化学平衡常数教案

[教材基础—自热身]

1．概念

在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，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，用符号K表示。

2．表达式

对于反应mA(g)＋nB(g)  pC(g)＋qD(g)，K＝(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。

3．意义

(1)K值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。

(2)K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。

(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。

[知能深化—扫盲点]

[对点练]

1．判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度(　　)

(2)催化剂能改变化学反应速率，也能改变平衡常数(　　)

(3)平衡常数发生变化，化学平衡不一定发生移动(　　)

(4)化学平衡发生移动，平衡常数不一定发生变化(　　)

(5)温度升高，化学平衡常数一定增大(　　)

(1)化学平衡常数与化学方程式书写形式的关系

①对于同一可逆反应，正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数，即：K正＝。

②若化学方程式中的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会发生改变。

③两反应加和，得到的新反应，其化学平衡常数是两反应平衡常数的乘积；两反应相减，得到的新反应，其化学平衡常数是两反应平衡常数相除得到的商。

(2)化学平衡常数与平衡移动的关系

对于给定可逆反应，即使化学平衡发生移动，但只要温度不变，平衡常数就不会改变，利用此守恒可以计算恒定温度下再次平衡后的转化率等物理量，这也是定量化学的重要定律。

2．对于①N2＋3H2  2NH3　K1

②2NH3  N2＋3H2　K2

③NH3  N2＋H2　K3

(1)写出K1、K2的表达式：K1＝______________________、K2＝______________________。

(2)K2与K1的关系式：K2＝________；

K2与K3的关系式：K2＝________(或K3＝________)。

(1)利用K可以推测可逆反应进行的程度

K的大小表示可逆反应进行的程度，K大说明反应进行的程度大，反应物的转化率大；K小说明反应进行的程度小，反应物的转化率小。

(2)利用K可判断反应的热效应

若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。

(3)利用K的表达式确定化学反应方程式

根据平衡常数的书写原则确定出反应物、生成物以及各物质的化学计量数。

(4)利用K判断化学平衡状态及反应的方向

对于可逆反应aA(g)＋bB(g)  cC(g)＋dD(g)，在一定温度下的任意时刻，通过离子积与K的相对大小来确定反应是否达到平衡状态。Qc＝。

Qc

[对点练]

3．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的关系如表所示：

(1)该反应的化学平衡常数表达式为

K＝_________________________________________________。

(2)该反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。

(3)某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：

3c(CO2)·c(H2)＝5c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为________。

(4)若830 ℃时，向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O，反应达到平衡后，其化学平衡常数K________1.0(填“大于”“小于”或“等于”)。

(5)830 ℃时，容器中的反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下，扩大容器的体积，平衡________移动(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)。

[题点全练—过高考]

题点一　平衡常数的含义

1．某温度下2 L密闭容器中3种气体起始状态和平衡状态时的物质的量(n)如表所示，下列说法正确的是(　　)

B．其他条件不变，升高温度，若W的体积分数减小，则此反应ΔH<0

C．其他条件不变，使用催化剂，正、逆反应速率和平衡常数均增大，平衡不移动

D．其他条件不变，当密闭容器中混合气体密度不变时，表明反应已达到平衡

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

2NO(g)＋Cl2(g)  2ClNO(g)　K2

则4NO2(g)＋2NaCl(s)  2NaNO3(s)＋2NO(g)＋Cl2(g)的平衡常数

K＝__________________________________________________________(用K1、K2表示)。

题点二　平衡常数的影响因素及应用

3．甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：

(2)反应③的ΔH________(填“>”或“<”)0。

(3)500 ℃时测得反应③在某时刻H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol·L－1)分

别为0.8、0.1、0.3、0.15，则此时v正________v逆(填“>”“＝”或“<”)。

4．在一个体积为2 L的真空密闭容器中加入0.5 mol CaCO3，发生反应 CaCO3(s)  CaO(s)＋CO2(g)，测得二氧化碳的物质的量浓度随温度的变化关系如下图所示，图中A表示CO2的平衡浓度与温度的关系曲线，B表示不同温度下反应经过相同时间时CO2的物质的量浓度的变化曲线。请按要求回答下列问题：

(1)该反应正反应为________热反应(填“吸”或“放”)，温度为T5 ℃时，该反应耗时40 s达到平衡，则T5 ℃时，该反应的平衡常数数值为________。

(2)如果该反应的平衡常数K值变大，该反应________(填标号)。

a．一定向逆反应方向移动     b．在平衡移动时正反应速率先增大后减小

c．一定向正反应方向移动     d．在平衡移动时逆反应速率先减小后增大

(3)请说明随温度的升高，曲线B向曲线A逼近的原因：

________________________________________________________________________.

(4)保持温度，体积不变，充入CO2气体，则CaCO3的质量________，CaO的质量________，CO2的浓度________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(5)在T5 ℃下，维持温度和容器体积不变，向上述平衡体系中再充入0.5 mol N2，则最后平衡时容器中的CaCO3的质量为________g。

5、（2017全国1卷28题节选）

近期发现，H2S是继NO、CO之后的第三个生命体系气体信号分子，它具有参与调节神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题：

（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2.5 L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。

①H2S的平衡转化率=_______%，反应平衡常数K=________。

②在620 K重复试验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H2S的转化率_____，该反应的△H_____0。（填“>”“<”或“=”）

③向反应器中再分别充入下列气体，能使H2S转化率增大的是________（填标号）

A．H2S        B．CO2           C．COS        D．N2