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1、 人教版化学选择性必修一第二章第二节2化学平衡常数 知识链接Hi，在开始挑战之前，先来热下身吧！1.构成化学平衡体系的基本要求是：反应物和所有产物均处于同一反应体系中，反应条件如温度、压强等 。2.达到化学平衡状态时，体系中所有反应物和生成物的质量（或浓度）保持不变，但是这个体系中的反应并没有停止，只是正、逆反应的速率 。学习任务（一）读教材，首战告捷让我们一起来阅读教材，并做好色笔区分吧。（二） 试身手， 初露锋芒让我们来试试回答下面的问题和小练习吧。问题1. 化学平衡常数定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度以反应方程式中计量数为指数的幂的乘积与反应物浓度以反应方程式
2、中计量数为指数的幂的乘积之比是一个常数，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。对于可逆反应mA (g)+nB (g)pC (g)+qD (g)，在一定温度下无论反应物的起始浓度如何，反应达到平衡状态后，总有： 。 要点诠释：（1）上式中c (A)、c (B)、c (C)、c (D)是各物质处于化学平衡时的物质的量浓度。 （2）温度一定时，可逆反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，无论反应物起始浓度大小，K是一个常数。而且K只与 有关。（3）对于在溶液中进行的反应，溶剂的浓度是一个常数，此常数可归到平衡常数中去，在K的表达式中不出现溶剂的浓度项。如：CO32+H2OHCO
3、3+OH （4）当反应中有固体物质时，因固体的浓度可看作常数，在K的表达式中不出现固体的浓度项。如： CaCO3 (s)CaO (s)+CO2 (g) K= （5）平衡常数的表达式与化学方程式的书写方式有关。同一个化学反应，化学方程式书写方式不同，平衡常数不同。如：H2 (g)+I2 (g)2HI (g) H2 (g)+ I2 (g)HI (g) 2HI (g)H2 (g)+I2 (g) 对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为 。问题2. 平衡转化率。平衡转化率是指平衡时已转化了的某反应物的量与转化前该反应物的量之比，用来表示反应限度。对于反应aA+bBcC+dD，反应物A的转化率可以表
4、示为： 要点诠释：化学平衡常数和平衡转化率都可用来定量描述可逆反应进行的程度，它们是有不同的： 一个特定的化学反应，在温度一定时虽然只有一个平衡常数，但反应物的平衡转化率却可以因反应物量的不同而不同。因此，脱离具体的反应物谈化学反应的平衡转化率是没有意义的。 平衡转化率随着反应物起始浓度的不同而变化，而平衡常数却不受起始浓度的影响。 平衡常数的表达式和数值根据化学方程式书写方式的变化而变化，平衡转化率不随方程式书写方式的变化而变化。 在进行有关计算时，代入平衡常数K表达式中的必须是物质的平衡浓度，而代入平衡转化率表达式中的可以是物质的浓度，也可以是物质的物质的量、质量或气体的体积等。平衡常数更
5、能反映出可逆反应的本质。 练习1. 关于化学平衡常数的叙述中，正确的是（ ）。 A只与化学方程式本身和温度有关 B只与反应的温度有关 C与化学反应本身和温度有关，并且会受到起始浓度的影响 D只与化学反应本身有关，与其他任何条件无关的一个不变的常数【答案】练习2. X、Y、Z三种气体，取X和Y按11的物质的量之比混合，放入密闭容器中发生如下反应：X+2Y2Z，达到平衡后，测得混合气体中反应物的总物质的量与生成物的总物质的量之比为32，则Y的转化率最接近于（ ）。A33 B40 C50 D65【答案】（三）攻难关，自学检测让我们来挑战吧！你一定是最棒的！练习1.下列反应在210达到平衡：PCl5
6、(g)PCl3 (g)+Cl2 (g) H11 K=1CO (g)+Cl2 (g)COCl2 (g) H20 K=5104COCl2 (g)CO (g)+Cl2 (g) H30 K（1）根据反应的平衡常数K的表达式，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) 反应和反应的平衡常数K的表达式_（填“相同”或“不同”）。 （2）降低Cl2浓度，反应的K值_（填“增大”“减小”或“不变”）。 （3）要使反应和反应的K值相等，应采取的措施是（ ）。A反应同时
7、升温 B反应同时降温 C反应降温，反应维持210【答案】练习2. 在密闭容器中给CO和水蒸气的混合物加热到800时，有下列平衡：CO (g)+H2O (g)CO2 (g)+H2 (g)，且K=1，若用2 mol CO和10 mol H2O (g)相互混合并加热到800，则CO的转化率为（ ）。A16.7 B50 C66.7 D83.5【答案】 （四）找规律，方法总结化学平衡常数的应用有哪些？ 测一测，大显身手一、选择题（每小题只有一个选项符合题意）1某体积可变的密闭容器，盛有适量的A和B的混合气体，在一定条件下发生反应：A+3B2C。若维持温度和压强不变，当达到平衡时容器的体积为V L，其中C
8、气体的体积占10。下列推断正确的是（ ）原混合气体的体积为1.2V L 原混合气体的体积为1.1V L 反应达到平衡时气体A消耗掉0.05V L 反应达到平衡时气体B消耗掉0.05V L A B C D2在一定条件下，测得反应2CO22CO+O2，达到平衡时体系的平均式量为M，则在相同条件下，可以表示CO2分解率的计算式为（ ）。 A B C D3已知下列反应的平衡常数：H2 (g)+S (s)H2S (g) K1；S (s)+O2 (g)SO2 (g) K2，则反应H2 (g)+SO2 (g)O2 (g)+H2S (g)的平衡常数是（ ）。AK1+K2 BK1K2 CK1K2 D4将固体NH
9、4I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)+I2 (g)达到平衡时，c (H2)=0.5 molL1，c (HI)=4 molL1，则此温度下反应的平衡常数为（ ）。 A9 mol2L2 B16 mol2L2 C20 mol2L2 D25 mol2L25298 K时，各反应的平衡常数如下：N2 (g)+O2 (g)2NO (g) K=11030；2H2 (g)+O2 (g)2H2O (g) K=21081 (molL1)1；2CO2 (g)2CO (g)+O2 (g) K=41092 molL1。则常温下，NO、H2O
10、、CO2这三个化合物分解放氧的倾向最大的是（ ）。A B C D无法判断二、计算题6. 在某温度下，将H2和I2各0.10 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)=0.0080 molL1。 （1）求该反应的平衡常数。 （2）在上述温度下，该容器中若通入H2和I2蒸气各0.20 mol，试求达到化学平衡状态时各物质的浓度。 参考答案 知识链接Hi，在开始挑战之前，先来热下身吧！1.构成化学平衡体系的基本要求是：反应物和所有产物均处于同一反应体系中，反应条件如温度、压强等保持不变。2.达到化学平衡状态时，体系中所有反应物和生成物的质量（或浓度）保持不变
11、，但是这个体系中的反应并没有停止，只是正、逆反应的速率相等。学习任务（一）读教材，首战告捷让我们一起来阅读教材，并做好色笔区分吧。（二） 试身手， 初露锋芒让我们来试试回答下面的问题和小练习吧。问题1. 化学平衡常数定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度以反应方程式中计量数为指数的幂的乘积与反应物浓度以反应方程式中计量数为指数的幂的乘积之比是一个常数，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。对于可逆反应mA (g)+nB (g)pC (g)+qD (g)，在一定温度下无论反应物的起始浓度如何，反应达到平衡状态后，总有： 。 要点诠释：（1）上式中c (
12、A)、c (B)、c (C)、c (D)是各物质处于化学平衡时的物质的量浓度。 （2）温度一定时，可逆反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，无论反应物起始浓度大小，K是一个常数。而且K只与温度有关。（3）对于在溶液中进行的反应，溶剂的浓度是一个常数，此常数可归到平衡常数中去，在K的表达式中不出现溶剂的浓度项。如：CO32+H2OHCO3+OH （4）当反应中有固体物质时，因固体的浓度可看作常数，在K的表达式中不出现固体的浓度项。如： CaCO3 (s)CaO (s)+CO2 (g) K=c (CO2) （5）平衡常数的表达式与化学方程式的书写方式有关。同一个化学反应，化学方程式书写方式不同，
13、平衡常数不同。如：H2 (g)+I2 (g)2HI (g) H2 (g)+ I2 (g)HI (g) 2HI (g)H2 (g)+I2 (g) 对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数。问题2. 平衡转化率。平衡转化率是指平衡时已转化了的某反应物的量与转化前该反应物的量之比，用来表示反应限度。对于反应aA+bBcC+dD，反应物A的转化率可以表示为： 要点诠释：化学平衡常数和平衡转化率都可用来定量描述可逆反应进行的程度，它们是有不同的： 一个特定的化学反应，在温度一定时虽然只有一个平衡常数，但反应物的平衡转化率却可以因反应物量的不同而不同。因此，脱离具体的反应物谈化学反应的平衡转化率是
14、没有意义的。 平衡转化率随着反应物起始浓度的不同而变化，而平衡常数却不受起始浓度的影响。 平衡常数的表达式和数值根据化学方程式书写方式的变化而变化，平衡转化率不随方程式书写方式的变化而变化。 在进行有关计算时，代入平衡常数K表达式中的必须是物质的平衡浓度，而代入平衡转化率表达式中的可以是物质的浓度，也可以是物质的物质的量、质量或气体的体积等。平衡常数更能反映出可逆反应的本质。 练习1. 【答案】A【解析】大量实验证明，化学平衡常数决定于两个方面的因素：化学反应的本身和反应体系的温度，与起始浓度等其他外界条件没有任何关系。练习2. 【答案】D【解析】由已知： X + 2Y2Z 起始： 1 1 0
15、 转化： a 2a 2a 平衡： 1a 12a 2a根据题意有： ， ，Y的转化率最接近65%。（三）攻难关，自学检测练习1.【答案】C 不同 （2）不变 （3）A【解析】可逆反应达到化学平衡，生成物浓度幂的乘积与反应物浓度幂的乘积之比为一常数。对于反应来说： ，故（1）应选C。反应和的反应物、生成物恰好颠倒，K的表达式是不同的。平衡常数与物质浓度无关，只随温度而变，温度升高，正反应为吸热反应的K值增大，正反应为放热反应的K值减小，所以（2）应填不变，（3）应选A。练习2. 【答案】D 【解析】设平衡时CO消耗x mol，假定总体积为1 L CO (g) + H2O (g) CO2 (g) +
16、 H2 (g)起始物质的量 / mol 2 10 0 0转化物质的量 / mol x x x x平衡物质的量 / mol 2x 10x x x依题意： x2=(2x)(10x)，x=1.67 mol。所以CO的转化率 （四）找规律，方法总结化学平衡常数的应用有哪些？（1）化学平衡常数值的大小是可逆反应进行程度的标志。它能够表示出可逆反应进行的完全程度。一个反应的K值越大，说明平衡时生成物的浓度越大，反应物的浓度越小，反应物转化率也越大。可以说，化学平衡常数是一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现。（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
17、减小，则正反应为放热反应。u 测一测，大显身手【答案与解析】1. 【答案】A【解析】设起始A和B的体积分别为a L、b L， A + 3B 2C起始的体积（L） a b 0转化的体积（L） 0.05V 0.15V 10%V平衡时体积（L） a0.05V b0.15V 10%Va0.05V+b0.15V+10%V=V，a+b=1.1V。2. 【答案】D【解析】设起始投入CO2为1 mol，CO2转化率为x，则计算式为： 2CO2 2CO + O2起始量 1 0 0变化量 x x 平衡量 1x x ，则3. 【答案】D【解析】反应的平衡常数，反应的平衡常数，反应的平衡常数。4. 【答案】C【解析】
18、根据反应：2HI (g)H2 (g)+I2 (g)消耗的c (HI)=2c (H2)=1 molL1，再结合反应：NH4I (s)NH3 (g)+HI (g)知：c (NH3)=c (HI)=1 molL1+4 molL1=5 molL1。因此该温度下，反应的平衡常数：K=c (NH3)c (HI)=5 molL14 molL1=20 mol2L2。5. 【答案】A【解析】要判断NO、H2O、CO2这三个化合物分解放氧的倾向，则必须求出各个分解放氧反应的平衡常数，然后比较大小即可。由计算可知：2NO (g)N2 (g)+O2 (g) K=11030；2H2O (g)2H2 (g)+O2 (g)
19、 K=51082 molL1；2CO2 (g)2CO (g)+O2 (g) K=41092 molL1；平衡常数越大，表示反应进行得越彻底，因此反应即NO分解放氧的倾向最大。6. 【答案】（1）平衡常数为0.25。（2）c (H2)=c (I2)=0.016 mol/L，c (HI)=0.0080 mol/L。【解析】（1）依题意可知： 平衡时c (H2)=0.0080 molL1，消耗c (H2)=0.0020 molL1，生成c (HI)=0.0040 molL1。 H2 (g) + I2 (g)2HI (g) 起始浓度molL1 0.010 0.010 0 平衡浓度molL1 0.0080 0.0080 0.0040 （2）依题意可知，c (H2)=0.0200 molL1，c (I2)=0.0200 molL1，设H2的消耗浓度为x。则： H2 (g) + I2 (g) 2HI (g) 平衡浓度molL1 0.0200x 0.0200x 2x因为K不随浓度发生变化， 解得x=0.0040 molL1。 平衡时c (H2)=c (I2)=0.0160 molL1，c (HI)=0.0080 molL1。学科网（北京）股份有限公司