2019-2020学年高中化学 第二章 化学反应速率和化学平衡 第3节 化学平衡 第2课时 化学平衡

第2课时化学平衡常数学习目标重点难点1.知道化学平衡常数的含义。【重点】化学平衡常数的含义及应用。2.能用化学平衡常数计算反应物的转化率。【难点】化学平衡常数的应用。1．定义在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，__________________________________________是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数，通常用符号____表示。化学平衡常数生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值K2．表达式对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)平衡常数的表达式：K＝________________。cpC·cqDcmA·cnB3．意义K值越大，说明_______进行的程度________，反应物的转化率______；反之，就转化越__________，转化率就________。4．影响因素对于一个确定的可逆反应，K只受________影响，与反应物或生成物的__________无关。正反应越大越大不完全越小温度浓度变化1．写出反应：FeO(s)＋CO(g)===Fe(s)＋CO2(g)的平衡常数，书写化学平衡常数表达式时需要注意什么问题？【答案】K＝c(CO2)/c(CO)，固体、液体的浓度是固定的，可看作“1”，不写在化学平衡常数表达式中。2．某可逆反应升高温度后，平衡常数增大，该可逆反应正反应是吸热还是放热？【答案】吸热化学平衡常数应用中的注意事项(1)平衡常数表达式①书写平衡常数表达式时，固体、纯液体的浓度可视为“1”，可以不写。化学平衡常数如Cr2O2－7＋H2O2CrO2－4＋2H＋，平衡常数K＝c2CrO2－4·c2H＋cCr2O2－7；再如Fe3O4(s)＋4H2(g)3Fe(s)＋4H2O(g)，平衡常数K＝c4H2Oc4H2。②化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关。同一个化学反应，由于书写的方式不同，各反应物、生成物的化学计量数不同，平衡常数就不同。但是这些平衡常数可以相互换算。如：H2＋I22HI的化学平衡常数为K，则2HIH2＋I2的化学平衡常数为1K。③平衡常数是有单位的，并随平衡常数表达式的不同而不同。通常书写平衡常数的数值时不写单位。(2)化学平衡常数的意义平衡常数反映一个化学反应所能进行的最大程度。K值越大，表明正反应进行的程度越大，因此可以根据平衡常数的大小来比较反应的转化率大小，也可以根据等式计算平衡时体系中各物质的浓度。(3)平衡常数与温度的关系化学平衡常数只是温度的函数，只随着温度的改变而改变。当温度一定时，可逆反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，又无论反应物起始浓度的大小，K都是一个常数。(4)化学平衡常数的应用①判断可逆反应进行的程度大小②判断可逆反应是否平衡及不平衡时反应进行的方向对于可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在一定温度下的任意时刻，反应物与生成物的浓度有如下关系：Qc＝cpC·cqDcmA·cnBQcK，反应向正反应方向进行Qc＝K，反应处于平衡状态QcK，反应向逆反应方向进行③判断反应的热效应升高温度K值增大→正反应为吸热反应K值减小→正反应为放热反应降低温度K值增大→正反应为放热反应K值减小→正反应为吸热反应④计算反应物的转化率依据起始浓度(或平衡浓度)和平衡常数，从而计算反应物的转化率。化学平衡的有关计算——“三段式”的分析法(1)计算模式例如mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始量：ab00变化量：mxnxpxqx平衡量：a－mxb－nxpxqx对于反应物：平衡时的相关量＝起始量－变化量，n(平)＝n(始)－n(变)。对于生成物：平衡时的相关量＝起始量＋变化量，n(平)＝n(始)＋n(变)。(2)基本解题思路①设未知数：具体题目要具体分析，灵活设立，一般设某物质的转化量为x。②确定三个量：根据反应物、生成物及变化量的三者关系代入未知数确定平衡体系中各物质的起始量、变化量、平衡量，并按(1)中“模式”列表。③解答题设问题：明确了“始”“变”“平”三个量的具体数值后，再根据相应关系求反应物转化率、混合气体的密度、平均相对分子质量等，给出题目答案。化学平衡的图象分析三步曲改变外界条件对化学反应速率及化学平衡的影响，可用各种图象来表示。解答图象题的方法与思路如下：(1)看懂图象(2)联想规律：即联想外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律。(3)作出判断：依题意仔细分析，作出正确判断。特别值得注意的是：①图象中有三个量时，应确定一个量不变，再讨论另两个量的关系，可谓“定一议二”。②曲线中先出现拐点的，该曲线在所示条件下先出现平衡，该曲线所示的温度或压强较高，可谓“先拐先平”。③如果曲线反映为达到平衡的时间不同但平衡状态相同，则可能是加入催化剂或对气体体积不变的反应改变压强使其速率发生变化但平衡不移动，或是几种等效平衡的曲线。④化学反应速率在平衡图象中往往隐含出现，曲线斜率大的表示速率快，相应的条件可能是温度高或压强大或使用了催化剂。在25℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表：物质XYZ初始浓度/(mol·L－1)0.10.20平衡浓度/(mol·L－1)0.050.050.1下列说法错误的是()A．反应达到平衡时，X的转化率为50%B．反应可表示为X＋3Y2Z，其平衡常数为1600C．增大压强使平衡向生成Z的方向移动，平衡常数增大D．改变温度可以改变此反应的平衡常数【答案】C【解析】平衡时X的转化率为0.1－0.05mol/L0.1mol/L×100%＝50%，A项正确；根据表格中X、Y、Z浓度的变化值：(0.1mol/L－0.05mol/L)∶(0.2mol/L－0.05mol/L)∶(0.1mol/L－0mol/L)＝1∶3∶2，可推出反应为X＋3Y2Z，K＝c2ZcX·c3Y＝0.120.05×0.053＝1600，故B项正确；平衡常数只与温度有关，C项错误，D项正确。可逆反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)ΔH，同时符合下列两图中各曲线规律的是()A．a＋bc＋dT1T2ΔH0B．a＋bc＋dT1T2ΔH0C．a＋bc＋dT1T2ΔH0D．a＋bc＋dT1T2ΔH0【答案】B【解析】由图甲可知T2先达平衡，则T2T1，T2→T1温度降低，生成物浓度增大，说明降温平衡向正反应方向移动，则正反应为放热反应，ΔH0；由图乙，达平衡[v(正)＝v(逆)]后增大压强，v(正)v(逆)，说明平衡向正反应方向移动，则正反应是气体分子数减小的反应，a＋bc＋d，B项正确。已知在25℃时，下列反应的平衡常数如下：①N2(g)＋O2(g)2NO(g)K1＝1×10－30②2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)K2＝2×1081③2CO2(g)2CO(g)＋O2(g)K3＝4×10－92下列说法正确的是()A．NO分解反应NO(g)12N2(g)＋12O2(g)的平衡常数为1×10－30B．根据K2的值可以判断常温下H2和O2很容易反应生成H2OC．常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向顺序为NOH2OCO2D．温度升高，上述三个反应的平衡常数均增大【答案】C【解析】A中此反应的平衡常数K＝c12N2·c12O2cNO＝cN2·cO2c2NO＝1K1＝1015；B中K2与反应条件无关，实际上常温下H2和O2不易反应；C中通过分解方向的平衡常数大小分析分解放出O2的倾向；D中温度升高对三个反应的影响不同，则平衡常数变化不同。(2019年甘肃兰州一中期中)一定条件下反应2A(s)＋3B(g)C(g)＋2D(g)ΔH0达到平衡，下列叙述正确的是()A．增加A的量，平衡不移动B．平衡后再充入C，D的体积分数增大C．升高温度，平衡常数增大D．压强增大一倍，平衡不移动，v正、v逆不变【答案】A【解析】A是固体，其量的变化对平衡无影响，A正确；平衡后再充入C平衡向逆反应方向进行，D的体积分数减小，B错误；该反应为放热反应，升高温度，平衡常数减小，C错误；增大压强，平衡不移动，但v(正)、v(逆)都增大，D错误。(2019年吉林长春期中)在容积一定的密闭容器中，反应A(g)＋B(g)xC(g)，符合图Ⅰ所示关系。对图Ⅱ的说法正确的是(T为温度、p为压强、t为时间)()A．p3p4，y为A转化率B．p3p4,y为A浓度C．p3p4，y为混合气体密度D．p3p4,y为C的体积分数【答案】D【解析】依据图(Ⅰ)中(T1，p1)与(T1，p2)相对位置知，增压(因p2＞p1)，C%升高，故该反应为反应前后气体分子数减小的反应，即x＝1；由图(Ⅰ)中(T1，p2)与(T2，p2)相对位置知，升温(因为T1＞T2)，C%降低，故正反应为放热反应，即该反应为A(g)＋B(g)C(g)ΔH＜0，由反应式可知，升温和降压均可使反应向逆反应方向移动。由图(Ⅱ)知：A.若y为A转化率，任选p3或p4曲线，当p不变时，当T升高时该平衡向逆反应方向移动，A转化率减小；若p3p4，当p增大时该平衡向正反应方向移动，A转化率增大，与图象不符，错误。B.若y为A浓度，任选p3或p4曲线，当p不变时，当T升高时该平衡向逆反应方向移动，A浓度增大，与图像不符，错误。C.若y为混合气密度，因该体系容积固定，反应中的物质均为气体，故混合气体的密度固定不变，错误。D.若y为C的体积分数，任选p3或p4曲线，当p不变时，当T升高时该平衡向逆反应方向移动，C的体积分数减小；若p3p4，当p增大时该平衡向正反应方向移动，C的体积分数增大。(2018年湖南长沙期中)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和温度t的关系如下表：t/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6回答下列问题：(1)该反应的化学平衡常数表达式为K＝__________。(2)该反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。(3)能判断该反应已达到化学平衡状态的依据是________(填字母)。A．容器中压强不变B．混合气体中c(CO)不变C．v正(H2)＝v逆(H2O)D．c(CO2)＝c(CO)(4)某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为________℃。【答案】(1)cCO·cH2OcCO2·cH2(2)吸热(3)BC(4)830【解析】(1)根据化学平衡常数的定义即可写出平衡表达式。(2)由表中数据可以看出温度越高，平衡常数越大，说明反应混合物中CO或水的浓度越大，即升温平衡向右移动，正反应为吸热反应。(3)该反应为反应前后气体物质的量不变的反应，反应过程中压强始终不变，与平衡与否无关。(4)当c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)时，K＝1，此时的温度由表中数据可知为830℃。