广东省雷州市2018年高三化学一轮复习 反应速率与化学平衡 专题二 化学平衡常数及其应用

专题二（3） 化学平衡常数及其应用
【考纲要求】
1.了解化学平衡常数的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算
2.了解化学平衡的调控在生活、产生和科学研究领域中的重要作用
【教学过程】
【基础自主落实】 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，称为化学平衡常数，用符号K 表示。

2．表达式
对于反应m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)，
K ＝c p c q c m
c n
(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)。

实例：（用平衡浓度表示）
实例：
（用平衡压强表示）
3．意义
(1)K 值越大，反应进行的程度越大，反应物的转化率越大，一般来说，K ≥105
认为反应进行得较完全。

(2)K 值的大小只能预示某可逆反应向某方向进行的最大限度，但不能预示反应达到平衡所需要的时间。

4．影响因素:一个可逆反应的K 仅受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。

【自我检测】
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)温度、浓度、压强、催化剂均能改变平衡常数( ) (3)升高温度，平衡常数一定增大( )
(4)平衡常数变化，化学平衡不一定发生移动( ) (5)化学平衡发生移动，平衡常数一定改变( )
(6)平衡常数和转化率都能体现可逆反应进行的程度( )
(g)
K 1＝
c 2NH 3
c N 2·c 3H 2
(g)
K 3＝
c N 2·c 3H 2
c 2NH 3
(g)(g)
(7)反应A(g)＋3B(g)2C(g)，达平衡后，温度不变，增大压强，平衡正向移动，平衡常数K 值增大( ) (8)对于反应：2SO 2(g)＋O 2(g)2SO 3(g)，升高温度，K 值减小，则ΔH >0( ) 2．化学平衡常数只受温度的影响，温度升高，化学平衡常数是增大还是减小？
【合作探究】
一、化学平衡常数的表示及其影响因素
例1．在一定条件下，已达平衡的可逆反应：2A(g)＋B(g)2C(g)，下列说法中正确的是( ) A ．平衡时，此反应的平衡常数K 与各物质的浓度有如下关系：K ＝
c 2
c 2
c
B ．改变条件后，该反应的平衡常数K 一定不变
C ．如果改变压强并加入催化剂，平衡常数会随之变化
D ．若平衡时增加A 和B 的浓度，则平衡常数会减小 例 2.已知反应①CO(g)＋CuO(s)CO 2(g)＋Cu(s)和反应②H 2(g)＋CuO(s)Cu(s)＋H 2O(g)在相同的某温度下的平衡常数分别为K 1和K 2，该温度下反应③CO(g)＋H 2O(g)CO 2(g)＋H 2(g)的平衡常数为K 。

则下列说法正确的是( )
A ．反应①的平衡常数K 1＝
c 2
c c
c
B ．反应③的平衡常数K ＝K 1
K 2
C ．对于反应③，恒容时，温度升高，H 2浓度减小，则该反应的焓变为正值
D ．对于反应③，恒温恒容下，增大压强，H 2浓度一定减小 二、化学平衡常数的计算
例3.在容积为1.00L 的容器中，通入一定量的N 2O 4，发生反应N 2O 4(g)2NO 2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。

依图所示的数据回答下列问题：
（1）反应的平衡常数K 1为 。

（2）100℃时达到平衡后，改变反应温度为T ，c(N 2O 4)以0.0020 mol ·L -1
·s -1
的平均速率降低，经10s 又达到平衡。

①T 100℃（填“大于”“小于”），判断理由是 。

②列式计算温度T 时反应的平衡常数K 2 。

例4.工业制备甲酸原理：HCOOCH 3(l)+H 2O(l)
HCOOH(l)+CH 3OH(l)，
在温度T 1下，采用酯水比为1:2进行实验，测得平衡时HCOOCH 3的转化率为25%。

该反应在温度T 1下的平衡常数K = 。

（保留两位有效数字）(0.048) 例5.苯催化脱氢制苯乙烯反应:
H 2(g) △H ＞0
维持体系总压p 恒定,在温度T 时,物质的量为n 、体积为V 的乙苯蒸气发生催化脱氢反应。

已知乙苯的平衡转化率为α,则在该温度下反应的平衡常数K= (用α等符号表示)。

例6.N 2O 5在一定条件下发生分解：2N 2O 5（g ）＝4NO 2（g ）＋O 2（g ）。

某温度下测得恒容密闭容器中N 2O 5浓度随时间的变化如下表：
(1)设反应开始时体系压强为P 0，第2．00 min 时体系压强为p ，则p ：p 0＝ ； (2)N 2O 4与NO 2之间存在反应。

将一定量的N 2O 4放入恒容密闭容器中，测得其平衡转化
率［ (N 2O 4)］随温度变化如图所示。

图中a 点对应温度下，已知N 2O 4的起始压强p 0为108 kPa ，列式计 算该温度下反应的平衡常数K p = （用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压X 物质的量分数）。

例7.l00kPa 时，反应2NO(g)+02(g) 2NO 2(g)中NO 的平衡转化率与温度的关系曲线如图1，反应2NO 2(g)
N 2O 4(g)中NO 2的平衡转化率与温度的关系曲线如图2。

①图l 中A 、B 、C 三点表示不同温度、压强下2NO(g)+O 2(g) 2NO 2(g)达到平衡时NO 的转化率，
则 点对应的压强最大。

②l00kPa 、25℃时，2NO 2(g)
N 2O 4(g)平衡体系中N 2O 4的物质的量分数为 ，
N 2O 4的分压p （N 2O 4）= kPa ，列式计算平衡常数K p = 。

（K p 用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数） 三、化学平衡常数的应用
例8.高温下，某反应达平衡，平衡常数K ＝
c c 2c
2
c
2
，恒容时，温度升高，H 2浓度减小。

下列说
法正确的是( )
A ．该反应的焓变为正值
B ．恒温恒容下，增大压强，H 2浓度一定减小
C ．升高温度，逆反应速率减小
D ．该反应的化学方程式为CO ＋H 2O CO 2＋H 2 例9.煤经气化和液化使其得以广泛应用。

工业上先将煤转化为CO ，再利用CO 和水蒸气反应制H 2时，
高温
催化剂
存在以下反应：CO(g)＋H 2O(g)CO 2(g)＋H 2(g)
(1)向1 L 恒容密闭容器中充入CO 和H 2O(g)，t ℃时测得部分数据如下表。

则该温度下反应的平衡常数K ＝________。

(2)相同温度下，若向2 L 恒容密闭容器中充入1 mol CO 、4 mol H 2O(g)、2 mol CO 2、2 mol H 2， 此时v 正________v 逆(填“>”“＝”或“<”)。

【方法与规律】
1.利用化学平衡常数判断化学平衡移动的方向 对于可逆反应a A(g)＋b B(g)
c C(g)＋
d D(g)，在一定温度下的任意时刻，反应物与生成物浓度有如下
关系： c c c d c a
c b
＝Q c ，称为浓度商。

Q c ⎩⎪⎨⎪
⎧
<K 反应向正反应方向进行，v 正>v 逆＝K 反应处于化学平衡状态，v 正＝v 逆
>K 反应向逆反应方向进行，v 正<v 逆
2.利用化学平衡常数判断可逆反应的热效应
【课堂练习】
1.在一定条件下发生如下反应： )(3)(22g H g N +
)(23g NH ；△H<0。

恒温恒容条件下，向达到
平衡的容器中通入N 2 和NH 3，使N 2 和NH 3浓度均变为原平衡的2倍，平衡 ______ （填编号）。

A ．向正反应方向移动 B ．向逆反应方向移动 C ．不移动 D ．无法判断是否移动
2.合成氨需要的原料气氢气主要来自水煤气，水煤气的主要成分：CO 、H 2、CO 2，其中一种制取方法 是用炽热的炭和水蒸气反应制得。

C(s)+H 2O(g)
CO(g)+H 2(g) △H=+131.3kJ/mol
某温度下，四种容器中均进行着上述反应，各容器中炭足量，其它物质的物质的量浓度及正逆反应速率关。