第二章 第三节 第4课时 化学平衡常数(教师版)

第4课时 化学平衡常数

[核心素养发展目标] 1.证据推理：通过化学平衡状态时的浓度数据分析，认识化学平衡常数的概念，并能分析推测其相关应用。2.模型认知：构建化学平衡常数相关计算的思维模型(三段式法)，理清计算的思路，灵活解答各类问题。

一、化学平衡常数

1．化学平衡常数的概念

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(简称平衡常数)，用符号K 表示。 2．化学平衡常数的表达式

对于一般的可逆反应，m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)，当在一定温度下达到平衡时，K ＝

c p (C )·c q (D )

c m (A )·c n (B )

。

注意：化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡时的浓度，且不出现固体或纯液体的浓度。

3．化学平衡常数的意义

平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度(也叫反应的限度)。 K 值越大，表示反应进行得越完全，反应物转化率越大； K 值越小，表示反应进行得越不完全，反应物转化率越小。 4．化学平衡常数的影响因素

在化学方程式一定的情况下，K 只受温度影响。 正误判断区

(1)对于可逆反应，改变外界条件使平衡向正反应方向移动，平衡常数一定增大( ) (2)K 值越大，表明可逆反应正向进行的程度越大( ) (3)K 值越大，该可逆反应的速率越快( )

(4)对于一个可逆反应达到平衡状态后，改变条件使K 值改变，平衡一定发生移动( ) (5)化学方程式中的固态或纯液态物质的浓度不能代入平衡常数表达式( ) 答案 (1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)√ 深度思考区

1．写出下列反应的化学平衡常数表达式。 N 2(g)＋3H 2(g)2NH 3(g) K 1＝______________；

12N 2(g)＋3

2H 2(g)NH 3(g) K 2＝_____________________________________________；

2NH 3(g)

N 2(g)＋3H 2(g) K 3＝______________；

由K 1、K 3可知，同一可逆反应的正向反应和逆向反应的平衡常数________________，由K 1、K 2可知化学方程式的化学计量数变为原来的1

2倍，化学平衡常数__________________。

答案 c 2(NH 3)

c (N 2)·c 3(H 2)

3132

2

22NH (N )H ·c c c ()()

c (N 2)·c 3(H 2)c 2(NH 3)

互为倒数(或K 1·K 3＝1) 变为原来的12次方(或K 2＝1

21

K ) 2．某温度下：已知 ①CH 4(g)＋H 2O(g)CO(g)＋3H 2(g)，K 1； ②CH 4(g)＋CO 2(g)2CO(g)＋2H 2(g)，K 2； ③CH 4(g)＋2H 2O(g)

CO 2(g)＋4H 2(g)，K 3。

则K 3＝________(用含K 1、K 2的式子表示)。 答案 K 21

K 2

3．改变温度可以使化学平衡发生移动，化学平衡常数也会发生改变，通过分析以下两个反应，总结出温度对化学平衡常数的影响规律。 ①N 2(g)＋3H 2(g)

2NH 3(g)

化学平衡常数K 1＝_______，升温化学平衡向逆向移动，K 1______(填“增大”或“减小”，下同)，ΔH ____0(填“>”或“<”，下同)。 ②CO 2(g)＋H 2(g)

CO(g)＋H 2O(g)

化学平衡常数K 2＝________，升温化学平衡向正向移动，K 2________，ΔH ________0。 答案 ①c 2(NH 3)c (N 2)·c 3(H 2) 减小 <

②

c (CO )·c (H 2O )

c (CO 2)·c (H 2)

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归纳总结区

化学平衡常数的关系和应用

(1)同一可逆反应，正向反应、逆向反应的平衡常数互为倒数，方程式系数变为原来的n 倍，平衡常数变为原来的n 次方。

方程式相加，平衡常数相乘，方程式相减，平衡常数相除。 (2)判断反应的热效应

①升高温度：K 值增大→正反应为吸热反应；K 值减小→正反应为放热反应。 ②降低温度：K 值增大→正反应为放热反应；K 值减小→正反应为吸热反应。

二、化学平衡的有关计算

“三段式”法进行化学平衡的有关计算

可按下列步骤建立模式，确定关系式进行计算。如可逆反应：m A(g)＋n B(g)

p C(g)＋q D(g)，

在体积为V 的恒容密闭容器中，反应物A 、B 的初始加入量分别为a mol 、b mol ，达到化学平衡时，设A 物质转化的物质的量为mx mol 。 (1)模式

m A(g)＋n B(g)

p C(g)＋q D(g)

起始量/mol a b 0 0 转化量/mol mx nx px qx 平衡量/mol a －mx b －nx px qx 对于反应物：n (平)＝n (始)－n (转) 对于生成物：n (平)＝n (始)＋n (转)

则有①平衡常数K ＝⎝⎛⎭⎫px V p ·⎝⎛⎭

⎫qx V q

⎝⎛⎭⎫a －mx V m ·⎝⎛⎭

⎫b －nx V n 。

②平衡时A 的物质的量浓度：c (A)＝a －mx V mol·L －

1。

③平衡时A 的转化率：α＝

mx a ×100%，A 、B 的转化率之比为α(A)∶α(B)＝mx a ∶nx b

。 ④平衡时A 的体积分数：φ(A)＝a －mx

a ＋

b ＋(p ＋q －m －n )x ×100%。

⑤平衡时和开始时的压强比：p (平)p (始)＝a ＋b ＋(p ＋q －m －n )x

a ＋

b 。

⑥混合气体的密度：ρ(混)＝a ·M (A )＋b ·M (B )V

g·L －

1。

⑦平衡时混合气体的平均摩尔质量：M ＝a ·M (A )＋b ·M (B )a ＋b ＋(p ＋q －m －n )x g·mol －

1。

(2)基本步骤

①确定反应物和生成物的初始加入量； ②确定反应过程的转化量； ③确定平衡量。

理解应用区

1．(2019·湛江高二检测)羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中，将CO 和H 2S 混合加热并达到下列平衡： CO(g)＋H 2S(g)

COS(g)＋H 2(g) K ＝0.1