第10讲 化学平衡常数 -【暑假自学课】2022年新高二化学暑假精品课（人教版选修4）

课前导入

一、浓度商的概念与表达式杨sir化学，侵权必究

1．浓度商的概念

在任意时刻，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，称为浓度商，常用Q表示。

2．表达式杨sir化学，侵权必究

对于可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)   浓度商Q＝_______

二、化学平衡常数的概念与表达式

1．化学平衡常数的概念

在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，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，该常数就是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

对于可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)，化学平衡常数K＝。

（________或________纯物质一般不列入浓度商和平衡常数）

及时小练

思考与交流

三、平衡常数的影响因素及意义

1．化学平衡常数的影响因素

化学平衡常数是表明化学反应限度的一个特征值，通常情况下只受________影响。杨sir化学，侵权必究

2．化学平衡常数的意义

（1）通常，K越大，说明平衡体系中________所占的比例越大，______反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，平衡时反应物的转化率越大；反之，K越小，该反应进行得越不完全，平衡时反应物的转化率越小。

（2）一般来说，当K＞时，该反应就进行得基本完全了。杨sir化学，侵权必究

四、平衡常数与方程式的关系

思考与交流

1．对于同一可逆反应，正反应和逆反应的平衡常数表达式不同，两者互为倒数；

2．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，平衡常数也等倍扩大或缩小；

3．若干方程式相加，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积；若干方程式相减，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之商。杨sir化学，侵权必究

命题点一：平衡常数的概念、表达式与影响因素

【例1】下列关于化学平衡常数的说法中正确的是（   ）

A. 在任何条件下，化学平衡常数都是一个定值

B. 由化学平衡常数K可以推断一个可逆反应进行的限度

C. 化学平衡常数K与温度、反应物浓度、体系的压强都有关

D. 当改变反应物的浓度时，化学平衡常数一定会发生改变   

【变1-1】下列关于化学平衡常数的说法中错误的是

A．某特定反应的平衡常数只与温度有关

B．催化剂不能改变平衡常数的大小

C．平衡常数发生改变，化学平衡必发生改变

D．化学平衡移动时，平衡常数必改变

【变1-2】对于可逆反应：2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(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．缩小容器体积 B．降低体系温度

C．保持体积不变，充入O2 D．使用合适的催化剂

【例2】对于3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g),反应的化学平衡常数的表达式为(   )

A.K=    B.K=

C. K=           D.K=

命题点二：平衡常数与方程式的关系

【例3】已知反应 2NH3⇌N2+3H2，在某温度下的平衡常数为0.25，在此条件下，氨的合成反应N2 + 3H2⇌2NH3的平衡常数为

A．4 B．2 C．1 D．0.5

【变3-1】已知下列反应的平衡常数：①S(s)＋O2(g)SO2(g)，K1；②H2(g)＋S(s)H2S(g)，K2；则反应H2(g)＋SO2(g) O2(g)＋H2S(g)的平衡常数是

A．K1-K2 B．K2-K1 C．K2 /K1 D．K1/K2

【变3-2】反应Ⅰ：H2(g)+I2(g)⇌2HI(g)的平衡常数为K1；反应Ⅱ：HI(g)⇌H2(g)+I2(g)的平衡常数为K2，则K1、K2的关系为(平衡常数为同温度下的测定值

A． B． C． D．

【变3-3】化学平衡常数K的数值大小是衡量化学反应进行程度的标志，在常温下，下列反应的平衡常数数值如下：

2NO(g) N2(g)+O2(g)  K1=1×1030

2H2(g)+O2(g) 2H2O(g)  K2=2×1081

2CO2(g) 2CO(g)+O2(g)   K3=4×10-92

以下说法正确的是(    )

A.常温下，NO分解产生O2的反应的平衡常数表达式为K1=

B.常温下，NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的进行程度由大到小的顺序为NO>H2O>CO2

C.常温下，水分解产生O2,此时平衡常数的数值约为5×10-80

D.以上说法都不正确

命题点三：平衡常数与“三段式”的计算杨sir化学，侵权必究

【例4】一定温度下，将2molA和2molB两种气体混合放入体积为2L的密闭刚性容器中，发生反应3A(g)＋B(g)xC(g)＋2D(g)，2min末反应达到平衡，生成0.8molD，并测得C的物质的量浓度为0.4mol·L-1，下列说法正确的是（    ）

A．此温度下该反应的平衡常数K等于0.5

B．A的平衡转化率为40%杨sir化学，侵权必究

C．x的值为1

D．A和B的平衡转化率相等

【变4-1】在800℃时，体积为1升的密闭容器中，下列可逆反应达到化学平衡状态：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，已知CO和H2O(g)的初始浓度为0.01mol·L-1时，H2平衡浓度为0.005mol·L-1.若此时再加入0.02mol·L-1的H2O(g)，重新达到平衡时，H2平衡浓度为

A．0.025 mol·L-1 B．0.0075 mol·L-1 C．0.005 mol·L-1 D．0.015 mol·L-1

【变4-2】已知可逆反应CO(g)+H2O(g) CO2(g) + H2(g)，K为平衡常数，只与温度有关，与浓度无关。

(1)830K时，若起始浓度：CO为1mol• L-1，H2O为1.5mol• L-1，平衡时CO转化率为60%，则H2O的转化率为：_________；K值为：_________杨sir化学，侵权必究

(2)830K时，若起始浓度改为：CO为1mol• L-1，H2O为3mol• L-1，平衡时H2O的转化率为：_____________；

【变4-3】某温度下，在一个2L的密闭容器中，加入4molA和 2molB进行如下反应：3A(g)＋2B(g)4C(s)＋2D(g)。反应一段时间后达到平衡，测得生成1.6molC，则下列说法正确的是

A．该反应的化学平衡常数表达式是 K=

B．此时，B的平衡转化率是40%杨sir化学，侵权必究

C．增大该体系的压强，平衡向右移动，化学平衡常数增大

D．增加 B，平衡向右移动，B的平衡转化率增大

命题点四：化学反应速率与化学平衡综合杨sir化学，侵权必究

【例5】(1)下图是NO2和CO反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，请写出NO2和CO反应的热化学方程式______________________。

(2)研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：

2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g)  K1 ΔH1＜0(Ⅰ)

2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)  K2 ΔH2＜0  (Ⅱ)

4NO2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K=__________(用K1、K2表示)，该反应的ΔH=__________(用ΔH1、ΔH2表示)。

(3)H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)。在610 K时，将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。H2S的平衡转化率α＝__________%。

【例6】.(I)已知在448℃时，反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)的平衡常数K1为49,则该温度下反应2HI(g) H2(g)+I2(g)的平衡常数K2为       ;反应1/2H2(g)+1/2I2(g) HI(g)的平衡常数K3为      

(Ⅱ)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)的关系如下表所示：杨sir化学，侵权必究

回答下列问题：

(1)该反应的化学平衡常数表达式为K                  

(2)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是           

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)

(3)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       ℃

(4)在800℃时，发生上述反应，某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)为2mol·L-1,c(H2)为1.5mol·L-1,c(CO)为1mol·L-1,c(H2O)为3mol·L-1,此时反应     达到平衡(填“是”或“否”)。

【练1】下列关于平衡常数K的说法正确的是（    ）

A．加入催化剂可能会改变平衡常数K

B．改变反应物浓度能改变平衡常数K

C．平衡常数K与反应本身及温度有关杨sir化学，侵权必究杨sir化学，侵权必究

D．K越大，反应物的转化率越小

【练2】某温度时，N2+3H22NH3的平衡常数K=a，则此温度下，NH31/2 N2+3/2H2的平衡常数为

A．a-(1/2) B．a C．(1/2)a D．a-2

【练3】已知下列反应的平衡常数：

①SO2(g) + O2(g) SO3(g)  K1 ；②NO(g) + O2(g) NO2(g)  K2。

则反应SO2(g) + NO2(g) SO3(g) + NO(g)的平衡常数为（　　）

A．K1 + K2 B．K2﹣K1 C． D．K1 × K2

【练4】在一定条件下，有下列分子数相同的可逆反应，其平衡常数K值分别是

①H2 + F22HF  K＝1047                 

②H2 + Cl22HCl  K＝1017

③H2 + Br22HBr    K＝109                  

④H2 + I22HI  K＝1

比较K值大小，可知各反应的正反应进行的程度由大到小的顺序是（　　）

A．①②③④ B．④②③① C．①④③② D．无法确定

【练5】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)=3mol/L ，c(H2)=9mol/L

，c(NH3)=4mol/L-,则

(1)该温度时的平衡常数为                        ；起始浓度c(N2)=            

(2)H2的转化率为         。

【练6】把7 molA气体和5 molB气体混合放入2 L密闭容器中，在一定条件下发生反应：3A(g)+B(g)⇌2C(s)+xD(g)，经5min达到平衡，此时生成2 mol C，测得D的平均反应速率为0.2 mol·(L·min)-1，求：

(1)B的转化率_______

(2)x的值_______杨sir化学，侵权必究

(3)平衡时压强与初始时压强之比_______

(4)该温度下此反应的平衡常数_______

【练7】目前工业上可用CO2来生产燃料甲醇，有关反应为：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)  ΔH＝-49.0 kJ/mol。现向体积为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)若CO2的转化率为40%时，反应放出的热量为_________kJ；

(2)从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)＝________；杨sir化学，侵权必究

(3)判断该可逆反应达到化学平衡状态的标志是_________（填字母）。

a．v生成(CH3OH)＝v消耗(CO2)

b．混合气体的密度不再改变

c．混合气体的平均相对分子质量不再改变  

d．CO2、H2、CH3OH、H2O的浓度均不再变化

(4)下列表示该反应速率最快的是__________；

a．v(H2)＝2 mol·L-1·min-1 b．v(CO2)＝4.5 mol·L-1·min-1

c．v(CH3OH)＝3 mol·L-1·min-1 d．v(H2O)＝0.2 mol·L-1·s-1

(5)该反应的平衡常数表达式为K=_________反应的平衡常数K 数值为_______。