1、第3课时 化学平衡常数,新课导入 在工业生产和实验室中,人们会遇到各种各样的可逆反应,如合成氨反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),该反应在一定条件下不可能进行完全,即存在一定的限度。在研究了大量实验的基础上,人们发现可以用化学平衡常数来定量描述化学反应的限度。你对化学平衡常数了解多少?请让我们一起走进教材:化学平衡常数。 【课标要求】 1.理解化学平衡常数的含义,能够利用化学平衡常数进行简单的计算。 2.了解平衡转化率的含义。,探究点一 化学平衡常数,一、化学平衡常数 1.概念 在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物 与反应物 的比值是一个常数,称为化学平衡常数,用符号
2、K表示。 2.表达式,浓度幂之积,浓度幂之积,知识探究 梳理知识点拨方法,3.意义 (1)K值越大,反应进行的程度 ,反应物的转化率 ,一般来说, K105认为反应进行得较完全。 (2)K值的大小只能预示某可逆反应向某方向进行的最大限度,但不能预示反应达到平衡所需要的时间。 4.影响因素 一个可逆反应的K仅受 影响,与反应物或生成物的 变化无关。,越大,越大,温度,浓度,提示:不会。化学平衡常数是温度的函数,只有温度变化,平衡常数才会改变。,二、平衡转化率,转化率,思考3 在恒容、恒温的密闭容器中,可逆反应:X(g)+3Y(g) 3Z(g)中,若按照化学计量数之比加入反应物,则X与Y的转化率是
3、怎样的关系?若按照等物质的量加入反应物,则X与Y的转化率是怎样的关系? 提示:相等;13。,名师点拨,1.使用化学平衡常数应注意的问题 (1)化学平衡常数只与温度有关(吸热反应,T越高,K越大,放热反应,T越高,K越小),与反应物或生成物的浓度、压强、催化剂无关。 (2)反应物或生成物中有固体或纯液体存在时,由于其浓度可看作“1”而不代入公式。 (3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数,与反应方程式的书写有关。 若反应方向改变,则平衡常数改变。,若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也会改变。,2.化学平衡常数的应用 (1)判断反应进行的程度 K值越大,说
4、明平衡体系中生成物所占的比例越大,正反应进行的程度越大,即该反应进行得越完全,反应物转化率越大;反之,就越不完全,转化率就越小。 (2)判断反应的热效应,解析:增大压强,反应物中活化分子百分数、平衡常数不变,A错误;升高温度,反应物中活化分子百分数、化学反应速率都增大,且化学平衡常数发生变化,B正确;使用催化剂,平衡常数不变,C错误;多充入O2,活化分子百分数、平衡常数不变,D错误。,1.(2017陕西咸阳百灵中学期中)对于可逆反应:2SO2(g)+O2(g) SO3(g),下列措施能使反应物中活化分子百分数、化学反应速率和化学平衡常数都变化的是( ) A.增大压强 B.升高温度 C.使用催化
5、剂 D.多充入O2,B,过关演练 巩固知识提升能力,D,C,C.绝热容器中进行该反应,温度不再变化,则达到化学平衡状态 D.该反应的正反应是放热反应,解析:700 时平衡常数为1.47,900 时平衡常数为2.15,说明正反应是吸热反应,升高温度,平衡正向进行,气体质量减小,气体体积不变,密度减小,A、D错误;平衡常数K= ,B错误;该可逆反应存在热量变化,当绝热容器中进行该反应,温度不再变化,说明该反应正、逆反应速率相等,达到化学平衡状态,C正确。,探究点二 化学平衡的相关计算,1.分析三个量:起始量、转化量、平衡量。 2.明确三个关系: (1)对于反应物:n(平衡量)=n(起始量)-n(转
6、化量) (2)对于生成物:n(平衡量)=n(起始量)+n(转化量) (3)各物质的转化量之比等于各反应物的 之比。,化学计量数,知识探究 梳理知识点拨方法,3.计算模式:“三段式法”,nx,px,qx,a-mx,b-nx,px,qx,(2)B的转化率(B)= 100%,名师点拨,1.化学平衡计算题的解题思路,2.运用“三段式法”计算“五注意” (1)在配平的可逆反应中列出对应统一的已知物理量,首先找出一种物质的转化量,其他转化量和平衡量或起始量依次求出。 (2)只有“转化量”一定与化学计量数成正比,起始浓度、平衡浓度不一定呈现化学计量数比,但物质之间是按化学计量数反应和生成的。,(3)注意“三
7、段式法”中物理量及单位不能混乱使用。 (4)根据已知条件和导出关系列出相应解题的方程式或比例关系式计算。,A.8.4% B.16.7% C.25%,D.33.4%,B,过关演练 巩固知识提升能力,2.某温度下在2 L密闭容器中加入一定量A,发生以下化学反应:2A(g) B(g)+C(g) H=-48.25 kJ mol-1,反应过程中B、A的浓度比与时间t有如图所示关系,若测得第15 min 时c(B)=1.6 molL-1,下列结论正确的是 ( ) A.该温度下此反应的平衡常数为3.2 B.A的初始物质的量为4 mol C.反应达到平衡时,放出的热量是193 kJ D.反应达平衡时,A的转化
8、率为80%,D,3.(2017天津武清区等五区县期中)在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K与温度T的关系如表:,请回答下列问题: (1)该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。,解析:(1)根据表中数据知,升高温度平衡常数增大,说明平衡正向移动,则正反应是吸热反应。,答案:(1)吸热,(2)830 ,c(CO)=0.01 mol/L,c(H2O)=0.03 mol/L,c(CO2)=0.01 mol/L, c(H2)=0.05 mol/L,该反应是否达到化学平衡状态? (填“是” 或“否”)。,答案:(2)否,(3)80
9、0 时,固定容积的密闭容器中,放入混合物,起始浓度为c(CO)= 0.03 mol/L,c(H2O)=0.04 mol/L,c(CO2)=0.02 mol/L,c(H2)=0.05 mol/L, 则反应开始时,H2O的消耗速率比生成速率 (填“大”“小”或 “不能确定”)。,答案:(3)大,(4)830 时,在1 L的固定容积的密闭容器中放入2 mol CO2和1 mol H2,平衡后CO2的转化率为 ,H2的转化率为 (用分数表示)。若再充入1 mol H2,则H2的转化率为 (填“增大”“减少”或“不变”)。,答案:(4)33.3% 66.7% 减小,1.(2018河北开滦一中期中)下列关
10、于平衡常数K的说法中,正确的是( ) A.从平衡常数K的大小能推断一个反应进行的程度 B.改变反应物浓度或生成物浓度都会改变平衡常数K C.平衡常数K与温度、反应浓度、压强有关 D.在任何条件下,化学平衡常数是一个恒定值,解析:平衡常数是描述化学反应的限度的物理量,平衡常数的数值越大,反应限度越大,A正确;K值受温度的影响,温度改变平衡常数改变,改变反应物浓度或生成物浓度不会改变平衡常数K,B错误;平衡常数只与化学反应本身及外界因素温度有关,不受其他外界条件,如浓度、压强、催化剂等的影响,C错误;K值受温度的影响,温度改变平衡常数改变,故D错误。,A,课堂检测 即学即测查漏补缺,A,2.(20
11、18江西吉安一中期中)t 时,某平衡体系中含有X、Y、Z、W四种物质,此温度下发生反应的平衡常数表达式为K= ,有关该平衡体系的说法正确的是( ) A.当混合气体的平均相对分子质量保持不变时,反应达平衡 B.增大压强,各物质的浓度不变 C.升高温度,平衡常数K增大 D.增加X的量,平衡既可能正向移动,也可能逆向移动,解析:由平衡常数可知Z、W为反应物,Y为生成物,X应为固体或纯液体,反应前后气体的物质的量不变,但由于X为固体或液体,达到平衡时,气体的总质量不再改变,则平均相对分子质量保持不变,可判断达到平衡状态,A正确;增大压强虽然平衡不移动,但由于体积变小,因此各物质的浓度均增大,B错误;由
12、于反应的热效应未知,则升高温度不能确定平衡移动的方向,C错误;X未计入平衡常数中,X量的多少不影响平衡状态,D错误。,3.(2018安徽马鞍山二中月考)低温脱硝技术可用于处理废气中的氮氧 化物,发生的化学反应为2NH3(g)+NO(g)+NO2(g) 2N2(g)+3H2O(g) H0,在恒容的密闭容器中,下列有关说法正确的是( ) A.平衡时,其他条件不变,升高温度可使该反应的平衡常数增大 B.平衡时,其他条件不变,增大NH3的浓度,废气中氮氧化物的转化率减小 C.单位时间内消耗NO和N2的物质的量比为12时,反应达到平衡 D.其他条件不变,使用高效催化剂,废气中氮氧化物的转化率增大,解析:
13、正反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡常数减小,A错误;增大一种反应物浓度,其他反应物转化率增大,B错误;单位时间内消耗NO和N2的物质的量比为12时,等于化学计量数之比,反应到达平衡,C正确;使用催化剂平衡不移动,废气中氮氧化物的转化率不变,D错误。,C,4.可逆反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g),在密闭容器中达到平衡。温度为749 K时,K=1,当CO的起始浓度为2 mol/L,H2O 的起始浓度为6 mol/L时,CO的转化率为( ) A.80% B.75% C.50% D.25%,B,y,5.(2017河南师范大学附中期中)目前工业上可用CO2来生产
14、燃料甲醇,有关反应为:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H=-49.0 kJmol-1。现向容积为1 L的密闭容器中,充入1 mol CO2和3 mol H2,反应过程中测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间的变化如图所示。,(1)氢气的平衡浓度为c(H2)= 。,答案:(1)0.75 molL-1,(2)若改变条件使平衡向正反应方向移动,则平衡常数 (填字母序号,下同)。 a.可能不变 b.可能减小 c.可能增大 d.不变、减小、增大皆有可能,答案:(2)ac,解析:(2)若改变条件使平衡向正反应方向移动,若是浓度变化,平衡常数不变,若是温度变化,降低温度平衡正向
15、进行,平衡常数增大,故平衡常数可能增大,故选ac。,(3)能够说明该反应已达到平衡的是 。 a.恒温、恒容时,容器内的压强不再变化 b.恒温、恒容时,容器内混合气体的密度不再变化 c.一定条件下,CO2、H2和CH3OH的浓度保持不变 d.一定条件下,单位时间内消耗3 mol H2的同时生成 1 mol CH3OH,解析:(3)CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H=-49.0 kJmol-1,反应为气体体积减小的放热反应,恒温、恒容时,容器内的压强不再变化说明反应达到平衡状态,a正确;反应前后气体质量不变,恒温、恒容时,容器内混合气体的密度始终不变化,不能说明反应达到
16、平衡状态,b错误;一定条件下,CO2、H2和CH3OH的浓度保持不变是平衡标志,c正确;一定条件下,单位时间内消耗3 mol H2的同时一定生成1 mol CH3OH,不能说明反应达到平衡状态,d错误。,答案:(3)ac,(4)在其他条件不变的情况下,将体系容积压缩到原来的 ,下列有关该体系的说法正确的是 。 a.氢气的浓度减小 b.正反应速率增大,逆反应速率也增大 c.甲醇的物质的量增加 d.重新平衡时n(H2)/n(CH3OH)增大,答案:(4)bc,(5)求此温度(T)下该反应的平衡常数K= ,若开始时向该1 L密闭容器中充入1 mol CO2、2 mol H2、1.5 mol CH3OH和1 mol H2O(g),则反应向 (填“正”或“逆”)反应方向进行。,起始量(mol/L) 1 3 0 0 变化量(mol/L) 0.75 2.25 0.75 0.75 平衡量(mol/L) 0.25 0.75 0.75 0.75,谢谢观赏！,
