1、1第 1 课时 化学平衡常数学习目标定位 1.知道化学平衡常数的含义，会根据化学反应书写化学平衡常数表达式，并能进行相应的计算，知道化学平衡常数的影响因素。2.理解化学平衡常数的意义，能利用化学平衡常数判断反应进行的程度和方向。一、化学平衡常数的概念及其表达式1.实验数据分析(1)二氧化氮、四氧化二氮的相互转化是一个可逆反应：2NO 2(g)N2O4(g)，在 298 K，如果用不同起始浓度的二氧化氮或四氧化二氮进行反应，平衡后得到以下实验数据。请根据表中已知数据填写空格：初始浓度/molL 1 平衡浓度/molL 1 平衡浓度关系c0(NO2) c0(N2O4) NO2 N2O4 N2O4N
2、O2 N2O4NO222.00102 0 6.321036.841031.08 1.711023.00102 0 8.001031.101021.38 1.721020 2.00102 9.461031.521021.61 1.701020 0.100 2.281028.861023.89 1.70102(2)结论：由上表数据可知，在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡状态时， 约相N2O4NO22等(“不相等” “约相等”)。2.化学平衡常数的概念及表达式(1)概念：在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度系数次幂的乘积与反应物浓度系数次幂的乘积的比值是一个常数。这个常数就是该反
3、应的化学平衡常数(简称平衡常数，用 K 表示)。(2)表达式：对于一般的可逆反应， aA(g) bB(g)cC(g) dD(g)，当在一定温度下达到平2衡时， K 。CcDdAaBb例如：C(s)H 2O(g)CO(g)H 2(g)K ；COH2H2OFeO(s)CO(g) Fe(s)CO 2(g) K ；CO2CO(3)化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。例如：N 2(g)3H 2(g)2NH3(g)的平衡常数为 K1， N2(g) H2(g)NH3(g)的平衡常数为12 32K2，NH 3(g) N2(g) H2(g)的平衡常数为 K3。12 32写出 K1和 K2的关系式： K
4、21；写出 K2和 K3的关系式： K2K31；写出 K1和 K3的关系式： K1K 1。233.化学平衡常数的影响因素下表为 N2(g)3H 2(g)2NH3(g)的平衡常数与温度的关系：T/K 373 473 573 673 773K/mol2 L2 3.35109 1.00107 2.45105 1.88104 2.99103由上表数据分析可知：(1)放热反应，温度升高， K 值减小；(2)吸热反应，温度升高， K 值增大。平衡常数应用中的注意事项(1)化学平衡常数只与温度有关，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
5、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，若反应方向改变，则平衡常数变为倒数。若同一反应方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，平衡常数也会改变。例 1 对于反应 3Fe(s)4H 2O(g)Fe3O4(s)4H 2(g)的平衡常数，下列说法正确的是( )A.KH24Fe3O4Fe3H2O43B.KH24H2O4C.增大 c(H2O)或减小 c(H2)，会使该反应平衡常数减小D.改变反应的温度，平衡常数不一定变化答案 B解析 固体反应物或生成物，其浓度可看作 1，在平衡常数表达式中不写，故 A 项错误，B项正确；化学平衡常数只与温度有关，而与反应物、生成物的浓度无关，故增大
6、c(H2O)或减小 c(H2)，该反应的平衡常数不变，但温度改变，平衡常数一定改变，故 C、D 项错误。考点 化学平衡常数的概念及应用题点 化学平衡常数表达式及影响因素易错警示 化学平衡常数只与温度有关，与浓度、压强、催化剂的使用无关。例 2 在 25 时，在 2 L 密闭容器中 X、Y、Z 三种气体的初始物质的量和平衡物质的量如下表：物 质 X Y Z初始物质的量/mol 0.2 0.4 0平衡物质的量/mol 0.1 0.1 0.2则 25 时，反应 X3Y 2Z，其平衡常数的值为( )A.500 B.600C.1 200 D.1 600答案 D解析 X、Y、Z 的平衡浓度分别为 0.05
7、 molL 1 ， 0.05 molL 1 ，0.1 mol2 L 0.1 mol2 L0.1 molL1 。25 ， K 1 0.2 mol2 L Z2XY3 0.1 molL 120.05 molL 10.05 molL 13600 L2mol2 ，故 D 项正确。考点 化学平衡常数的有关计算题点 求算化学平衡常数易错警示 (1)计算平衡常数时，应代入平衡浓度而不是物质的量计算。(2)若反应方程式前后气体的系数相等，用物质的量代入时计算结果相同，故在不知容器体积时，可以用气体物质的量代入计算。(3)计算平衡常数时，要先列出表达式，再代入数据计算，注意写单位， K 的单位随表达式不同而变化。
8、二、化学平衡常数的意义及其应用41.意义下表为 298 K 时，卤化氢生成反应的平衡常数：化学方程式 平衡常数 KF2H 22HF 6.51095Cl2H 22HCl 2.571033Br2H 22HBr 1.911019I2H 22HI 8.67102请比较表中 K 值的相对大小，说明平衡常数的意义：平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度(即反应限度)。K 值越大，表示反应进行得越完全，反应物转化率越大；K 值越小，表示反应进行得越不完全，反应物转化率越小。2.应用(1)判断反应可能进行的程度K 值 105反应程度 很难进行 反应可逆 进行完全(2)判断可逆反应是否平衡或反应向何方向进行对于
9、可逆反应： aA(g) bB(g)cC(g) dD(g)，在一定温度下的任意时刻，反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系： Q ，称为该反应的浓度商。ccCcdDcaAcbBQK，反应向逆反应方向进行。(3)根据 K 值随温度变化规律，可判断反应的热效应。例 3 298 K 时，下列反应的平衡常数如下：N 2(g)O 2(g)2NO(g)， K1110 302H 2(g)O 2(g)2H2O(g)， K2210 82 mol1 L52CO 2(g)2CO(g)O 2(g)， K3410 92 molL1则常温下 NO、H 2O、CO 2这三个化合物分解放氧的倾向最大的是( )A.NO B.H2O
10、C.CO2 D.不能判断答案 B解析 NO 分解的 K 10 30，H 2O 分解的 K 0.510 82 molL1 ，根据 K 越大反应进1K1 1K2行的越完全，B 项正确。考点 化学平衡常数的概念及应用题点 化学平衡常数的表达形式与意义方法总结 根据化学平衡常数的大小可以判断可逆反应进行的程度。例 4 煤化工中常需研究不同温度下的平衡常数、投料比及产率等问题。已知：CO(g)H 2O(g)H2(g)CO 2(g)的平衡常数随温度的变化如下表：温度/ 400 500 830 1 000平衡常数 K 10.0 9.0 1.0 0.6试回答下列问题：(1)该反应的化学平衡常数表达式为 K_。
11、(2)上述正向反应是_(填“放热”或“吸热”)反应。(3)在 830 发生上述反应，按下表中的物质的量投入容积为 2 L 的恒容反应器，其中在向正反应方向进行的有_(选填“A” “B”“C”或“D”)。选项 A B C Dn(CO2) 3 1 0 1n(H2) 2 1 0 1n(CO) 1 2 3 0.5n(H2O) 5 2 3 2答案 (1) (2)放热 (3)BCH2CO2COH2O解析 (2)由表格看出温度越高， K 越小，所以正反应为放热反应。(3)A 中 Q 1.21，反应逆向进行； B 中 Q K，反应逆向进行。考点 化学平衡常数的概念及其应用题点 用浓度商与 K 判断反应是否处于
12、平衡及反应进行的方向。5.对于 CO(g)H 2O(g)CO2(g)H 2(g)，某温度下平衡常数 K 为 1，向一密闭容器内同时通入 CO(g)、H 2O(g)、CO 2(g)、H 2(g)各 1 mol，在该温度下建立平衡时，CO 的物质的量为( )A.大于 1 mol B.小于 1 molC.等于 1 mol D.无法确定答案 C解析 由于 CO(g)H 2O(g)CO2(g)H 2(g)反应前与反应后气态物质的化学计量数之和相等，故可使用各物质的物质的量代替物质的量浓度进行计算。由于 Q K，说明一开始就建立了平衡。考点 化学平衡常数的概念及其应用题点 用浓度商和 K 判断反应是否处于
13、平衡及反应进行的方向6.已知反应 CO(g)H 2O(g)CO2(g)H 2(g) H43 kJmol1 ，在 850 时 K1。今在某密闭容器中充入 1.0 mol CO、3.0 mol H2O、1.0 mol CO2和 x mol H2，下列说法不正确的是( )A.900 ，该反应的平衡常数 KK1，反应向逆反应方向进行，B 项正确；达到平衡时，通入 CO，反应物浓度增大，53化学平衡正向移动，C 项错误；850 时，若要使上述反应开始时向正反应方向进行，由K1，可求得应满足 x0.9， QK，平衡逆向移动。COH2OCO2H2 1 molL 13 molL 12 molL 11.5 mo
14、lL 1考点 化学平衡常数的概念及其应用题点 化学平衡常数的综合对点训练题组 1 化学平衡常数概念及表示方法1.下列关于平衡常数的说法中，正确的是( )A.在平衡常数表达式中，反应物浓度用起始浓度表示，生成物浓度用平衡浓度表示B.平衡常数越大，表示化学反应速率越大C.可以用化学平衡常数来定量描述化学反应的限度 D.平衡常数的大小与温度、浓度、压强、催化剂有关答案 C解析 平衡常数中的浓度都是平衡浓度，平衡常数仅受温度影响，其大小可以描述反应的限度大小，A、D 项错误，C 项正确； K 值大，反应速率不一定大，对于放热反应，温度越低，K 值越大，反应速率越小。考点 化学平衡常数的概论及其应用 题
15、点 化学平衡常数表达形式与意义2.关于平衡常数 K，下列说法中正确的是 ( )A.K 值越大，反应越容易进行B.对任一给定的可逆反应，温度升高， K 值增大C.对同一可逆反应， K 值越大，反应物的转化率越高D.加入催化剂或增大反应物浓度， K 值将增大答案 C解析 对于给定的可逆反应，化学平衡常数越大，反应进行的程度越大，但反应不一定容易进行，A 项错误，C 项正确；化学平衡常数与催化剂和反应物浓度无关，只与温度有关，与温度的关系视具体反应而定：放热反应，温度越高， K 值越小；吸热反应，温度越高， K 值越大。B、D 项错误。考点 化学平衡常数的概念及其应用题点 化学平衡常数表达形式与意义
16、题组 2 化学平衡常数的表达式3.2 000 K 时，反应 CO(g) O2(g)CO2(g)的平衡常数为 K，则相同温度下反应 2CO2(g)12102CO(g)O 2(g)的平衡常数 K为( )A. B.K2 C. D. 121K 1K2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： 21COK， K，所以 K 。CO2O2CO22 1K2考点 化学平衡常数的概念及其应用题点 化学平衡常数表达形式4.某可逆反应 aA bBcC 在某温度下的平衡常数为 K(K1)，反应热为 H。保持温度不变，将方程式的书写做如下改变，则 H 和 K 数值的相应变化为( )A.写成 2aA2
17、 bB2cC， H 值、 K 值均扩大了 1 倍B.写成 2aA2 bB2cC， H 值扩大了 1 倍， K 值保持不变C.写成 cCaA bB， H 值、 K 值变为原来的相反数D.写成 cCaA bB， H 值变为原来的相反数， K 值变为原来的倒数答案 D解析 A、B 项 H 值扩大 1 倍， K 变为原来的平方。考点 化学平衡常数的概念及其应用题点 化学平衡常数表达形式题组 3 化学平衡常数的应用5.某温度下，可逆反应 mA(g) nB(g)pC(g)的平衡常数为 K，下列对 K 的说法正确的是( )A.K 值越大，表明该反应越有利于 C 的生成，反应物的转化率越大B.若缩小反应器的容
18、积，能使平衡正向移动，则 K 增大C.温度越高， K 一定越大D.如果 m n p，则 K1答案 A解析 K 越大，该反应正向进行的程度越大，反应物的转化率越大，A 项正确；对于一个确定的化学反应， K 只是温度的函数，温度一定， K 一定，B 项错误；因该反应的热效应不确定，故 C 项错误； K ，故由 m n p 无法计算 K 的数值。CpAmBn11考点 化学平衡常数的概念及其应用题点 化学平衡常数的影响因素及应用6.某温度下反应 H2(g)I 2(g)2HI(g)的平衡常数 K57.0，现向此温度下的真空容器中充入 0.2 molL1 H2(g)、0.5 molL1 I2(g)及 0.
19、3 molL1 HI(g)，则下列说法中正确的是( )A.反应正好达到平衡B.反应向左进行C.反应向某方向进行一段时间后 K0，下列有关说法正确的是( )A.平衡常数表达式为 KCOH2CH2OB.增大体系压强，平衡常数 K 不发生变化C.升高体系温度，平衡常数 K 减小D.增加 C(s)的量，平衡正向移动答案 B解析 纯固体浓度为“常数” ，视为“1” ，不需写入平衡常数表达式，A 项错误； K 只与温度有关，因此增大体系压强，平衡常数 K 不发生变化，B 项正确；升温该反应正向进行， K 增大，C 项错误；增加 C(s)的量，平衡不移动，D 项错误。考点 化学平衡常数的概念及其应用题点 化
20、学平衡常数的综合8.在 300 mL 的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的 CO 气体，一定条件下发生反应：Ni(s)4CO(g) Ni(CO)4(g)，已知该反应平衡常数与温度的关系如表：温度/ 25 80 230平衡常数/mol3 L3 5104 2 1.9105下列说法不正确的是( )12A.上述生成 Ni(CO)4(g)的反应为放热反应B.在 25 时，反应 Ni(CO)4(g)Ni(s)4CO(g)的平衡常数为 2105 mol3L3C.在 80 时，测得某时刻 Ni(CO)4、CO 浓度均为 0.5 molL1 ，则此时 v 正 v 逆D.在 80 达到平衡时，测得 n(CO)0.
21、3 mol，则 Ni(CO)4的平衡浓度为 2 molL1答案 C解析 A 项，升高温度，平衡常数减小，故该反应为放热反应，A 项正确；B 项，25 时，逆反应的平衡常数 K 210 5 mol3L3 ，B 项正确；C 项，1K 15104 mol 3L380 时，若 Ni(CO)4、CO 的浓度均为 0.5 molL1 ，则Q 8 mol3 L3K，C 项错误；D 项，80 达到平衡时若cNiCO4c4CO 0.5 molL 10.5 molL 14n(CO)0.3 mol，CO1 molL 1 ，故Ni(CO) 4 KCO42 mol 3 L3(1 molL1 )42 molL 1 ，D
22、项正确。考点 化学平衡常数的概念及其应用题点 化学平衡常数的综合9.已知反应：CO(g)CuO(s) CO2(g)Cu(s)和反应：H 2(g)CuO(s) Cu(s)H 2O(g)在相同的某温度下的平衡常数分别为 K1和 K2，该温度下反应：CO(g)H 2O(g)CO2(g)H 2(g)的平衡常数为 K。则下列说法正确的是( )A.反应的平衡常数 K1CO2CuCOCuOB.反应的平衡常数 KK1K2C.对于反应，恒容时，温度升高，H 2浓度减小，则该反应的焓变为正值D.对于反应，恒温恒容下，增大压强，H 2浓度一定减小答案 B解析 在书写平衡常数表达式时，纯固体不写，A 项错误；由于反应
23、反应反应，因此平衡常数 K ，B 项正确；反应中，温度升高，H 2浓度减小，则平衡左移，即逆反K1K2应为吸热反应，正反应为放热反应，因此 H0 3B.若温度为 T1、 T2，反应的平衡常数分别为 K1、 K2，则 K1v 逆D.状态 A 与状态 B 相比，状态 A 的I 2大答案 C解析 由图像可知，该反应的温度越高，平衡时I 越小，所以该反应的平衡常数 K 越小， 3则 Hv 逆 ，C 项正确。 3考点 化学平衡常数的概念及其应用题点 化学平衡常数的综合综合强化11.在某温度下，将 0.10 mol H2(g)和 0.10 mol I2(g)充入 10 L 的密闭容器中，充分反应，达到平衡
24、后，测得H 20.008 0 molL1 。则反应 H2(g)I 2(g)2HI(g)的平衡常数 K 为( )A.1.0 B.0.75C.0.5 D.0.25答案 D解析 根据题意知：H 2(g)I 2(g)2HI(g)起始量(molL 1 ) 0.010 0.010 0变化量(molL 1 ) 0.002 0 0.002 0 0.004 0平衡量(molL 1 ) 0.008 0 0.008 0 0.004 0K 0.25。HI2H2I2 0.004 0 molL 120.008 0 molL 10.008 0 molL 1考点 化学平衡常数的有关计算题点 求算化学平衡常数12.在温度 T
25、时，将 NH4HS(s)置于抽真空的容器中，当反应 NH4HS(s)NH3(g)H 2S(g)达到14平衡时，测得总压力为 p，则该反应的平衡常数 Kp为( )A. p B. p214 12C. p2 D. p14 12答案 C解析 NH 4HS(s)NH3(g)H 2S(g)开始时 0 0平衡时 p p12 12则该反应的平衡常数 Kp p(H2S)p(NH3) p p p2。12 12 14考点 化学平衡常数的有关计算题点 求算化学平衡常数13.储氢作为氢能利用的关键技术，是当前关注的热点之一。储氢还可借助有机物，如利用环己烷和苯之间的可逆反应来实现脱氢和加氢。(g) (g)3H 2(g)
26、，在某温度下，向恒容容器中加入环己烷，FeSO4/Al2O3 高 温其起始浓度为 a molL1 ，平衡时苯的浓度为 b molL1 ，该反应的平衡常数K_。答案 mol3L327b4a b解析(g) (g)3H 2(g)FeSO4/Al2O3 高 温起始浓度molL 1 a 0 0转化浓度molL 1 b b 3 b平衡浓度molL 1 a b b 3 bK mol3L3 。b molL 13b molL 13a b molL 1 27b4a b考点 化学平衡常数的有关计算题点 求算化学平衡常数14.工业上先将煤转化为 CO，再利用 CO 和水蒸气反应制 H2时，存在以下反应：CO(g)H
27、2O(g)CO2(g)H 2(g)。(1)向 1 L 恒容密闭容器中充入 CO 和 H2O(g)，温度 T 时测得部分数据如下表：15t/min 0 1 2 3 4n(H2O)/mol 0.60 0.50 0.44 0.40 0.40n(CO)/mol 0.40 0.30 0.24 0.20 0.20则该温度下反应的平衡常数 K_。(2)相同温度下，若向 2 L 恒容密闭容器中充入 1 mol CO、4 mol H2O(g)、2 mol CO2、2 mol H2，此时 v 正 _(填“” “”或“ KcH2cCO2cH2OcCO22 molL 122 molL 142 molL 112 mol
28、L 1所以反应向左进行， v 正 0，CO 2的浓度与时间的关系如图所示：该条件下反应的平衡常数为_；若铁粉足量，CO 2的起始浓度为 2.0 mol L1 ，则平衡时 CO 的浓度为_molL 1 。下列措施中能使平衡时 增大的是_(填字母)。COCO2A.升高温度 B.增大压强C.再充入一定量的 CO2 D.再加入一定量铁粉答案 (1) H1 H2 吸热K1K2(2)2.0 A43解析 (1)目标反应可由上述两个反应相减得到，即 H H1 H2，则 K ，随温度升K1K2高， K1增大， K2减小，所以 增大，正反应为吸热反应。(2)平衡时CO 20.5 K1K2molL1 ，CO1 molL1 ， K2.0。设平衡时CO a molL1 ，则平衡时CO 2(2.0 a)molL1 ，则 K2.0 ，解得 a 。平衡时 K 只与温度有关，a2.0 a 43 COCO2由题目信息可知升高温度， K 变大，即 增大，故只有 A 项正确。COCO2考点 化学平衡常数的概念及其应用题点 化学平衡常数的综合
