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基礎(chǔ)課時(shí)13　化學(xué)平衡常數(shù)
專題2　化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡
第二單元　化學(xué)反應(yīng)的方向與限度
學(xué)習(xí)任務(wù) 1．通過(guò)了解化學(xué)平衡常數(shù)的概念，會(huì)寫化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式，培養(yǎng)變化觀念與平衡思想的化學(xué)核心素養(yǎng)。
2．通過(guò)了解平衡轉(zhuǎn)化率的含義，學(xué)會(huì)運(yùn)用平衡常數(shù)進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算，培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知的化學(xué)核心素養(yǎng)。
必備知識(shí)　自主預(yù)習(xí)儲(chǔ)備
一、化學(xué)平衡常數(shù)
1．化學(xué)平衡常數(shù)的概念與表達(dá)式
(1)概念。
在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，生成物__________與反應(yīng)物__________的比值是一個(gè)常數(shù)(簡(jiǎn)稱________)，用符號(hào)__表示。
濃度冪之積
濃度冪之積
平衡常數(shù)
K
(2)表達(dá)式。
對(duì)于一般的可逆反應(yīng)：aA＋bB cC＋dD，在一定溫度下達(dá)到平衡
時(shí)K＝____________。
部分可逆反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式。
化學(xué)方程式 平衡常數(shù)表達(dá)式
2NO2 N2O4

化學(xué)方程式 平衡常數(shù)表達(dá)式
2Fe3+＋Fe 3Fe2+
Br2＋H2O H＋＋Br－＋HBrO
2．化學(xué)平衡常數(shù)的意義
平衡常數(shù)K的大小能說(shuō)明反應(yīng)進(jìn)行的程度(也叫反應(yīng)的限度)，K值越__，表示反應(yīng)進(jìn)行得越完全；K值越__，表示反應(yīng)進(jìn)行得越不完全。
3．化學(xué)平衡常數(shù)的影響因素
(1)對(duì)于指定反應(yīng)，平衡常數(shù)只受____影響。
(2)固體、純液體、水溶液中的水濃度可視為定值，其濃度不列入平衡常數(shù)表達(dá)式中。
大
小
溫度
判一判　(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)
(1)在平衡常數(shù)表達(dá)式中，反應(yīng)物濃度用起始濃度，生成物濃度用平衡濃度。 (　)
(2)催化劑能改變化學(xué)反應(yīng)速率，也能改變平衡常數(shù)。 (　)
(3)對(duì)于指定反應(yīng)，平衡常數(shù)的大小只與溫度有關(guān)，而與濃度、壓強(qiáng)、催化劑等無(wú)關(guān)。 (　)
(4)化學(xué)方程式中的固態(tài)或純液態(tài)物質(zhì)不能代入平衡常數(shù)表達(dá)式。 (　)
×
×
√
√
已轉(zhuǎn)化的量
關(guān)鍵能力　情境探究達(dá)成
化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式及應(yīng)用
[情境素材]
一定溫度下，有下列三個(gè)可逆反應(yīng)：
①C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)　K1
②CO(g)＋H2(g) C(s)＋H2O(g)　K2
③2C(s)＋2H2O(g) 2CO(g)＋2H2(g)　K3
[問(wèn)題探究]
[問(wèn)題1]　分析①②兩式的平衡常數(shù)表達(dá)式，總結(jié)可逆反應(yīng)中正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)有何關(guān)系？
[問(wèn)題2]　分析①③兩式的平衡常數(shù)表達(dá)式，總結(jié)若化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)等倍擴(kuò)大或縮小，平衡常數(shù)如何變化？
[問(wèn)題3]　對(duì)于反應(yīng)③，若保持其他條件不變，升高溫度，K3值增大，該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)？
提示：對(duì)于反應(yīng)③，升高溫度，K3值增大，說(shuō)明反應(yīng)正向進(jìn)行，則說(shuō)明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)。
[歸納總結(jié)]
1．化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù)
(1)化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式書寫注意事項(xiàng)。
①化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式中各物質(zhì)的濃度必須是平衡時(shí)的濃度，且不出現(xiàn)固體或純液體的濃度。
2．化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用
(1)判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度。
(2)判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)。
【特別提醒】　壓強(qiáng)平衡常數(shù)。
(1)理解Kp含義。
在化學(xué)平衡體系中，用各氣體物質(zhì)的分壓代替濃度，計(jì)算的平衡常數(shù)叫壓強(qiáng)平衡常數(shù)。
(2)運(yùn)用計(jì)算技巧。
該反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式K＝____________，ΔH________0(填“>”“<”或“＝”)。
溫度/℃ 1 000 1 150 1 300
平衡常數(shù) 4.0 3.7 3.5

<
必備知識(shí)
關(guān)鍵能力
學(xué)習(xí)效果
基礎(chǔ)課時(shí)固基練
基礎(chǔ)課時(shí)13　化學(xué)平衡常數(shù)
2．硫酸生產(chǎn)中，SO2催化氧化生成SO3：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＜0。某溫度下，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與體系總壓強(qiáng)(p)的關(guān)系如圖所示。根據(jù)圖示回答下列問(wèn)題：
(1)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，平衡常數(shù)表達(dá)式K＝___________，
升高溫度，K值____________(填“增大”“減小”或
“不變”)。
(2)①將2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于10 L密閉容器中，反應(yīng)達(dá)平衡后，體系總壓強(qiáng)為0.10 MPa。該反應(yīng)的平衡常數(shù)為________。
②平衡狀態(tài)由A變到B時(shí)，平衡常數(shù)K(A)______K(B)(填“＞”“＜”或“＝”)。

減小
800
＝
[情境素材]
工業(yè)上利用反應(yīng)N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)合成氨。相同溫度下，在體積為1 L的兩個(gè)恒容密閉容器中發(fā)生可逆反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol-1。實(shí)驗(yàn)測(cè)得起始、平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表：
平衡轉(zhuǎn)化率及化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算
編號(hào) 起始時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量/mol 平衡時(shí)反應(yīng)中的能量變化
N2 H2 NH3
① 1 3 0 放出熱量a kJ
② 2 3 0 放出熱量b kJ
[問(wèn)題探究]
[問(wèn)題1]　試計(jì)算容器①中反應(yīng)物N2的轉(zhuǎn)化率。
[問(wèn)題2]　請(qǐng)寫出容器①中反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算式。
[問(wèn)題3]　兩個(gè)容器中合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)有什么關(guān)系？
提示：相等；平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)。
[問(wèn)題4]　試比較兩個(gè)容器中N2、H2的轉(zhuǎn)化率的大小。
提示：N2的轉(zhuǎn)化率：①>②；H2的轉(zhuǎn)化率：②>①。
[歸納總結(jié)]
利用“三段式”計(jì)算平衡常數(shù)及反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率
(1)步驟：
①寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。
②確定各物質(zhì)的起始濃度、轉(zhuǎn)化濃度、平衡濃度。
③根據(jù)已知條件建立等式關(guān)系進(jìn)行解答。
(2)方法：
如mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，令A(yù)、B起始物質(zhì)的量濃度分別為a mol·L-1、b mol·L-1，達(dá)到平衡后消耗A的物質(zhì)的量濃度為mx mol·L-1。
mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)
c(初)/(mol·L-1) a b 0 0
Δc/(mol·L-1) mx nx px qx
c(平)/(mol·L-1) a－mx b－nx px qx
(3)計(jì)算：
60%　
85%
66.7%　
0.005
必備知識(shí)
關(guān)鍵能力
學(xué)習(xí)效果
基礎(chǔ)課時(shí)固基練
基礎(chǔ)課時(shí)13　化學(xué)平衡常數(shù)
學(xué)習(xí)效果　隨堂評(píng)估自測(cè)
2
4
3
題號(hào)
1
√
1．關(guān)于化學(xué)平衡常數(shù)，下列說(shuō)法不正確的是(　　)
A．平衡常數(shù)不隨反應(yīng)物或生成物的濃度的改變而改變
B．平衡常數(shù)隨溫度的改變而改變
C．平衡常數(shù)隨壓強(qiáng)的改變而改變
D．使用催化劑不能使平衡常數(shù)增大
C　[A.平衡常數(shù)不隨反應(yīng)物或生成物的濃度的改變而改變，故A正確；B.平衡常數(shù)隨溫度的改變而改變，故B正確；C.平衡常數(shù)不隨壓強(qiáng)的改變而改變，故C錯(cuò)誤；D.使用催化劑只改變反應(yīng)速率，不改變平衡，不能使平衡常數(shù)增大，故D正確。]
2
3
題號(hào)
1
4
√
2
3
題號(hào)
1
4
2
3
題號(hào)
4
1
3．下表為N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系：
由表中數(shù)據(jù)分析可知：
(1)溫度升高，K值減小，則正反應(yīng)為______反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”)，ΔH________0(填“＞”或“＜”)。
(2)對(duì)于某一反應(yīng)，若溫度升高時(shí)，K值增大，則正反應(yīng)為________反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”)，ΔH________0(填“＞”或“＜”)。
[解析]　由表格可知，升高溫度，K值減小，說(shuō)明平衡逆向移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，由此得出規(guī)律：升溫，K值減小；降溫，K值增大。
T/K 373 473 573 673 773
K 3.35×109 1.00×107 2.45×105 1.88×104 2.99×103
放熱
＜
吸熱
＞
2
4
3
題號(hào)
1
4．將0.050 mol SO2(g)和0.030 mol O2(g)放入容積為1 L的密閉容器中，反應(yīng)：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)在一定條件下達(dá)到平衡，測(cè)得c(SO2)＝0.040 mol·L-1。
(1)該條件下的平衡常數(shù)為________。
(2)平衡時(shí)SO2的平衡轉(zhuǎn)化率是________。
2.5　
20%
2
4
3
題號(hào)
1
題號(hào)
基礎(chǔ)課時(shí)固基練(13)　化學(xué)平衡常數(shù)
1
3
5
2
4
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10
11
12
√
1．下列關(guān)于某一化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)的說(shuō)法中，正確的是(　　)
A．與該反應(yīng)的壓強(qiáng)有關(guān)
B．與反應(yīng)的溫度有關(guān)，還與反應(yīng)本身有關(guān)
C．與化學(xué)反應(yīng)本身和溫度有關(guān)，并且會(huì)受到起始濃度的影響
D．只與化學(xué)反應(yīng)本身有關(guān)，與其他任何條件無(wú)關(guān)的一個(gè)不變的常數(shù)
13
B　[K與反應(yīng)溫度有關(guān)，表達(dá)式與方程式的書寫有關(guān)，但與起始濃度、壓強(qiáng)無(wú)關(guān)。]
題號(hào)
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2．在某溫度下，可逆反應(yīng)：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)的平衡常數(shù)為K，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．K越大，達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)正向進(jìn)行的程度越大
B．K越小，達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大
C．K隨反應(yīng)物濃度的改變而改變
D．K隨溫度和壓強(qiáng)的改變而改變
√
13
A　[K越大，表示反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)正向進(jìn)行的程度越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大，反之，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越小，K只與溫度有關(guān)，與濃度、壓強(qiáng)無(wú)關(guān)。]
題號(hào)
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√
13
A　[化學(xué)平衡常數(shù)越大，表示該反應(yīng)的正向進(jìn)行的程度越大，故A正確。]
題號(hào)
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√
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題號(hào)
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題號(hào)
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13
B　[A項(xiàng)，固體物質(zhì)的濃度可視為常數(shù)，在平衡常數(shù)表達(dá)式中不寫，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，符合平衡常數(shù)表達(dá)式的書寫要求，正確；C項(xiàng)，化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，而與反應(yīng)物、生成物的濃度變化無(wú)關(guān)，故增大c(H2O)或減小c(H2)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)不變，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，溫度改變，平衡常數(shù)一定改變，錯(cuò)誤。]
題號(hào)
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1
√
13
6．某可逆反應(yīng)aA(g)＋bB(g) cC(g)在某溫度下的平衡常數(shù)為K(K≠1)，反應(yīng)熱為ΔH。保持溫度不變，將化學(xué)方程式的書寫做如下改變，則ΔH和K數(shù)值的相應(yīng)變化為(　　)
A．寫成2aA(g)＋2bB(g) 2cC(g)，ΔH值、K值均擴(kuò)大了1倍
B．寫成2aA(g)＋2bB(g) 2cC(g)，ΔH值擴(kuò)大了1倍，K值保持不變
C．寫成cC(g) aA(g)＋bB(g)，ΔH值、K值變?yōu)樵瓉?lái)的相反數(shù)
D．寫成cC(g) aA(g)＋bB(g)，ΔH值變?yōu)樵瓉?lái)的相反數(shù)，K值變?yōu)樵瓉?lái)的倒數(shù)
D　[A、B項(xiàng)ΔH值擴(kuò)大1倍，K值變?yōu)樵瓉?lái)的平方；C項(xiàng)K值變?yōu)樵瓉?lái)的倒數(shù)。]
題號(hào)
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1
√
7．在25 ℃時(shí)，密閉容器中
X、Y、Z三種氣體的初始濃
度和平衡濃度如下表所示：
下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)
A．反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，X的轉(zhuǎn)化率為50%
B．反應(yīng)可表示為X(g)＋3Y(g) 2Z(g)，其平衡常數(shù)為800
C．反應(yīng)前后壓強(qiáng)之比為3∶2
D．改變溫度可以改變此反應(yīng)的平衡常數(shù)
13
物質(zhì) X Y Z
初始濃度/(mol·L-1) 0.1 0.2 0
平衡濃度/(mol·L-1) 0.05 0.05 0.1
題號(hào)
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題號(hào)
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1
8．在一定溫度下，下列反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)數(shù)值如下：
①2NO(g) N2(g)＋O2(g)　K1＝1×1030；
②2H2(g)＋O2(g) 2H2O(g)　K2＝2×1081；
③2CO2(g) 2CO(g)＋O2(g)　K3＝4×10-92。
以下說(shuō)法正確的是(　　)
A．該溫度下，反應(yīng)①的平衡常數(shù)表達(dá)式為K1＝c(N2)·c(O2)
B．該溫度下，反應(yīng)2H2O(g) 2H2(g)＋O2(g)的平衡常數(shù)的數(shù)值約為5×10-80
C．該溫度下，反應(yīng)①、反應(yīng)②的逆反應(yīng)、反應(yīng)③產(chǎn)生O2的傾向由大到小的順序?yàn)镹O＞H2O＞CO2
D．以上說(shuō)法都不正確
√
13
題號(hào)
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B　[C是固體，不能出現(xiàn)在平衡常數(shù)的表達(dá)式中，A錯(cuò)；生成
1.6 mol C時(shí)，消耗了0.8 mol B，B的平衡轉(zhuǎn)化率是40%，B對(duì)；化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度的影響，增大該體系的壓強(qiáng)，化學(xué)平衡常數(shù)不變，C錯(cuò)；C為固體，濃度為定值，增加其量，反應(yīng)速率不變，D錯(cuò)。]
題號(hào)
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√
10．在一定溫度下的密閉容器中，加入1 mol CO和1 mol H2O發(fā)生反應(yīng)：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)，達(dá)到平衡時(shí)測(cè)得n(H2)＝0.5 mol，下列說(shuō)法不正確的是(　　)
A．在該溫度下，反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝1
B．平衡常數(shù)與反應(yīng)溫度無(wú)關(guān)
C．CO的平衡轉(zhuǎn)化率為50%
D．平衡時(shí)n(H2O)＝0.5 mol
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題號(hào)
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B　[　　 CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)
起始/mol 1 1 0 0
轉(zhuǎn)化/mol 0.5 0.5 0.5 0.5
平衡/mol 0.5 0.5 0.5 0.5
由化學(xué)方程式及以上數(shù)據(jù)判斷可得A、C、D項(xiàng)正確；平衡常數(shù)與反應(yīng)溫度有關(guān)，B項(xiàng)錯(cuò)誤。]
題號(hào)
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12．在容積不變的容器中加入一定量的A和B，發(fā)生反應(yīng)：2A(g)＋B(g) 2C(g)，在相同時(shí)間內(nèi)，測(cè)得不同溫度下A的轉(zhuǎn)化率如下表所示。下列說(shuō)法正確的是(　　)
溫度/℃ 100 200 300 400 500
轉(zhuǎn)化率/% 30 75 75 50 18
題號(hào)
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1
A．該反應(yīng)隨著溫度升高，反應(yīng)速率先變大后變小
B．400 ℃時(shí)，若B的平衡濃度為0.5 mol·L-1，則該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝2
C．200 ℃，A的轉(zhuǎn)化率為75%時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
D．當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)生成n mol B的同時(shí)消耗2n mol C時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)
13
√
題號(hào)
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B　[A.任何化學(xué)反應(yīng)速率都是隨著溫度升高而變大，A錯(cuò)誤；B.400 ℃時(shí)，若B的平衡濃度為0.5 mol·L-1，假設(shè)A的起始濃度為c mol/L，則根據(jù)三段式進(jìn)行計(jì)算：
　　　　　　　　 2A(g) ＋ B(g)　 　2C(g)
起始濃度/(mol/L) c 0.25c＋0.5 0
轉(zhuǎn)化濃度/(mol/L) 0.5c 0.25c 0.5c
平衡濃度/(mol/L) 0.5c 0.5 0.5c
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題號(hào)
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13．在一體積為1 L的密閉容器中，通入一定量的CO和H2O，在850 ℃發(fā)生反應(yīng)：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　ΔH<0。CO和H2O濃度變化如圖：
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題號(hào)
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1
(1)0～4 min的平均反應(yīng)速率v(CO)＝________mol·L-1·min-1。
(2)850 ℃時(shí)，平衡常數(shù)K＝_____。
(3)850 ℃時(shí)，若向該容器中充入1.0 mol CO、3.0 mol H2O，則CO的平衡轉(zhuǎn)化率為_______。
(4)能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是____(填字母)。
a．v正(H2)＝v逆(H2O)
b．c(CO2)＝c(CO)
c．容器中氣體密度不變
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0.03　
1　
75%　
a
題號(hào)
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題號(hào)
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