第16講-化學(xué)平衡常數(shù)(學(xué)生版)

第16講第16講化學(xué)平衡常數(shù)知識導(dǎo)航知識導(dǎo)航課前引入在4在457.6℃時，反應(yīng)體系H2(g)+I2(g)2HI(g)總各物質(zhì)的濃度如下表所示：起始濃度/mol?L-1平衡濃度/mol?L-1平衡時c(H2)c(I2)c(HI)c(H2)c(I2)c(HI)c1.197×10-26.944×10-305.617×10-35.936×10-41.270×10-248.371.228×10-29.964×10-303.841×10-31.524×10-31.687×10-248.621.201×10-28.403×10-304.580×10-39.733×10-41.486×10-249.54001.520×10-21.696×10-31.696×10-31.181×10-248.49001.287×10-21.433×10-31.433×10-31.000×10-248.70003.777×10-24.213×10-34.213×10-32.934×10-248.50c248.70觀察上表中的已知數(shù)據(jù)，思考：化學(xué)平衡體系中反應(yīng)物濃度與生成物濃度之間有什么關(guān)系呢？知識精講知識精講一、濃度商的概念與表達(dá)式1．濃度商的概念在任意時刻，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值，稱為濃度商，常用Q表示。2．表達(dá)式對于可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)濃度商Q＝_______二、化學(xué)平衡常數(shù)的概念與表達(dá)式1．化學(xué)平衡常數(shù)的概念在一定溫度下，當(dāng)一個可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個常數(shù)，該常數(shù)就是該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)（簡稱平衡常數(shù)），用符號K表示。2．表達(dá)式對于可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，化學(xué)平衡常數(shù)K＝。注意（1）在任意時刻，（1）在任意時刻，生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值，都為濃度商，而化學(xué)平衡常數(shù)，則是在一定溫度下，可逆反應(yīng)達(dá)到平衡時的濃度商。當(dāng)反應(yīng)中有關(guān)物質(zhì)的濃度商等于平衡常數(shù)時，表明該反應(yīng)已達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。（2）固體或液體純物質(zhì)一般不列入濃度商和平衡常數(shù)。（3）關(guān)于H2O的濃度問題：當(dāng)H2O為液態(tài)時，其濃度為固定常數(shù)，不能代入平衡常數(shù)表達(dá)式；當(dāng)H2O的是氣態(tài)時，則需要代入平衡常數(shù)表達(dá)式。及時小練寫出下列反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)：寫出下列反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)：（1）2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)K=_________________________（2）4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)K=_________________________（3）H2(g)+I2(g)2HI(g)K=_________________________（4）C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)K=_________________________三、平衡常數(shù)的影響因素及意義1．化學(xué)平衡常數(shù)的影響因素化學(xué)平衡常數(shù)是表明化學(xué)反應(yīng)限度的一個特征值，通常情況下只受________影響。2．化學(xué)平衡常數(shù)的意義（1）通常，K越大，說明平衡體系中________所占的比例越大，______反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，即該反應(yīng)進(jìn)行得越完全，平衡時反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大；反之，K越小，該反應(yīng)進(jìn)行得越不完全，平衡時反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越小。（2）一般來說，當(dāng)K＞______時，該反應(yīng)就進(jìn)行得基本完全了。3．化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用判斷正在進(jìn)行的可逆反應(yīng)進(jìn)行的方向（1）Q<K：反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，v正>v逆；（2）Q=K：反應(yīng)處于化學(xué)平衡狀態(tài)，v正=v逆；（3）Q>K：反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，v正<v逆。思考與交流分別寫出下列方程式的平衡常數(shù)表達(dá)式，并思考，分別寫出下列方程式的平衡常數(shù)表達(dá)式，并思考，K1、K2、K3之間有何關(guān)系？H2(g)+I2(g)2HI(g)K1=_________2HI(g)H2(g)+I2(g)K2=_________2H2(g)+2I2(g)4HI(g)K3=_________四、平衡常數(shù)與方程式的關(guān)系1．對于同一可逆反應(yīng)，正反應(yīng)和逆反應(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．若干方程式相加，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)等于分步平衡常數(shù)之乘積；若干方程式相減，則總反應(yīng)的平衡常數(shù)等于分步平衡常數(shù)之商。舉個例子已知方程式A(已知方程式A(g)C(g)K1和B(g)D(g)K2用K1、K2表示下列反應(yīng)的平衡常數(shù)。（1）C(g)A(g)K3=__________（2）2B(g)2D(g)K4=__________（3）A(g)+12B(g)C(g)+12D(g)K（4）2A(g)+D(g)B(g)+2C(g)K6=__________對點(diǎn)訓(xùn)練對點(diǎn)訓(xùn)練題型一：平衡常數(shù)的概念、表達(dá)式與影響因素【例1】下列關(guān)于化學(xué)平衡常數(shù)的說法中正確的是（）A.在任何條件下，化學(xué)平衡常數(shù)都是一個定值B.由化學(xué)平衡常數(shù)K可以推斷一個可逆反應(yīng)進(jìn)行的限度C.化學(xué)平衡常數(shù)K與溫度、反應(yīng)物濃度、體系的壓強(qiáng)都有關(guān)D.當(dāng)改變反應(yīng)物的濃度時，化學(xué)平衡常數(shù)一定會發(fā)生改變【變1-1】（2021·欽州市第四中學(xué)高二月考）下列關(guān)于化學(xué)平衡常數(shù)的說法中錯誤的是A．某特定反應(yīng)的平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)B．催化劑不能改變平衡常數(shù)的大小C．平衡常數(shù)發(fā)生改變，化學(xué)平衡必發(fā)生改變D．化學(xué)平衡移動時，平衡常數(shù)必改變【變1-2】（2021·海原縣第一中學(xué)高二期末）對于可逆反應(yīng)：2SO2(g)+O2(g)?2SO3(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．縮小容器體積 B．降低體系溫度C．保持體積不變，充入O2 D．使用合適的催化劑【例2】對于3Fe(s)+4H2O(g)?Fe3O4(s)+4H2(g),反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式為()A.K=B.K=C.K=D.K=題型二：平衡常數(shù)與方程式的關(guān)系【例3】（2021·民勤縣第四中學(xué)高二期末）已知反應(yīng)2NH3?N2+3H2，在某溫度下的平衡常數(shù)為0.25，在此條件下，氨的合成反應(yīng)N2+3H2?2NH3的平衡常數(shù)為A．4 B．2 C．1 D．0.5【變3-1】（2021·山西呂梁市·汾陽中學(xué)高二開學(xué)考試）已知下列反應(yīng)的平衡常數(shù)：①S(s)＋O2(g)SO2(g)，K1；②H2(g)＋S(s)H2S(g)，K2；則反應(yīng)H2(g)＋SO2(g)O2(g)＋H2S(g)的平衡常數(shù)是A．K1-K2 B．K2-K1 C．K2/K1 D．K1/K2【變3-2】（2020·舒城育才學(xué)校高二月考）反應(yīng)Ⅰ：H2(g)+I2(g)?2HI(g)的平衡常數(shù)為K1；反應(yīng)Ⅱ：HI(g)?H2(g)+I2(g)的平衡常數(shù)為K2，則K1、K2的關(guān)系為(平衡常數(shù)為同溫度下的測定值A(chǔ)． B． C． D．【變3-3】化學(xué)平衡常數(shù)K的數(shù)值大小是衡量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行程度的標(biāo)志，在常溫下，下列反應(yīng)的平衡常數(shù)數(shù)值如下：2NO(g)N2(g)+O2(g)K1=1×10302H2(g)+O2(g)2H2O(g)K2=2×10812CO2(g)2CO(g)+O2(g)K3=4×10-92以下說法正確的是()A.常溫下，NO分解產(chǎn)生O2的反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K1=B.常溫下，NO、H2O、CO2三種化合物分解放出O2的進(jìn)行程度由大到小的順序為NO>H2O>CO2C.常溫下，水分解產(chǎn)生O2,此時平衡常數(shù)的數(shù)值約為5×10-80D.以上說法都不正確題型三：平衡常數(shù)與“三段式”的計算【例4】（2020·阿榮旗第一中學(xué)高二期中）一定溫度下，將2molA和2molB兩種氣體混合放入體積為2L的密閉剛性容器中，發(fā)生反應(yīng)3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)，2min末反應(yīng)達(dá)到平衡，生成0.8molD，并測得C的物質(zhì)的量濃度為0.4mol·L-1，下列說法正確的是（）A．此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K等于0.5B．A的平衡轉(zhuǎn)化率為40%C．x的值為1D．A和B的平衡轉(zhuǎn)化率相等【變4-2】（雙選）已知某化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=,在不同的溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)如下表：t(℃)70080083010001200K1.671.111.000.600.38下列有關(guān)敘述不正確的是（）A.該反應(yīng)的化學(xué)方程式是CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)B.上述反應(yīng)的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)C.若在一定容積的密閉容器中通入CO2和H2各1mol,5min后溫度升高到830℃,此時測得CO2為0.4mol,則該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)D.若平衡濃度符合下列關(guān)系式：則此時的溫度為1000℃【變4-3】（2020·莆田第十五中學(xué)高二期末）已知可逆反應(yīng)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，K為平衡常數(shù)，只與溫度有關(guān)，與濃度無關(guān)。(1)830K時，若起始濃度：CO為1mol?L-1，H2O為1.5mol?L-1，平衡時CO轉(zhuǎn)化率為60%，則H2O的轉(zhuǎn)化率為：_________；K值為：_________(2)830K時，若起始濃度改為：CO為1mol?L-1，H2O為3mol?L-1，平衡時H2O的轉(zhuǎn)化率為：_____________；題型四：化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡綜合【例5】（2021·山東威海市·高二期末）時，將氣體放入密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)N2O4(g)?2NO2(g)，實(shí)驗數(shù)據(jù)如圖。已知與的消耗速率與各自的分壓有如下關(guān)系：A．混合氣體的密度始終保持不變B．a(chǎn)點(diǎn)v(正)>v(逆)C．前D．該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp與k1、k2間的關(guān)系為Kp·k2=k1【例7】(I)已知在448℃時，反應(yīng)H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常數(shù)K1為49,則該溫度下反應(yīng)2HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常數(shù)K2為;反應(yīng)1/2H2(g)+1/2I2(g)HI(g)的平衡常數(shù)K3為(Ⅱ)在一定體積的密閉容器中進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化學(xué)平衡常數(shù)(K)和溫度(t)的關(guān)系如下表所示：t/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6回答下列問題：(1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K(2)能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是A.容器中壓強(qiáng)不變B.混合氣體中c(CO)不變C.v正(H2)=v逆(H2O)D.c(CO2)=c(CO)(3)某溫度下，平衡濃度符合下式：c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O),試判斷此時的溫度為℃(4)在800℃時，發(fā)生上述反應(yīng)，某一時刻測得容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度分別為c(CO2)為2mol·L-1,c(H2)為1.5mol·L-1,c(CO)為1mol·L-1,c(H2O)為3mol·L-1,此時反應(yīng)達(dá)到平衡(填“是”或“否”)。提分特訓(xùn)提分特訓(xùn)【題1】（2021·海原縣第一中學(xué)高二期末）對于可逆反應(yīng)：2SO2(g)+O2(g)?2SO3(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．縮小容器體積 B．降低體系溫度C．保持體積不變，充入O2 D．使用合適的催化劑【題2】據(jù)報道，在300℃、70MPa下由二氧化碳和氫氣合成乙醇已成為現(xiàn)實(shí)，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)。下列敘述正確的是（）A．相同條件下，2mol氫原子所具有的能量等于1mol氫分子所具有的能量B．當(dāng)v(CO2)=2v(CH3CH2OH)時，反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)C．當(dāng)平衡向正反應(yīng)方向移動時，平衡常數(shù)一定增大D．增大壓強(qiáng)，可提高CO2和H2的轉(zhuǎn)化率【題3】加熱N2O5依次發(fā)生的分解反應(yīng)為①N2O5N2O3＋O2，②N2O3N2O＋O2；在2L密閉容器中充入8molN2O5，加熱到t℃，達(dá)到平衡狀態(tài)后O2為9mol，N2O3為3.4mol，則t℃時反應(yīng)①的平衡常數(shù)為()A．10.7 B．8.5C．9.6 D．10.2【題4】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)+O2(g)的平衡常數(shù)K2的值為（）A.2500B.100C.0.02D.0.001【題5】在一個容積為2L的密閉容器中，加入0.8molA2氣體和0.6molB2氣體，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：A2(g)＋B2(g)2AB(g)ΔH<0，反應(yīng)中各物質(zhì)的濃度隨時間的變化情況如圖所示，下列說法不正確的是()A．圖中a點(diǎn)的值為0.15B．該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝0.03C．溫度升高，平衡常數(shù)K值減小D．平衡時A2的轉(zhuǎn)化率為62.5%【題6】高爐煉鐵中發(fā)生的基本反應(yīng)之一如下：FeO（固）＋CO（氣）?Fe（固）＋CO2（氣）ΔH＞0（1）則該反應(yīng)中平衡常數(shù)表達(dá)式K＝_________________（2）已知1100℃時K＝0.263。溫度升高，化學(xué)平衡移動后達(dá)到新的平衡，高爐內(nèi)CO2和CO的體積比值_______平衡常數(shù)K值___（均填增大，減小或不變）.（3）1100℃時測得高爐中c(CO2)＝0.025mol·L－1，c(CO)＝0.1mol·L－1，在這種情況下，該反應(yīng)是否處于平衡狀態(tài)________（選填是或否），此時化學(xué)反應(yīng)速率v正____v逆（選填＞，＜，＝）?！绢}7】I.已知在448℃時，反應(yīng)H2(g)＋I(xiàn)2(g)2HI(g)的平衡常數(shù)K1為49，則該溫度下反應(yīng)2HI(g)H2(g)＋I(xiàn)2(g)的平衡常數(shù)K2為____________；反應(yīng)1/2H2(g)＋I(xiàn)2(g)HI(g)的平衡常數(shù)K3為____________。II.在一定體積的密閉容器中進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其化學(xué)平衡常數(shù)(K)和溫度(t)的關(guān)系如下表所示：t/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6回答下列問題：（1）該反應(yīng)的逆反應(yīng)為____________(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。（2）能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是____________。A．混合氣體中c(CO)不變B．c(CO2)＝c(CO)C．v正(H2)＝v逆(H2O)D．容器中壓強(qiáng)不變（3）某溫度下，平衡濃度符合下式：c(CO2)?c(H2)＝c(CO)?c(H2O)，試判斷此時的溫度為____________℃，在此溫度下，加入2mol的CO和3mol的H2，達(dá)到平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率為____________。（4）在800℃時，發(fā)生上述反應(yīng)，某一時刻測得容器內(nèi)各物質(zhì)的濃度分別為c(CO2)為2mol?L－1，c(H2)為1.5mol?L－1，c(CO)為1mol?L－1，c(H2O)為3mol?L－1，則下一時刻，反應(yīng)將____________(填“正向”或“逆向”)進(jìn)行。提分作業(yè)提分作業(yè)【練1】（2020·林芝市第二高級中學(xué)高二月考）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【練2】（2018·陜西西安市第八十九中學(xué)）某溫度時，N2+3H22NH3的平衡常數(shù)K=a，則此溫度下，NH31/2N2+3/2H2的平衡常數(shù)為A．a(chǎn)-(1/2) B．a(chǎn) C．(1/2)a D．a(chǎn)-2【練3】已知下列反應(yīng)的平衡常數(shù)：①SO2(g)+12O2(g)SO3(g)K1；②NO(g)+12O2(g)NO2(g)K則反應(yīng)SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)的平衡常數(shù)為（）A．K1+K2 B．K2﹣K1 C．K1K2 D．K1【練4】在一定條件下，有下列分子數(shù)相同的可逆反應(yīng)，其平衡常數(shù)K值分別是①H2+F22HF K＝1047②H2+Cl22HCl K＝1017③H2+Br22HBr K＝109④H2+I22HI K＝1比較K值大小，可知各反應(yīng)的正反應(yīng)進(jìn)行的程度由大到小的順序是（）A．①②③④ B．④②③① C．①④③② D．無法確定【練5】合成氨反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)在某溫度下達(dá)到平衡時，各物質(zhì)的濃度是c(N2)=3mol/L，c(H2)=9mol/L，c(NH3)=4mol/L,則(1)該溫度時的平衡常數(shù)為