2018高中化学化学反应速率与化学平衡第二单元第三课时化学平衡常数学案苏教版.docx

第三课时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。1在一定温度下，当一个可逆反应aAbBcCdD达到化学平衡时，其化学平衡常数的表达式为K。2化学平衡常数K只受温度的影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。3K值越大，正向反应进行的程度越大，反应进行的越完全，反应物的转化率越高。4升高温度，若K值增大，则正反应为吸热反应，反之为放热反应；降低温度，若K值增大，则正反应为放热反应，反之为吸热反应。5平衡转化率100%。化学平衡常数1化学平衡常数(1)含义在一定温度下，无论反应物的起始浓度如何，反应达到化学平衡后，生成物物质的量浓度幂之积与反应物物质的量浓度幂之积的比值是一个常数，称作该反应的化学平衡常数，简称平衡常数，用符号K表示。(2)表达式对反应aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)在一定温度下达到平衡时，K。(3)意义 (4)影响因素K只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关，只要温度一定，则平衡常数一定。2平衡转化率(1)概念：某一反应物的转化率等于该物质在反应中已转化的量与该物质总量的比值。(2)表达式：100%。(3)意义：表示在一定温度和一定起始浓度下反应进行的限度。特别提醒代入平衡常数表达式进行计算的是物质的平衡浓度而不是初始浓度和变化浓度。1对于可逆反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)，其平衡常数K的表达式是什么？若保持其他条件不变，分别增大压强、增大N2浓度，平衡如何移动？平衡常数K如何变化？提示：K；增大压强，增大N2的浓度，平衡均正向移动，但平衡常数K不变。2已知反应：H2(g)I2(g)2HI(g)的平衡常数是K ，则反应2HI(g)H2(g)I2(g)的平衡常数是什么？反应H2(g)I2(g)HI(g)的平衡常数是什么？提示：，K。3催化剂能够改变化学反应速率，对化学平衡常数有什么影响？提示：不能改变化学平衡常数。对化学平衡常数的理解(1)化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。(2)反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，由于其浓度可看作“1”而不代入表达式。(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。如N23H22NH3Ka则有2NH3N23H2K1/aN2H2NH3Ka1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)在平衡常数表达式中，反应物浓度用起始浓度，生成物浓度用平衡浓度()(2)对于一个可逆反应，平衡正向移动时，平衡常数一定增大()(3)升高温度，K值增大，则正反应为放热反应()(4)平衡常数的大小只与温度有关，而与浓度、压强、催化剂等无关()(5)从平衡常数的大小可以推断一个反应的进行程度()答案：(1)(2)(3)(4)(5)2某温度下，反应2A(g)B(g)2C(g)的平衡常数K150，在同一温度下，反应2C(g)2A(g)B(g)的平衡常数K2为()A2 500 B50C0.02D0.002解析：选C对反应2A(g)B(g)2C(g)的平衡常数K1，而同一温度下，反应2C(g)2A(g)B(g)的平衡常数K20.02。3下列反应在210 达到平衡：PCl5(g)PCl3(g)Cl2(g)H10K1CO(g)Cl2(g)COCl2(g)H20K(1)根据反应的平衡常数(K)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)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”)。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：K 1，C正确。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，只随温度的变化而变化，温度一定时，K值不变。答案：(1)C不同(2)不变化学平衡常数的应用1判断反应进行的程度2判断反应的热效应3判断可逆反应的方向对于可逆反应aAbBcCdD，在一定温度下的任意时刻，反应物与生成物浓度有如下关系：浓度商Qc， 则4计算反应物的转化率依据起始浓度(或平衡浓度)和平衡常数可以计算平衡浓度(或起始浓度)，从而计算反应物的转化率。1某温度下，反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)的平衡常数为K，下列说法正确的是()AK越大，达到平衡时，反应进行的程度越小BK越小，达到平衡时，反应物的转化率越大CK随反应物浓度改变而改变DK随温度改变而改变解析：选DK越大，表示反应向右进行的程度越大，反应物的转化率越高，A、B错误，对于一个固定的化学反应，K只受温度的影响，C错误，D正确。2现有一定温度下的密闭容器中存在如下反应：2SO2O22SO3(g)，知c始(SO2)0.4 molL1，c始(O2)1 molL1，经测定该反应在该温度下的平衡常数K19，试判断：(1)当SO2转化率为50%时，该反应是否达到平衡状态？若未达到，向哪个方向进行？(2)达平衡状态时，SO2的转化率应为多少？解析：(1)2SO2O22SO3开始/molL10.410转化/molL10.20.10.2转化后/molL10.20.90.2此时：Qc1.1119K，当SO2转化率为50%时，反应未达平衡状态，反应向正反应方向进行。(2)设达平衡时，SO2转化的物质的量浓度为x molL1，则O2转化 molL1，生成SO3为x molL1。所以K19，x0.32，所以SO2的转化率为100%80%。答案：(1)否正反应方向(2)80%方法技巧“始、变、平”三部曲解题模式写出化学反应方程式(配平)。根据题意，依次列出各反应物和生成物的物质的量浓度(或物质的量)的起始量、变化量、平衡量，未知量可以设未知数表示。变化量起始量平衡量根据变化量之比等于对应物质的化学计量数之比，列关系式，计算出未知量。把平衡量(物质的量浓度)代入化学平衡常数公式求解。三级训练节节过关1下列关于平衡常数K的说法中，正确的是()A在任何条件下，化学平衡常数都是一个恒定值B改变反应物浓度或生成物浓度都会改变平衡常数KC平衡常数K既与温度、反应物本身的性质有关，也与反应物浓度、压强有关D从平衡常数K的大小可以推断一个反应进行的程度解析：选D平衡常数只与温度和反应物本身的性质有关，A、B、C错误；平衡常数越大，反应进行的程度越大，D正确。2已知：H2(g)I2(g)2HI(g)的平衡常数为K1；H2(g)I2(g)HI(g)的平衡常数为K2，则K1、K2的关系为()AK12K2BK1KC2K1K2 DK1K2解析：选BK1，K2，故K1K，B正确。3X、Y、Z为三种气体，把a mol X和b mol Y充入一密闭容器中，发生反应X2Y2Z。达到平衡时，若它们的物质的量满足：n(X)n(Y)n(Z)，则Y的转化率为()A(ab)/2100% B2(ab)/5b100%C2(ab)/5100% D(ab)/5a100%解析：选B设反应达平衡时消耗Y的物质的量为x mol。 则：X2Y2Z起始量/mola b0变化量/mol x/2x x平衡量/molax/2bx x根据题意可得：(ax/2)(bx)xx2(ab)/5，故Y的转化率为2(ab)/5b100%2(ab)/5b100%。4平衡常数K的数值大小是衡量化学反应进行程度的标志，在25 时，下列反应的平衡常数如下：2NO(g)N2(g)O2(g)K1110302H2(g)O2(g)2H2O(g)K2210812CO2(g)2CO(g)O2(g)K341092(1)常温下，NO分解产生O2反应的平衡常数表达式为_。(2)常温下，水分解产生O2，此时平衡常数值约为_。(3)常温下，NO、H2O、CO2三种化合物分解放出氧气的倾向大小顺序为_。(4)随着轿车进入家庭，汽车尾气污染成为倍受关注的环境问题，市政府要求全市所有汽车尾气处理装置完成改装，以求基本除去氮氧化物、一氧化碳污染气体排放。而改装后的尾气处理装置主要是加入了有效催化剂，请你根据以上有关数据分析，仅仅使用催化剂_(填“能”或“否”)促进污染气体间的反应，而除去污染气体。解析：由于互为可逆反应的平衡常数互为倒数，所以水分解产生O2的K51082，K越大，反应进行越彻底，比较K1、K2、K3大小可知放出O2的倾向大小为NOH2OCO2。又对于反应2NO(g)2CO(g)N2(g)2CO2(g)，其K，K1， ，所以KK12.510121105，故反应进行完全，可仅用催化剂加快反应速率。答案：(1)K(2)51082 (3)NOH2OCO2(4)能一、单项选择题1关于平衡常数K，下列说法中正确的是()AK越大，反应速率越大B对任一给定的可逆反应，温度升高，K值增大C对可逆反应，K值越大，反应物的平衡转化率越高D加入催化剂或增大反应物浓度，K值将增大解析：选CK值与催化剂、反应物的浓度、化学反应速率的大小无关，A、D错误；K与反应温度有关，但是温度升高，K值可能增大也可能减小，B错误。2对于可逆反应：C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)，在一定温度下达到平衡时，其平衡常数表达式正确的是()AK BKCK DK解析：选DC为固体，不列入表达式。32 000 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)2CO(g)O2(g)的平衡常数为()A. BK2C. DK解析：选C反应CO(g)O2(g)CO2(g)的平衡常数K ，而2CO2(g)2CO(g)O2(g)的平衡常数为K，可见K，C正确。4某温度下，向容积为2 L的密闭反应器中充入0.10 mol SO3，当反应器中的气体压强不再变化时测得SO3的转化率为20%，则该温度下反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)的平衡常数为()A3.2103 B1.6103C8.0102 D4.0102解析：选A2SO2(g)O2(g)2SO3(g)c(始)/(molL1)000.05c(变)/(molL1)0.010.0050.01c(平)/(molL1)0.010.0050.04K3.2103。5在密闭容器中充入A(g)和B(g)，它们的初始浓度均为2 molL1，在一定条件下发生反应：A(g)B(g)2C(g)。该温度下，此反应的平衡常数为4，则A的转化率为()A30% B40%C50% D60%解析：选C设A转化了x molL1，则有： A(g)B(g)2C(g)c0/(molL1)：22 0c/(molL1): xx2xc/(molL1)：2x2x 2x由题意K4，解得x1，所以，(A)100%50%。6对于可逆反应：C(s)CO2(g)2CO(g)，在一定温度下，其平衡常数为K，下列条件的变化中，能使K发生变化的是()A将C(s)的表面积增大 B增大体系压强C升高体系温度 D使用合适的催化剂解析：选C对于一个给定的可逆反应，其化学平衡常数K的大小仅与温度有关，与其他因素无关。二、不定项选择题7某温度下反应H2(g)I2(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0.3 molL1 HI(g)，则下列说法中正确的是()A反应正好达平衡B反应向左进行C反应向某方向进行一段时间后K57.0D反应向某方向进行一段时间后c(H2)0.2 molL1解析：选DQc0.9 BC D不能确定解析：选B平衡常数的大小能表示化学反应可能进行的程度(即反应限度)，平衡常数越大，表示反应进行得越彻底。题给两个化学反应的平衡常数的大小相差很大，反应进行的程度很小，而反应进行的程度很大。9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/(molL1)0.10.20.0平衡浓度/(molL1)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(g)3Y(g)2Z(g)，其平衡常数为800C增大压强平衡常数增大D改变温度可以改变此反应的平衡常数解析：选BCX浓度变化是0.05 molL1，所以达到化学平衡时，X的转化率为0.050.1100%50%，A正确；Y的浓度变化是0.15 molL1，Z的浓度变化是0.1 molL1，故该反应的化学方程式为X3Y2Z，平衡常数K1 600，B错误；平衡常数与浓度、压强无关，只与温度有关，C错误、D正确。三、非选择题10已知可逆反应：M(g)N(g)P(g)Q(g)，请回答下列问题：(1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为c(M)1 molL1，c(N)2.4 molL1；达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的转化率为_。(2)若反应物的起始浓度分别为c(M)4 molL1，c(N)a molL1；达到平衡后，c(P)2 molL1，a_。(3)若反应物的起始浓度为c(M)c(N)b molL1，达到平衡后，M的转化率为_。解析：(1)根据反应：M(g)N(g)P(g)Q(g)起始浓度/(molL1): 1 2.4 0 0转化浓度/(molL1): 0.6 0.6 0.6 0.6平衡浓度/(molL1): 0.4 1.8 0.6 0.6(N)100%25%。(2)根据反应：M(g)N(g)P(g)Q(g)起始浓度/(molL1): 4a00转化浓度/(molL1): 2 2 2 2平衡浓度/(molL1): 2 (a2) 2 2根据温度不变，平衡常数不变的特点得：K0.5，解得a6 molL1。(3)同理：M(g)N(g)P(g)Q(g)起始浓度/(molL1): b b 0 0转化浓度/(molL1): x x x x平衡浓度/(molL1): (bx) (bx) x x根据温度不变，平衡常数不变的特点得：K0.5，解得x0.41b molL1(M)(0.41b/b)100%41%。答案：(1)25%(2)6(3)41%一、单项选择题1对于3Fe(s)4H2O(g)Fe3O4(s)4H2(g)，反应的化学平衡常数的表达式为()AKBKCK DK解析：选D由于在反应中Fe、Fe3O4均为固体，根据化学平衡常数的定义可得出平衡常数K。2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()AK1K2 BK1K2CK1K2 D.解析：选DK1，K2第三个反应的平衡常数K3K1。3将固体NH4I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 B16C20 D25解析：选C由H2和HI的平衡浓度可推算出反应生成的HI和NH3的浓度都为0.5 molL124 molL15 molL1，由于NH3没有转化，其平衡浓度仍为5 molL1，而HI的平衡浓度由题意可知为4 molL1，则的平衡常数K1c(NH3)c(HI)5420。4体积比为23的N2和H2的混合气体，在一定条件下发生反应。达到平衡时，容器内压强为反应开始时的4/5，则N2的转化率为()A50% B37.5%C25% D12.5%解析：选C设起始时n(N2)2x moln(H2)3x mol N2 3H2 2NH3起始/mol： 2x 3x0变化/mol： a3a2a平衡：(2xa) (3x3a)2ax2a(N2)100%100%25%。5一定温度下，反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)的反应热和化学平衡常数分别为H和K，则相同温度时反应4NH3(g)2N2(g)6H2(g)的反应热和化学平衡常数为()A2H和2KB2H和K2C2H和2K D2H和解析：选DN2(g)3H2(g)2NH3(g)的反应热为H，相同温度时反应2NH3(g)N2(g)3H2(g)的反应热为H，而4NH3(g)2N2(g)6H2(g)的反应热为2H；N2(g)3H2(g)2NH3(g)的化学平衡常数为K，相同温度时反应2NH3(g)N2(g)3H2(g)化学平衡常数为，则相同温度时反应4NH3(g)2N2(g)6H2(g)化学平衡常数为2。二、不定项选择题6下列有关平衡常数的说法中，正确的是()A改变条件，反应物的转化率增大，平衡常数也一定增大B反应2NO2(g)=N2O4(g)H0，升高温度该反应平衡常数减小C对于给定可逆反应，温度一定时，其正、逆反应的平衡常数相等D平衡常数为K的反应，化学方程式为CO2(g)H2(g) CO(g)H2O(g)解析：选BDA项，改变条件，反应物的转化率增大，若温度不变，则平衡常数不变，错误；B项，正反应是放热反应，温度升高K变小，正确；C项，对于给定可逆反应，温度一定时，因K正K逆1，只有平衡常数等于1时，其正、逆反应的平衡常数才相等，错误；D项，CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)的平衡常数表达式为K，正确。7已知反应A(g)B(g)C(g)D(g)的平衡常数K值与温度的关系如表所示。830 时，向一个2 L的密闭容器中充入0.20 mol A和0.20 mol B,10 s时达到平衡。下列说法不正确的是()温度/7008301 200K值1.71.00.4A达到平衡后，B的转化率为50%B增大压强，正、逆反应速率均加快C该反应为吸热反应D反应初始至平衡，A的平均反应速率v(A)0.005 molL1s1解析：选C设平衡时B减少的物质的量浓度为x molL1，则：A(g)B(g)C(g)D(g)开始/(molL1)0.10.10 0变化/(molL1)xx x x平衡/(molL1)0.1x 0.1xx x故K1.0，解得x0.05，则平衡时B的转化率100%50%，A项正确；增大压强，正、逆反应速率都增大，B项正确；由表中数据可知，温度越高，平衡常数越小，正反应是放热反应，C项错误；反应初始至平衡，v(A)0.005 molL1s1，D项正确。三、非选择题8在一体积为1 L的密闭容器中，通入一定量的CO和H2O，在850 发生如下反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H0。CO和H2O浓度变化如下图：(1)04 min的平均反应速率v(CO)_mol(Lmin)1。(2)850 时，平衡常数K_。(3)850 时，若向该容器中充入1.0 mol CO、3.0 mol H2O，则CO的平衡转化率为_。(4)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_(填选项字母)。av正(H2)v逆(H2O)bc(CO2)c(CO)c容器中气体密度不变解析：(1)04 min的平均反应速率v(CO)(0.200.08)/40.03 mol(Lmin)1。(2)850 时，平衡时各物质的浓度为c(CO)0.08 molL1，c(H2O)0.18 molL1，c