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1、1 第第 3 课时课时化学平衡常数与化学平衡计算化学平衡常数与化学平衡计算 目标要求1.知道化学平衡常数的含义。2.能运用化学平衡常数对化学反应进行的程度做出判断。3.能利用化学平衡常数计算反应物的转化率。1含义 在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数(简称平衡常数)，用符号“K”表示。2表达式 对于一般的可逆反应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，当在一定温度下达到化学平衡状态时，平衡常数的表达式为：KcpCcqDcmAcnB。3意义(1)K 值越大，说明正反应进行的程度越大，反应物的转化率越大；反之进行的程度就越小，转化率就越
2、小。(2)K 只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。4反应物的转化率 某指定反应物的转化率 nn始100%cc始100%。知识点一化学平衡常数的概念 1对于 3Fe4H2O(g)Fe3O44H2(g)，反应的化学平衡常数的表达式为()AKcFe3O4cH2cFecH2O BKcFe3O4c4H2cFec4H2O CKc4H2Oc4H2 DKc4H2c4H2O 答案D 解析平衡常数是生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，但固体浓度视为 1，不写入平衡常数计算式中。2关于化学平衡常数的叙述，正确的是()A只与化学反应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
3、，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。知识点二平衡常数的应用 31 000 K 时反应 C(s)2H2(g)CH4(g)的 K8.28107，当各气体物质的量浓度分别为 H2 0.7 molL1、CH4 0.2 molL1时，上述反应()A正向移动 B逆向移动 C达到平衡 D不一定 答案A 高温2 解析Q0.20.720.408 Qv逆。4放热反应 CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)在温度 t1时达到平衡，
4、c1(CO)c1(H2O)1.0 molL1，其平衡常数为 K1。其他条件不变，升高反应体系的温度至 t2时，反应物的平衡浓度分别为 c2(CO)和 c2(H2O)，平衡常数为 K2，则()A若增大 CO 浓度，K2和 K1都增大 BK2K1 Cc2(CO)c2(H2O)Dc1(CO)c2(CO)答案C 解析升高温度，该平衡左移，c2(CO)c1(CO)，K1K2，因为 K 只与温度有关，与浓度无关，则增大 CO 浓度不会影响 K1、K2。练基础落实 12 000 K 时，反应 CO(g)12O2(g)CO2(g)的平衡常数为 K，则相同温度下反应 2CO2(g)2CO(g)O2(g)的平衡常
5、数 K为()A.1K BK2 C.1K2 D.1K12 答案C 解析平衡常数与化学方程式的写法有关，对于以上两个反应：KcCO2cCOc12O2，Kc2COcO2c2CO2，所以 K1K2。2下列对化学平衡常数 K 的描述中，正确的是()AK 越大，正反应进行的程度越大 B温度升高，K 值增大 C反应物的转化率增大时，K 值一定增大 D平衡向逆反应方向移动时，K 值减小 答案A 解析温度升高时，对于放热反应，K 将减小，对于吸热反应，K 才增大，因为 K 只与温度有关，而平衡移动的方向还与其他多种因素有关，也就是说当平衡右移时，K 值不一定增大。3在密闭容器中发生如下反应 mA(g)nB(g)
6、pC(g)，达到平衡后，保持温度不变，将气体体积缩小到原来的12，当达到新平衡时，C 的浓度为原来的 1.9 倍，下列说法正确的是()Amnp B平衡向逆反应方向移动 CA 的转化率提高 DC 的体积分数增加 答案B 解析气体体积缩小到原来的12，相当于加压，若平衡不移动，各物质的浓度应为原来的 2 倍。现在 C 的浓度为原来的 1.9 倍，说明平衡向逆反应方向移动，A 的转化率减小，C3 的体积分数减小。根据勒夏特列原理，mnp。4298 K 时，各反应的平衡常数如下：N2(g)O2(g)2NO(g)，K11030；2H2(g)O2(g)2H2O(g)，K21081；2CO2(g)2CO(g
7、)O2(g)，K41092 则常温下，NO、H2O、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 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)，K11030 2H2O(g)2H2(g)O2(g)，K51082 2CO2(g)2CO(g)O2(g)，K41092 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。5写出下列反应中平衡常数的表达式：(1)Cr2O27H2O2CrO242H(2)C(s)H2O(g)CO(g)H2(g
8、)(3)CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)答案(1)Kc2CrO24c2HcCr2O27(2)KcCOcH2cH2O(3)KcCO2cH2cCOcH2O 6合成氨反应 N2(g)3H2(g)2NH3(g)在某温度下达到平衡时，各物质的浓 度是 c(N2)3 molL1，c(H2)9 molL1，c(NH3)4 molL1，求：该温度时的平衡常数；N2、H2的起始浓度。答案K7.32103 c(N2)5 molL1c(H2)15 molL1 解析Kc2NH3cN2c3H2423 937.3103 N23H2 2NH3 起始xy 0 平衡3 molL19 molL1 4 molL1 cx
9、3 moly9 molL14 molL1 x3412x5 molL1 y9432y15 molL1 高温、高压催化剂4 7对可逆反应 aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)，达到平衡时，各物质的物质的量浓度应满足以下关系：ccCcdDcaAcbBK，K 为一常数，称为化学平衡常数，其反应的 K 值只与温度有关，现有反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H0，在 850时，K1。(1)若升高温度到 950，达到平衡时 K_(填“大于”、“小于”或“等于”)1。(2)850时，若向一容积可变的密闭容器中同时充入 1.0 mol CO,3.0 mol H2O,1.0 mol CO2和
10、x mol H2，则：当 x5.0 时，上述平衡向_(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则 x 应满足的条件是_。答案(1)小于(2)逆反应x1 此时，v逆v正，平衡向逆反应方向移动，Qv逆，根据上式，当 x3.0 时，QK。练方法技巧 关于平衡常数的计算 8在一个容积为 500 mL 的密闭容器中，充入 5 mol H2和 2 mol CO。在一定温度和一定压强下，发生如下反应：2H2(g)CO(g)CH3OH(g)，经过 5 min 后达到平衡状态。若此时测得 CH3OH 蒸气的浓度为 2 molL1，求：(1)以 H2的浓度变化表示的该反应的速率。
11、(2)达到平衡时 CO 的转化率。(3)该温度下的 K。答案(1)0.8 molL1min1(2)(CO)50%(3)K0.17 解析2H2(g)CO(g)CH3OH(g)c(始)10 molL1 4 molL10 c 2x x x c(平)102x 4x x x2 molL1，则 c(H2)4 molL1 则 v(H2)cH2t0.8 molL1min1(CO)100%50%K262 20.17。练综合拓展 9氨是重要的氮肥，合成原理为：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1。回答下列问题：高温、高压催化剂5(1)写出平衡常数 K 的表达式_，如果降低温度，该反应 K
12、值_，化学反应速率_，N2的转化率_。(填“增大”、“减小”或“不变”)(2)在 500、20 MPa 时，将 N2、H2置于一个容积为 2 L 的密闭容器中发生反应，反应过程中各种物质的物质的量随时间的变化如图所示，回答下列问题：10 min 内以 NH3表示的平均反应速率为_ _。在 1020 min 内，NH3浓度变化的原因可能是()A使用了催化剂 B缩小容器体积 C降低温度 D增加 NH3物质的量 第 1 次平衡的时间为：_，第 2 次平衡的时间为：_，第 1 次 平衡：平衡常数 K1_(带数据的表达式)，第 2 次平衡时 NH3的体积分数_；在反应进行至 25 min 时，曲线发生变化的原因：_ _，达第二次平衡时，新平衡的平衡常数 K2_K1(填“大于”、“小于”或“等于”)。答案(1)Kc2NH3cN2c3H2增大减小增大(2)0.005 molL1min1A 2025 min3540 min0.1520.125 0.075345.5%移走 0.1 mol NH3等于