化学平衡常数与化学平衡计算
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化学平衡常数与化学平衡计算
第3课时 化学平衡常数与化学平衡计算
[目标要求] 1. 知道化学平衡常数的含义。2. 能运用化学平衡常数对化学反应进行的程度做出判断。3. 能利用化学平衡常数计算反应物的转化率。
1．含义 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(简称平衡常数) ，用符号“K ”表示。
2．表达式
对于一般的可逆反应：m A(g)＋n
B(g)C(g)＋q D(g)，当在一定温度下达到化学平衡状
c (C )·c (D )态时，平衡常数的表达式为：K ＝c (A )·c (B )
3．意义
(1)K 越小，转化率就越小。
(2)K 只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。
4．反应物的转化率
Δn Δc 某指定反应物的转化率α＝×100%＝100%。 n 始c 始
p q
知识点一 化学平衡常数的概念
1．对于3Fe ＋4H 2O(g)3O 4＋4H 2(g)，反应的化学平衡常数的表达式为( )
c (Fe O )·c (H )c (Fe O )·c 4(H )A ．K ＝ B ．K c (Fe )·c (H 2O )c
(Fe )·c (H 2O )
c 4(H O )c 4(H )C ．K ＝ D ．K c (H 2)c (H 2O )
答案 D
解析 平衡常数是生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，但固体浓度视为1，不写入平衡常数计算式中。
2．关于化学平衡常数的叙述，正确的是( )
A ．只与化学反应方程式本身和温度有关 B ．只与反应的温度有关
C ．与化学反应本身和温度有关，并且会受到起始浓度的影响
D ．只与化学反应本身有关，与其他任何条件无关的一个不变的常数
答案 A
解析 大量实验证明，化学平衡常数决定于两个方面的因素：化学反应的本身和反应体系的温度，与起始浓度等其他外界条件没有任何关系。
知识点二 平衡常数的应用
3．1 000 K时反应C(s)＋2H 2(g)
－1－1 4(g)的K ＝8.28×107，当各气体物质的量浓度分别L 、CH 4 0.2 mol·L
时，上述反应( ) 为H 2 0.7 mol·
A ．正向移动 B ．逆向移动 C ．达到平衡 D ．不一定 答案 A
0.2解析 Q ＝0.408 (0.7)
Q v 逆。
4．放热反应CO(g)＋H 2
O(g)2(g)＋H 2(g)在温度t 1时达到平衡，c 1(CO)＝c 1(H2O) ＝
1.0 mol·L ，其平衡常数为K 1。其他条件不变，升高反应体系的温度至t 2时，反应物的平衡浓度分别为c 2(CO)和c 2(H2O) ，平衡常数为K 2，则( )
A ．若增大CO 浓度，K 2和K 1都增大
B ．K 2＞K 1
C ．c 2(CO)＝c 2(H2O)
D ．c 1(CO)＞c 2(CO)
答案 C
解析 升高温度，该平衡左移，c 2(CO)>c 1(CO)，K 1>K 2，因为K 只与温度有关，与浓度无关，则增大CO 浓度不会影响K 1、K 2。
练基础落实
－1 11．2 000 K时，反应CO(g)＋22(g)2(g)的平衡常数为K ，则相同温度下反应 2CO 2(g)
＋O 2(g)的平衡常数K ′为( )
111 B ．K 2 C. D. K K 1K 2
答案 C
c (CO )解析 平衡常数与化学方程式的写法有关，对于以上两个反应：K ，K ′1c
(CO )c (O 2)2
2c (CO )·c (O )1＝K ′＝。 K c (CO 2)
2．下列对化学平衡常数K 的描述中，正确的是( )
A ．K 越大，正反应进行的程度越大
B ．温度升高，K 值增大
C ．反应物的转化率增大时，K 值一定增大
D ．平衡向逆反应方向移动时，K 值减小
答案 A
解析 温度升高时，对于放热反应，K 将减小，对于吸热反应，K 才增大，因为K 只与温度有关，而平衡移动的方向还与其他多种因素有关，也就是说当平衡右移时，K 值不一定增大。
3．在密闭容器中发生如下反应m A(g)＋n B(g)
p C(g)，达到平衡后，保持温度不变，
1将气体体积缩小到原来的2C 的浓度为原来的1.9倍，下列说法正确的
是( )
A ．m ＋n >p B ．平衡向逆反应方向移动
C ．A 的转化率提高 D ．C 的体积分数增加
答案 B
1解析 气体体积缩小到原来的2
的2倍。现在C 的浓度为原来的1.9倍，说明平衡向逆反应方向移动，A 的转化率减小，C 的体积分数减小。根据勒夏特列原理，m ＋n 4．298 K时，各反应的平衡常数如下：
①N 2(g)＋O 2
(g)
，K ＝1×10－30；
②2H 2(g)＋O 2(g)
③2CO 2(g)
2O(g)，K ＝2×1081； ＋O 2(g)，K ＝4×10－92
则常温下，NO 、H 2O 、CO 2这三个化合物分解放氧的倾向最大的是( )
A ．① B ．② C ．③ D ．无法判断
答案 A
解析 要判断NO 、H 2O 、CO 2这三个化合物分解放氧的倾向，则必须求出各个分解放氧反应的平衡常数，然后比较大小即可。由计算可知：
①2NO(g)
②2H 2O(g)
③2CO 2(g) 2(g)＋O 2(g)，K ＝1×1030
2(g)＋O 2(g)，K ＝5×10－82 ＋O 2(g)，K ＝4×10－92
平衡常数越大，表示反应进行得越彻底，因此反应①即NO 分解放氧的倾向最大。
5．写出下列反应中平衡常数的表达式：
－(1)Cr2O 27＋H 2O
－＋24＋2H (2)C(s)＋H 2O(g)＋H 2(g)
(3)CO(g)＋H 2O(g)2(g)＋H 2(g)
－＋c 2(CrO 2c 2(H )4)·答案 (1)K ＝－c (Cr 2O 7)
c (CO )·c (H )(2)K ＝c (H 2O )
c (CO )·c (H )(3)K ＝c (CO )·c (H 2O )
6．合成氨反应N 2(g)＋3H 2(g) －1 高温、高压催化剂 3(g)在某温度下达到平衡时，各物质的浓 L ，c (H2) ＝9
mol·L －1，c (NH3) ＝4 mol·L －1，求： 度是c (N2) ＝3 mol·
①该温度时的平衡常数；②N 2、H 2的起始浓度。
－答案 ①K ＝7.32×103
－－②c (N2) ＝5 mol·L 1 c (H2) ＝15 mol·L 1
c 2(NH 3)42
－3解析 K ＝7.3×10 c (N 2)·c (H 2)3×9
N 2 ＋ 3H 2 2NH 3
起始 x y 0
－－－平衡 3 mol·L 1 9 mol·L 1 4 mol·L 1
－－Δc x －3 mol y －9 mol·L 1 4 mol·L 1
x －31－＝x ＝5 mol·L 1 42
y －93－＝y ＝15 mol·L 1 42
7．对可逆反应a A(g)＋b B(g)C(g)＋d D(g)，达到平衡时，各物质的物质的量浓度应
c c (C )·c d (D )满足以下关系：c (A )·c (B )K ，K 为一常数，称为化学平衡常数，其反应的K 值只与温度
有关，现有反应：CO(g)＋H 2O(g)
2(g)＋H 2(g) ΔH
(1)若升高温度到950℃，达到平衡时K ________(填“大于”、“小于”或“等于”)1。
(2)850℃时，若向一容积可变的密闭容器中同时充入1.0 mol CO,3.0 mol H 2O,1.0
mol CO 2和x mol H2，则：
①当x ＝5.0时，上述平衡向________(填“正反应”或“逆反应”) 方向移动。 ②若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x 应满足的条件是__________。 答案 (1)小于 (2)①逆反应 ②x
解析 (1)对于放热反应，升高温度，平衡左移，K 值变小。 5.01.0×V 5.0c (H )·c (CO )V (2)Q ＝＝>1 c (CO )·c (H 2O )1.03.03.0V V
此时，v 逆>v 正，平衡向逆反应方向移动，Q v 逆，根据上式，当x
练方法技巧
关于平衡常数的计算
8．在一个容积为500 mL的密闭容器中，充入5 mol H2和2 mol CO。在一定温度和一定压强下，发生如下反应：
2H 2(g)＋CO(g)
3OH(g)，经过5 min 后达到平衡状态。若此时测得CH 3OH 蒸气的
L －1，求： 浓度为2 mol·
(1)以H 2的浓度变化表示的该反应的速率。
(2)达到平衡时CO 的转化率。
(3)该温度下的K 。
－－答案 (1)0.8 mol·L 1·min 1 (2)α(CO)＝50%
(3)K ＝0.17
解析 2H 2(g) ＋ CO(g)
－ 3OH(g) － c (始) 10 mol·L 1 4 mol·L 1 0
Δc 2x x x
c (平) 10－2x 4－x x
－－x ＝2 mol·L 1，则Δc (H2) ＝4 mol·L 1
Δc (H )则v (H2) ＝Δt ＝0.8 mol·L 1·min 1 －－
α(CO)＝
2K ＝0.17。 6×2
练综合拓展 ×100%＝50%
9．氨是重要的氮肥，合成原理为：N 2(g)＋3H 2(g) 催化剂 2NH 3(g) ΔH ＝－92.4
