高中化学第二节 化学平衡导学案及答案

课前引入

一、浓度商的概念与表达式

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

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

【答案】

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＝。

注意

及时小练

【答案】（1）；（2）；（3）；（4）

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。

【答案】温度

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。

【答案】生成物正105

3．化学平衡常数的应用

判断正在进行的可逆反应进行的方向

（1）Q<K：反应向正反应方向进行，v正>v逆；

（2）Q=K：反应处于化学平衡状态，v正=v逆；

（3）Q>K：反应向逆反应方向进行，v正<v逆。

思考与交流

【答案】

四、平衡常数与方程式的关系

1．对于同一可逆反应，正反应和逆反应的平衡常数互为倒数；

2．若化学方程式中各物质的化学计量数都扩大或缩小至原来的n倍，则化学平衡常数变为原来的n次幂或次幂。

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。

举个例子

【答案】（1）1/ K1（2）K22（3）K1·（4）2K1/K2

题型一：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

【答案】B

【变1-1】（2021·钦州市第四中学高二月考）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

【答案】D

【变1-2】（2021·海原县第一中学高二期末）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

【答案】B

题型二：平衡常数与方程式的关系

【例3】（2021·民勤县第四中学高二期末）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

【答案】A

【变3-2】（2020·舒城育才学校高二月考）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．

【答案】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

【答案】B

题型三：平衡常数与“三段式”的计算

【例4】（2020·阿荣旗第一中学高二期中）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%

C．x的值为1

D．A和B的平衡转化率相等

【答案】A

【变4-1】（2020·石首市第一中学高二月考）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

【答案】B

【变4-2】（双选）已知某化学反应的平衡常数表达式为K=,在不同的温度下该反应的平衡常数如下表：

下列有关叙述不正确的是（）

A.该反应的化学方程式是CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)

B.上述反应的正反应是吸热反应

C.若在一定容积的密闭容器中通入CO2和H2各1mol,5min后温度升高到830℃,此时测得CO2为0.4mol,则该反应达到平衡状态

D.若平衡浓度符合下列关系式：则此时的温度为1000℃

【答案】BC

【变4-3】（2020·莆田第十五中学高二期末）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：_________

(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：_____________；

【答案】40%125%

题型四：化学反应速率与化学平衡综合

【例5】（2021·山东威海市·高二期末）时，将气体放入密闭容器中，发生反应，实验数据如图。已知与的消耗速率与各自的分压有如下关系：，。下列说法错误的是

A．混合气体的密度始终保持不变

B．a点v(正)>v(逆)

C．前

D．该温度下反应的平衡常数Kp与k1、k2间的关系为Kp·k2=k1

【答案】D

【例6】（2020·武威第八中学高二月考）(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＝__________%。

【答案】NO2(g)+CO(g)=CO2(g)+NO(g) △H= -234 kJ/mol2ΔH1-ΔH22.5%

【例7】(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：

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”)。

【答案】1/49   7     BC   830  否

【题1】（2021·海原县第一中学高二期末）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

【答案】B

【题2】据报道，在300℃、70MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实，其反应的化学方程式为2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)。下列叙述正确的是（）

A．相同条件下，2 mol氢原子所具有的能量等于1 mol氢分子所具有的能量

B．当v(CO2)=2v(CH3CH2OH)时，反应一定达到平衡状态

C．当平衡向正反应方向移动时，平衡常数一定增大

D．增大压强，可提高CO2和H2的转化率

【答案】D

【题3】加热N2O5依次发生的分解反应为①N2O5N2O3＋O2，②N2O3N2O＋O2；在2 L密闭容器中充入8 mol N2O5，加热到t ℃，达到平衡状态后O2为9 mol，N2O3为3.4 mol，则t ℃时反应①的平衡常数为(　　)

A．10.7 B．8.5

C．9.6 D．10.2

【答案】　B

【题4】某温度下，反应SO2(g)+1/2O2(g)SO3(g)的平衡常数K1=50,在同一温度下，反应SO3(g)SO2(g)+O2(g)的平衡常数K2的值为（）

A.2500    B.100    C.0.02     D.0.001

【答案】C

【题5】在一个容积为2 L的密闭容器中，加入0.8 mol A2气体和0.6 mol B2气体，一定条件下发生反应：A2(g)＋B2(g)2AB(g)　ΔH<0，反应中各物质的浓度随时间的变化情况如图所示，下列说法不正确的是(　　)

A．图中a点的值为0.15

B．该反应的平衡常数K＝0.03

C．温度升高，平衡常数K值减小

D．平衡时A2的转化率为62.5%

【答案】　B

【题6】高炉炼铁中发生的基本反应之一如下：

FeO（固）＋CO（气）⇌Fe（固）＋CO2（气）ΔH＞0

（1）则该反应中平衡常数表达式K＝_________________

（2）已知1100℃时K＝0.263。温度升高，化学平衡移动后达到新的平衡，高炉内CO2和CO的体积比值_______平衡常数K值___（均填增大，减小或不变）.

（3）1100℃时测得高炉中c(CO2)＝0.025mol·L－1，c(CO)＝0.1mol·L－1，在这种情况下，该反应是否处于平衡状态________（选填是或否），此时化学反应速率v正____v逆（选填＞，＜，＝）。

【答案】增大增大否>

【题7】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)＋I2(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：

回答下列问题：

（1）该反应的逆反应为____________(填“吸热”或“放热”)反应。

（2）能判断该反应达到化学平衡状态的依据是____________。

A．混合气体中c(CO)不变

B．c(CO2)＝c(CO)

C．v正(H2)＝v逆(H2O)

D．容器中压强不变

（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____________℃，在此温度下，加入2mol的CO和3mol的H2，达到平衡时，CO的转化率为____________。

（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，则下一时刻，反应将____________(填“正向”或“逆向”)进行。

【答案】    7    放热    AC    830    60%    逆向

【练1】（2020·林芝市第二高级中学高二月考）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

D．K越大，反应物的转化率越小

【答案】C

【练2】（2018·陕西西安市第八十九中学）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

【答案】A

【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

【答案】C

【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

【答案】A

【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。

【答案】7.3×10-3   5mol·L-1    40%

解析：(1)K==≈7.3×10-3

设起始时N2、H2的浓度分别为x、y

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

起始            x,     y            0

平衡        3mol·L-1  9mol·L-1  4mol·L-1

△c       x-3mol·L-1  y-9mol·L-1   4mol·L-1，则x=5mol·L-1；，则y=15mol·L-1

(2)H2的转化率==40%。

【练6】（2020·雷州市第二中学高二期中）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_______

(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_______

【答案】20%2

【练7】（2020·长沙铁路第一中学）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)＝________；

(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_______。

【答案】19.60.225cdd5.3