化学平衡常数基础知识讲义
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化学平衡二
教学目标
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用三段式计算反应物的转化率；
教学重点、难点
教学重点： 平衡常数的应用
教学难点： 平衡常数的理解
知识点详解：
知识点一 化学平衡常数的含义及表达式
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．对于一般的可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，当在一定温度下达到化学平衡状态时，平衡常数的表达式为：K＝cpC·cqDcmA·cnB。
例1．对于3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2(g)，反应的化学平衡常数的表达式为( )
A．K＝cFe3O4·cH2cFe·cH2O B．K＝cFe3O4·c4H2cFe·c4H2O
C．K＝c4H2Oc4H2 D．K＝c4H2c4H2O
知识点二 意义
(1)K值越大，说明正反应进行的程度越大，反应物的转化率越大；反之进行的程度就越小，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。
例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 高温
例3．在密闭容器中进行下列反应)()(2gCOsC)(2gCO；0H达到平衡后，改变下列条件，则指定物质的浓度及平衡如何变化：
（1）增加少量碳，平衡 ，)(COc ；
（2）减小密闭容器体积，保持温度不变，则平衡 ，)(2COc ，K ；
（3）通入2N，保持密闭容器体积和温度不变，则平衡 ，)(2COc ，K ；
（4）保持密闭容器体积不变，升高温度，则平衡 ，)(COc ，K ；
迁移1．在某温度下，将2H和2I各mol10.0的气态混合物充入L10的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得LmolHc/0080.0)(2。
（1）求该反应的平衡常数。
（2）在上述温度下，该容器中若通入2H和2I蒸气的浓度各为Lmol/020.0，试求达到化学平衡状态时各物质的浓度。
知识点三 化学平衡常数的应用
（1）K值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，它的正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物转化率越大；反之，就越不完全，转化率就越小。
（2）若用任意状态的浓度幂之积的比值（称为浓度商，用cQ表示）与K比较，可判断可逆反应是否达到平衡状态和反应进行的方向。即：
KQc 反应向正反应方向进行
KQc 反应达到平衡状态 KQc 反应向逆反应方向进行
例4．1 000 K时反应C(s)＋2H2(g)CH4(g)的K＝×107，当各气体物质的量浓度分别为H2 mol·L－1、CH4 mol·L－1时，上述反应( )
A．正向移动 B．逆向移动 C．达到平衡 D．不一定
例5．850K时，)()(222gOgSO)(23gSO的平衡常数LmolK·107.613。在850K时，向一密闭容器中同时加Lmol/050.0的2SO、Lmol/030.0的2O和Lmol/090.0的3SO，试判断该反应进行的方向。
迁移2.已知可逆反应)()(22gIgH)(2gHI，在793K时，016.0K。当在该温度下反应进行到某一时刻时，混合物中各组分的浓度分别是：LmolHc/0.1)(2，LmolIc/0.2)(2，LmolHIc/12.0)(，该反应此时是否达到了平衡状态
（3）计算转化率 平衡转化率是指平衡时已转化了的某反应物的量与转化前该反应物的量之比，用来表示反应限度。对于反)()(gbBgaA )()(gdDgcC反应物A的转化率可以表示为：
％）（）－（％＝的初始浓度的平衡浓度的初始浓度－100AcAAc100AA)(00AAa
例6. 在密闭容器中，将mol0.2CO与mol0.1OH2混合加热到C0800，达到下列平衡：)()(2gOHgCO)()(22gHgCO 0.1K。求CO转化为2CO的转化率。
课后提升
※必做题
1．2 000 K时，反应CO(g)＋12O2(g)CO2(g)的平衡常数为K，则相同温度下反应
2CO2(g)2CO(g)＋O2(g)的平衡常数K′为( )
B．K2
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
3．在密闭容器中发生如下反应mA(g)＋nB(g)pC(g)，达到平衡后，保持温度不变，将气体体积缩小到原来的12，当达到新平衡时，C的浓度为原来的倍，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
4．298 K时，各反应的平衡常数如下：
①N2(g)＋O2(g)2NO(g)，K＝1×10－30；
②2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)，K＝2×1081；
③2CO2(g)2CO(g)＋O2(g)，K＝4×10－92
则常温下，NO、H2O、CO2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
5．放热反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)在温度t1时达到平衡，c1(CO)＝c1(H2O)＝
mol·L－1，其平衡常数为K1。其他条件不变，升高反应体系的温度至t2时，反应物的平衡浓 度分别为c2(CO)和c2(H2O)，平衡常数为K2，则( )
A．若增大CO浓度，K2和K1都增大
B．K2＞K1
C．c2(CO)＝c2(H2O)
D．c1(CO)＞c2(CO)
6．写出下列反应中平衡常数的表达式：
(1)Cr2O2－7＋H2O2CrO2－4＋2H＋
(2)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)
(3)CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)
7．对可逆反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，达到平衡时，各物质的物质的量浓度应满足以下关系：cpC·cqDcmA·cnB＝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)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH<0，在850℃时，K＝1。
(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 mol CO, mol H2O, mol CO2和x mol
H2，则：
①当x＝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____ ______。
8．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)＝3 mol·L－1，c(H2)＝9 mol·L－1，c(NH3)＝4 mol·L－1，求：
①该温度时的平衡常数；②N2、H2的起始浓度。
9．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：
2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)，经过5 min后达到平衡状态。若此时测得CH3OH蒸气的浓度为2 mol·L－1，求： 高温、高压
催化剂 (1)以H2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。
10．氨是重要的氮肥，合成原理为：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－
kJ·mol－1。回答下列问题：
(1)写出平衡常数K的表达式_________________________________________，
如果降低温度，该反应K值____________，化学反应速率______，N2的转化率______。(填“增大”、“减小”或“不变”)
(2)在500℃、20 MPa时，将N2、H2置于一个容积为2 L的密闭容器中发生反应，反应过程中各种物质的物质的量随时间的变化如图所示，回答下列问题：
① 10 min内以NH3表示的平均反应速率为_________________________________
________________。
②在10～20 min内，NH3浓度变化的原因可能是( )
A．使用了催化剂 B．缩小容器体积
C．降低温度 D．增加NH3物质的量
③第1次平衡的时间为：____________，第2次平衡的时间为：____________，第1次
平衡：平衡常数K1＝_____________________________________________________
(带数据的表达式)，第2次平衡时NH3的体积分数__________；
④在反应进行至25 min时，曲线发生变化的原因：
________________________________________________________________________
________________，达第二次平衡时，新平衡的平衡常数K2______K1(填“大于”、“小于”或“等于”)。
高温、高压
催化剂
