(shè)未知數(shù)具體題目要具體分析，靈活設(shè)立，一般設(shè)某物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量為x。(2)確定三個量根據(jù)反應(yīng)物、生成物及變化量的三者關(guān)系代入未知數(shù)，確定平衡體系中各物質(zhì)的起始量、變化量、平衡量，并按(1)中“模式”列表。(3)解題設(shè)問題明確“始”“變”“平”三個量的具體數(shù)值，再根據(jù)相應(yīng)關(guān)系求平衡時某成分的濃度、反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率等，求出題目答案。3．反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率=反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化濃度(或物質(zhì)的量【小試牛刀】判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(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)從平衡常數(shù)的大小可以推斷一個反應(yīng)的進(jìn)行程度()(3)在任何條件下，化學(xué)平衡常數(shù)都是一個恒定值()(4)兩種物質(zhì)反應(yīng)，不管怎樣書寫化學(xué)方程式，平衡常數(shù)不變()(5)溫度一定時，對于給定的化學(xué)反應(yīng)，正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)()(6)化學(xué)平衡常數(shù)K越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越小()(7)平衡常數(shù)的大小只與溫度有關(guān)，而與濃度、壓強(qiáng)、催化劑等無關(guān)()(8)溫度升高時，反應(yīng)3A(g)+2B(g)4C(s)+2D(g)的平衡常數(shù)一定增大()(9)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)和12N2(g)+32H2(g)NH3(g)的平衡常數(shù)表達(dá)式相同。(10)2NO2(g)N2O4(g)ΔH<0，升高溫度，該反應(yīng)平衡常數(shù)增大【答案】(1)×(2)√(3)×(4)×(5)√(6)×(7)√(8)×(9)×(10)×考點(diǎn)一化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式【例1】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)+1/2O2(g)的平衡常數(shù)K2的值為A．2500 B．100 C．0.02 D．0.001【答案】C【解析】SO2(g)+O2(g)SO3(g)，；SO3(g)SO2(g)+O2(g)，；，C正確?！窘忸}技法】化學(xué)平衡常數(shù)與化學(xué)方程式書寫形式的關(guān)系(1)正、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)計量數(shù)都擴(kuò)大或縮小至原來的n倍，則化學(xué)平衡常數(shù)變?yōu)樵瓉淼膎次冪或eq\f(1,n)次冪。(3)兩方程式相加得到新的化學(xué)方程式，其化學(xué)平衡常數(shù)是兩反應(yīng)平衡常數(shù)的乘積。(4)關(guān)于H2O的濃度問題①稀水溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，雖然H2O參與反應(yīng)，但是H2O只作為溶劑，不能代入平衡常數(shù)表達(dá)式。如NH4Cl＋H2ONH3·H2O＋HCl的平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝eq\f(c(HCl)·c(NH3·H2O),c(NH4Cl))。②H2O的狀態(tài)不是液態(tài)而是氣態(tài)時，則需要代入平衡常數(shù)表達(dá)式。(5)代入平衡常數(shù)表達(dá)式的是平衡濃度，而不是任意時刻的濃度，更不能將物質(zhì)的量代入。(6)同一化學(xué)反應(yīng)，可以用不同的化學(xué)方程式表示，每個化學(xué)方程式都有自己的平衡常數(shù)表達(dá)式及相應(yīng)的平衡常數(shù)。因此，要注意使用與化學(xué)方程式相對應(yīng)的平衡常數(shù)?！緦c(diǎn)訓(xùn)練1】反應(yīng)物和生成物均為氣態(tài)的平衡體系，平衡常數(shù)表達(dá)式為K=c(X)·c2(A．升高溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的變化無法判斷B．增大壓強(qiáng)，W的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小C．該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Z(g)+2W(g)X(g)+2Y(g)D．增大X的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動【答案】D【解析】根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式且所有反應(yīng)物和生成物均為氣態(tài)可知，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Z(g)+2W(g)X(g)+2Y(g)，C項(xiàng)正確；由于無法知道該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)，故升高溫度無法判斷化學(xué)平衡常數(shù)如何變化，A項(xiàng)正確；增大壓強(qiáng)，平衡右移，W的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，B項(xiàng)正確；增大X的濃度，平衡逆向移動，D項(xiàng)錯誤?？键c(diǎn)二化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用【例2】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【答案】C【解析】化學(xué)平衡常數(shù)K與化學(xué)反應(yīng)本身及溫度有關(guān)，加入催化劑、改變反應(yīng)物濃度等均不能改變平衡常數(shù)K；平衡常數(shù)K越大，反應(yīng)正向進(jìn)行的程度越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大，故選C?！窘忸}技法】(1)指定化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與反應(yīng)物或生成物的濃度無關(guān)。(2)反應(yīng)物或生成物中有固體或純液體存在時，由于其濃度可看作常數(shù)而不寫入表達(dá)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)，與反應(yīng)方程式的書寫有關(guān)?！緦c(diǎn)訓(xùn)練2】在25℃時，密閉容器中X、Y、Z三種氣體的初始濃度和平衡濃度如下表：物質(zhì)XYZ初始濃度/mol·L-10.10.20平衡濃度/mol·L-10.050.050.1下列說法錯誤的是()A．反應(yīng)達(dá)到平衡時，X的轉(zhuǎn)化率為50%B．反應(yīng)可表示為X+3Y2Z，其平衡常數(shù)為1600C．增大壓強(qiáng)使平衡向生成Z的方向移動，平衡常數(shù)增大D．改變溫度可以改變此反應(yīng)的平衡常數(shù)【答案】C【解析】X、Y減小的物質(zhì)的量濃度分別為0.05mol·L-1、0.15mol·L-1，Z增大的物質(zhì)的量濃度為0.1mol·L-1，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為X+3Y2Z。X的轉(zhuǎn)化率為50%；平衡常數(shù)K=0.120.考點(diǎn)三有關(guān)化學(xué)平衡的計算【例3】已知可逆反應(yīng)：M(g)＋N(g)P(g)＋Q(g)ΔH>0，請回答下列問題：(1)在某溫度下，反應(yīng)物的起始濃度分別為：c(M)＝1mol·L－1，c(N)＝2.4mol·L－1。達(dá)到平衡后，M的轉(zhuǎn)化率為60%，此時N的轉(zhuǎn)化率為________；(2)若反應(yīng)溫度升高，M的轉(zhuǎn)化率________(填“增大”、“減小”或“不變”)；(3)若反應(yīng)溫度不變，反應(yīng)物的起始濃度分別為：c(M)＝4mol·L－1，c(N)＝amol·L－1；達(dá)到平衡后，c(P)＝2mol·L－1，a＝________。(4)若反應(yīng)溫度不變，反應(yīng)物的起始濃度為：c(M)＝c(N)＝bmol·L－1，達(dá)到平衡后，M的轉(zhuǎn)化率為________?！敬鸢浮?1)25%(2)增大(3)6(4)41.4%【解析】M(g)＋N(g)P(g)＋Q(g)eq\a\vs4\al(起始濃度,mol·L－1)12.400eq\a\vs4\al(轉(zhuǎn)化濃度,mol·L－1)1×60%1×60%1×60%1×60%eq\a\vs4\al(平衡濃度,mol·L－1)0.41.80.60.6N的轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.6mol·L－1,2.4mol·L－1)×100%＝25%(2)由于該反應(yīng)正反應(yīng)吸熱，溫度升高，K增大，平衡右移，則M的轉(zhuǎn)化率增大(3)溫度不變，平衡常數(shù)不變，K＝eq\f(0.6×0.6,0.4×1.8)＝＝eq\f(1,2)，a＝6(4)根據(jù)(3)的結(jié)果，設(shè)M的轉(zhuǎn)化率為x，則K＝＝eq\f(1,2)，則eq\f(x,1－x)＝eq\r(\f(1,2))，x＝41.4%?！窘忸}技法】如可逆反應(yīng)：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在體積為V的恒容密閉容器中，反應(yīng)物A、B的初始加入量分別為amol、bmol，達(dá)到化學(xué)平衡時，設(shè)A物質(zhì)轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為mxmol。(1)模式mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始量/molab00轉(zhuǎn)化量/molmxnxpxqx平衡量/mola－mxb－nxpxqx對于反應(yīng)物：n(平)＝n(始)－n(轉(zhuǎn))對于生成物：n(平)＝n(始)＋n(轉(zhuǎn))則有①平衡常數(shù)K＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(px,V)))p·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(qx,V)))q,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(a－mx,V)))m·\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(b－nx,V)))n)。②平衡時A的物質(zhì)的量濃度：c(A)＝eq\f(a－mx,V)mol·L－1。③平衡時A的轉(zhuǎn)化率：α＝eq\f(mx,a)×100%，A、B的轉(zhuǎn)化率之比為α(A)∶α(B)＝eq\f(mx,a)∶eq\f(nx,b)。④平衡時A的體積分?jǐn)?shù)：φ(A)＝×100%。⑤平衡時和開始時的壓強(qiáng)比：比eq\f(p平,p始)＝eq\f(n平,n始)＝(a-mx)+(b⑥混合氣體的密度：eq\x\to(ρ)(混)＝eq\f(m,V)＝(g·L－1)(T、V不變時，eq\x\to(ρ)不變)⑦平衡時混合氣體的平均摩爾質(zhì)量：eq\x\to(M)＝eq\f(m,n)＝a·M(A)+b·M(⑧生成物產(chǎn)率＝eq\f(該物質(zhì)實(shí)際產(chǎn)量,該物質(zhì)理論產(chǎn)量)×100%。(2)基本步驟①確定反應(yīng)物和生成物的初始加入量；②確定反應(yīng)過程的轉(zhuǎn)化量(一般設(shè)某物質(zhì)的轉(zhuǎn)化量為x)；③確定平衡量?！緦c(diǎn)訓(xùn)練3】H2S與CO2在高溫下發(fā)生反應(yīng)：H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)在610K時，將0.10molCO2與0.40molH2S充入2．5L的空鋼瓶中，反應(yīng)平衡后水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.02。(1)H2S的平衡轉(zhuǎn)化率α1=%，反應(yīng)平衡常數(shù)K=。

(2)在620K重復(fù)實(shí)驗(yàn)，平衡后水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.03，H2S的轉(zhuǎn)化率α2α1，該反應(yīng)的ΔH0(填“>”、“<”或“=”)

(3)向反應(yīng)器中再分別充入下列氣體，能使H2S轉(zhuǎn)化率增大的是(填字母)

A．H2S B．CO2C．COS D．N2【答案】(1)2.50.00285(2)>>(3)B【解析】H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)初始/mol0.400.1000轉(zhuǎn)化/mol x x x x平衡/mol 0.40-x 0.10-x x x反應(yīng)平衡后水的