课时2.4 化学平衡常数及化学平衡计算-2020-2021学年高二化学选修4精品讲义（人教版）

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课时 2.4 化学平衡常数及化学平衡计算

【学习目标】

1、掌握化学平衡常数的书写及化学平衡常数的应用

2、掌握化学平衡中三段式计算的方法

【主干知识梳理】

一、化学平衡常数

1、定义：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。这个常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数)，用 K表示

2、表达式：对于可逆反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)

(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、化学平衡常数表示的意义

(1)平衡常数数值的大小可以反映可逆反应进行的程度大小，K值越大，反应进行越完全，反应物转化率越高，

反之则越低

(2)一般当 K＞105时，该反应进行得基本完全

4、使用化学平衡常数应注意的问题

(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，与压强无关

(2)反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，由于其浓度可看做常数“1”而不代入公式

CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g) K== CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(l) K==

(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。若方程式中各物质的系数

等倍扩大或缩小，尽

管是同一个反应，平衡常数也会改变

N2+3H22NH3 K1== 2NH3N2+3H2 K2== N2+ H2NH3 K3==

5、化学平衡常数的应用

(1)判断、比较可逆反应进行的程度：一般来说，一定温度下的一个具体的可逆反应：

K值正反应进行的程度平衡时生成物浓

度

平衡时反应物浓

度反应物转化率

越大越大越大越小越高

越小越小越小越大越低

(2)判断可逆反应的热效应：

(3)判断正在进行的可逆反应是否达到平衡或反应进行的方向：

对于可逆反应：mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g)，在一定温度的任意时刻，反应物的浓度和生成物的浓度有如下

关系：，QC叫该反应的浓度商

【练习 1】

1、判断正误(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，也能改变化学平衡常数 (　　)

(3)化学平衡常数发生变化，化学平衡不一定发生移动 (　　)

(4)化学平衡发生移动，化学平衡常数不一定发生变化 (　　)

2、已知下列反应在某温度下的平衡常数：

H2(g)＋S(s) H2S(g)　K1 S(s)＋O2(g) SO2(g)　K2

则在该温度下反应 H2(g)＋SO2(g) O2(g)＋H2S(g)的平衡常数为(　　)

A．K1＋K2　　　　　　B．K1－K2 C．K1×K2 D．K1/K2

3、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，下列说法错误的是(　　)

物质 X Y Z

初始浓度/mol·L－10.1 0.2 0

平衡浓度/mol·L－10.05 0.05 0.1

A．反应达到平衡时，X的转化率为 50% B．反应可表示为 X＋3Y 2Z，其平衡常数为 1 600

C．增大压强使平衡向生成 Z的方向移动，平衡常数增大 D．改变温度可以改变此反应的平衡常数

4、汽车尾气里含有的 NO 气体是由内燃机燃烧时产生的高温引起氮气和氧气反应所致：N2(g)＋O2(g) 2NO(g)

ΔH>0，已知该

反应在 2 404 ℃时，平衡常数 K＝6.4×10－3。请回答下列问题。

(1)该反应的平衡常数表达式为________________

(2)该温度下，向 2 L 密闭容器中充入 N2和O2各1 mol，平衡时，N2的转化率是________%(保留整数)

(3)该温度下，某时刻测得容器内 N2、O2、NO 的浓度分别为 2.5×10－1 mol·L－1、4.0×10－2 mol·L－1和3.0×10－3

mol·L－1，此时反应_____(填

“处于化学平衡状态”“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行” )，理由是__________________________

_________

(4)将N2、O2的混合气体充入恒温恒容密闭容器中，下图变化趋势正确的是________

(5)向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的 N2和O2，达到平衡状态后再向其中充入一定量 NO，重新达到化

学平衡状态。与原

平衡状态相比，此时平衡混合气中 NO 的体积分数________(填“变大”“变小”或“不变”)

5、若反应① N2＋3H22NH3的化学平衡常数 K1＝a，则反应② 2NH3N2＋3H2的化学平衡常数 K2和反应

N③2＋H2NH3的化学平衡常数 K3分别如何表示？反应物的转化率之间有何关系？

6、反应物和生成物均为气态的平衡体系，平衡常数表达式为 K＝，有关该平衡体系的说法不正确的是(　　)

A．升高温度，该反应的平衡常数 K的变化无法判断 B．增大压强，W的质量分数减小

C．该反应的化学方程式为 3Z(g)＋2W(g) X(g)＋2Y(g) D．增大 X气体浓度，平衡向正反应方向移动

7、高炉炼铁发生反应：FeO(s)＋CO(g) Fe(s)＋CO2(g)　ΔH>0。

(1)此反应的平衡常数表达式为 K＝________

(2)温度降低，则平衡常数 K值________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(3)已知 1 100 ℃时，K＝0.263，此时测得高炉中 c(CO2)＝0.025 mol·L－1，c(CO)＝0.1 mol·L－1，在这种情况下，

该反应________(填“是”

或“没有”)处于化学平衡状态，此时正反应速率________逆反应速率(填“>”“<”或“＝”)，其原因是_______

____________________

8、在体积为 1 L 的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)，化学平衡常数 K与温度

T的关系如下表：

T/℃ 700 800 850 1 000 1 200

K0.6 0.9 1.0 1.7 2.6

请回答下列问题：

(1)升高温度，化学平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动

(2)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是________

A．c(CO2)＝c(CO)　　　B．K不变 C．容器中的压强不变 D．v正(H2)＝v正(CO2) E．c(H2)保持不变

(3)若某温度下，平衡浓度符合下列关系：c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，此时的温度为________；在此温度下，

若该容器中含有 1 mol

CO2、1.2 mol H2、0.75 mol CO、1.5 mol H2O，则此时反应所处的状态为________(填“向正反应方向进行中”

“向逆反应方向进行中”

或“平衡状态”)

二、有关化学平衡的计算：

1、有关化学平衡的基本计算：“三段式”

浓度(或物质的量) aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)

起始 m n 0 0

转化 ax bx cx dx

平衡 m－ax n－bx cx dx

(1)物质浓度的变化关系

反应物：平衡浓度＝起始浓度－转化浓度

生成物：平衡浓度＝起始浓度＋转化浓度

其中，各物质的转化浓度之比等于它们在化学方程式中物质的计量数之比

(2)反应的转化率(α)：α ×100％

A 的转化率：α(A)

%100

C 的物质的量分数：ω(C) ×100％

(3)在密闭容器中有气体参加的可逆反应，在计算时经常用到阿伏加德罗定律的两个推论：

恒温、恒容时：；恒温、恒压时：

【练习 3】

1、在某温度下，将 H2和I2各0.10mol 的气态混合物充入 10L 的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得

c(H2)=0.008 0 mol/L。

(1)求该反应的平衡常数。

(2)在上述温度下，该容器中若通入 H2和I2蒸气各 0.20 mol，试求达到化学平衡状态时各物质的浓度。

2、在密闭容器中，将 2.0 mol CO 与10 mol H2O混合加热到 800℃，达到下列平衡：CO(g)+H2O(g) CO2(g)

+H2(g) K=1.0，求

CO 的转化率。

3、已知 CO(g) + H2O(g) CO2 (g) +H2 (g) 800℃ K = 1.0 ；求恒温恒容体系中，用 c(CO):c(H2O)=1:1 或1:4 开

始，达到平衡时

CO 和H2O(g)的转化率。

2、混合气体平均相对分子质量问题

(1)混合气体平均相对分子质量：

(2)对于可逆反应 aA( g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)达平衡后：

①当反应物和生成物均为气体时，m总不变，平衡移动（温度、压强的改变）时，就看物质的量变化

②当体系中有固体或液体时，平衡移动（温度、压强的改变）时，气体的质量变化，气体的物质的量也可能变

化，平均分子质量

可增也可减，要具体分析

【练习 4】

1、可逆反应：3A(g) 3B (?) +C (?) (正反应吸热)，随温度升高，气体的平均相对分子质量变小，则下列判定

正确的是( )

A．B和C可能都是固体 B．B和C一定都是气体

C．若 C为固体，则 B一定是气体 D．B和C可能都是气体

【课后作业一】

1、关于化学平衡常数的叙述正确的是(　　)

A．温度一定，一个化学反应的平衡常数不是一个常数

B．两种物质反应，不管怎样书写化学方程式，平衡常数不变

C．温度一定时，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数

D．生成物浓度幂的乘积与反应物浓度幂的乘积的比值小于 K时，v正<v逆

2、化学平衡常数可以用 K来表示，下列关于化学平衡常数的说法中正确的是(　　)

A．K越大，反应物的转化率越小 B．K与反应物的浓度有关

C．K与生成物的浓度有关 D．K与温度有关

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