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1、第3课时 化学平衡常数,课堂互动讲练,探究整合应用,知能优化训练,基础自主学案,第3课时 化学平衡常数,基础自主学案,一、含义 在一定温度下，当一个可逆反应达到_状态时，生成物_与反应物_的比值是一个常数(简称_)，用符号“_”表示。,化学平衡,浓度幂之积,浓度幂之积,平衡常数,K,二、表达式 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_。,思考感悟 1怎样理解“化学平衡常数与反应物、生成物的浓度无关”？,越大,越小,温度,浓度,思考感悟 2升高温度，K值一定增大吗？ 【提示】 不一定，K只受温度影响，当温度不变时
2、，K值不变；温度升高时，对H0的反应，K值增大。如果由于浓度、压强的改变而引起化学平衡的移动，但温度恒定，则K值一定不变。,1写出下列各反应的平衡常数表达式。 (1)2SO2(g)O2(g) 2SO3(g) (2)CaCO3(s) CO2(g)CaO(s) (3)FeCl3(aq)3KSCN(aq) Fe(SCN)3(aq)3KCl(aq) 解析：反应物或生成物中有固体或纯液体时，其浓度可看作“1”，不代入公式，只代入气体或溶液中溶质的浓度。,2对于反应mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)随温度的升高其反应的平衡常数有以下变化，则和两种情况_是吸热，_是放热(填“”或“”)。,解析：中曲
3、线走势表明：随着温度的升高，平衡常数逐渐增大，说明正反应进行的程度越大，即反应向正方向移动，正反应是吸热反应，同理可得为放热。答案： ,课堂互动讲练,1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变化无关。 (2)反应物或生成物中有固体或纯液体存在时，由于其浓度可看作“1”而不代入公式。 (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化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。,(2)利用K可判断反应的热效应 若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应； 若升高温度，K值减小，则正反应为
4、放热反应。 (3)计算转化率 依据起始浓度(或平衡浓度)和平衡常数可以计算平衡浓度(或起始浓度)，从而计算反应物的转化率。 (4)判断平衡移动方向 利用平衡常数可从定量的角度解释恒温下浓度、压强对化学平衡移动的影响。,特别提醒：(1)化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡状态下的浓度，不能用任一时刻的浓度值。 (2)化学平衡常数不表示反应的快慢，即化学反应速率快，K值不一定大。 (3)使用催化剂能改变化学反应速率，但不会改变化学平衡常数。,()在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)H2(g) CO(g)H2O(g)，其化学平衡常数K和温度t的关系如下表所示：,回答下列问题：
5、 (1)该反应的化学平衡常数表达式为K_。 (2)该反应为_反应(填“吸热”或“放热”)。,(3)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_。 A容器中压强不变 B混合气体中c(CO)不变 Cv(H2)正v(H2O)逆 Dc(CO2)c(CO) (4)某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)，试判断此时的温度为_。 (5)在800 时，发生上述反应，某一时刻测得容器内各物质的浓度分别为c(CO2)为2 mol/L，c(H2)为1.5 mol/L，c(CO)为1 mol/L，c(H2O)为3 mol/L，则下一时刻，反应向_(填“正向”或“逆向”)进行。,【思路点拨】
6、 解答本题要注意以下两点： (1)根据反应方向以及方程式中化学计量数的变化确定平衡常数的变化。 (2)根据K随温度的变化判断反应特点，根据Qc与K的大小判断反应方向。,解析：选AD。本题考查了化学平衡中的平衡移动、转化率及化学平衡常数。高温时，平衡左移，WI2分解，温度越高，分解越充分，故A正确B错误；选项C给出的平衡常数表达式中不应出现W，因其是固体，且方向也错，C错误。,1等效规律 在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)，对同一可逆反应，起始时加入物质的物质的量不同，达到平衡时的状态规律如下表：,2等效平衡原理的应用 (1)判断同一可逆反应在相同的反应条件下是否为相同的平衡状态。 (2)求要达
7、到等效平衡，两种不同状态下起始量之间的关系式。 (3)求属于等效平衡状态下的反应方程式的化学计量数。,特别提醒：两种情况下所达到的等效平衡及其等效程度的区别： (1)恒温恒容下所达到的等效平衡状态，反应混合物中各组分的浓度、物质的量、质量分数(或气体的体积分数)均相同，类似于几何学上的全等图形。 (2)恒温恒压下所达到的等效平衡状态，反应混合物中各成分的百分含量相同，各成分的物质的量与原平衡成比例，类似于几何学上的相似图形。,(2011年上海调研)将3 mol A和1 mol B混合于一体积可变的密闭容器P中，以此时的温度、压强和体积作为起始条件，发生如下反应：3A(g)B(g) 2C(g)D
8、(g)，达到平衡时C的浓度为w mol/L。回答下面问题： (1)保持温度和压强不变，按下列四种配比充入容器P中有关物质，平衡后C的浓度仍为w mol/L的是_。 A6 mol A2 mol B B3 mol A1 mol B2 mol C C2 mol C1 mol B1 mol D D1 mol C2 mol D,(2)保持原起始温度和体积不变，要使平衡后C的浓度仍为w mol/L，应按下列哪种配比向容器Q中充入有关物质_。 A3 mol A1 mol B B4 mol C2 mol D C1.5 mol A0.5 mol B1 mol C0.5 mol D D无法判断 (3)保持原起始温
9、度和体积不变，若仍按3 mol A和1 mol B 配比在容器Q中发生反应，则平衡时C的浓度和w mol/L的关系是_。 A大于w mol/L B小于w mol/L C等于w mol/L D无法比较,(4)将2 mol C和2 mol D按起始温度和压强充入容器Q中，保持温度和体积不变，平衡时C的浓度为v mol/L，则v和w的关系是_。 Avw Bvw Cvw D无法比较 (5)维持原起始温度和体积不变，按下列哪种配比充入容器Q可使平衡时C的浓度为v mol/L_。 A1 mol C0.5 mol D B3 mol A2 mol B C3 mol A1 mol B1 mol D D以上均不能
10、满足条件,【解析】 (1)在恒温恒压下，只要n(A)n(B)31或n(C)n(D)21，达到平衡时就均为同一平衡状态，即满足等效平衡的条件。答案为A。(2)因容器P的体积可变，且正反应是体积缩小的反应，故相当于加压。而现在容器Q体积不变，条件不同了，不属于等效平衡，无法判断。答案为D。(3)本题所述条件相当于减压，平衡向逆反应方向移动，C的浓度降低。答案为B。(4)温度、体积不变时，2 mol C和1 mol D 反应与3 mol A和1 mol B相当，属等效平衡。再加1 mol D时平衡将向左移动，vw。答案为B。(5)恒温恒容下，n(A)3 mol和n(B)1 mol时与n(C)2 mo
11、l和n(D)1 mol时属于等效平衡，答案为C。,【答案】 (1)A (2)D (3)B (4)B (5)C 【规律方法】 分析等效平衡的关键是分清全等平衡和等比平衡。分析化学平衡有关问题时常用以下两种方法： (1)“极限思维法” 任何可逆反应均可以看成完全不反应和完全反应的中间状态。我们在求某一物质在平衡状态的浓度取值范围时，常采用极限思维法，让正反应(或逆反应)完全进行，可以求得其取值范围或取值。,(2)“虚拟法” 任何一个可逆反应体系，在相同条件下从不同的状态开始，只要达到平衡时的条件(温度、压强、浓度)完全相同，则可以形成等效平衡。我们在解题中若遇到将两个状态进行比较这类问题，可以“虚
12、拟”一个中间过程，如一个容器、一个隔板等，然后再进行比较。,互动探究 反应3A(g)B(g) 2C(g)D(g)达到平衡。 在保持温度、体积不变条件下，再加入3 mol A、1 mol B，达到平衡时C的浓度与w什么关系。,变式训练2 (2011年广东汕头调研)在相同温度和压强下，对反应CO2(g)H2(g) CO(g)H2O(g)进行甲、乙、丙、丁四组实验，实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表：,上述四种情况达到平衡后，n(CO)的大小顺序是( ) A乙丁丙甲 B乙丁甲丙 C丁乙丙甲 D丁丙乙甲 解析：选A。本题主要考查外界条件对化学平衡的影响及等效平衡问题。解题时应注意该反应及反应的
13、特点，即反应前后气体体积不变，同时要明确等效平衡的条件。把丙中a mol CO和a mol H2O按化学计量数转成CO2和H2，也分别为a mol，则甲与丙是等量等效，则达平衡时，n(CO)应相等；,把丁中a mol CO和a mol H2O按化学计量数转成CO2和H2，则起始时丁中CO2为2a mol，H2为a mol，则与乙等量等效，达到平衡时n(CO)相等。乙与甲相比相当于在甲的平衡中又加入了a mol的CO2，导致平衡正向移动，则平衡时n(CO)乙n(CO)甲，故选A。,探究整合应用,有关化学平衡常数的计算 在一定温度下，可逆反应无论从正反应开始还是从逆反应开始，也无论反应起始时反应物
14、浓度的大小，最后都能达到平衡状态。这时生成物浓度幂(以其化学计量数为幂)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)，用符号K表示。,在煤化工中常需研究不同温度下反应的平衡常数，投料比及反应热等问题。 已知：可逆反应CO(g)H2O(g) H2(g)CO2(g)的平衡常数随温度的变化如下表所示：,试回答下列问题。 (1)上述正反应是_(填“放热”或“吸热”)反应。 (2)已知在一定温度下发生如下反应： C(s)CO2(g) 2CO(g)，平衡常数为K； C(s)H2O(g) CO(g)H2(g)，平衡常数为K1； CO(g)H2O(g) H2(g)C
15、O2(g)，平衡常数为K2. 则K、K1、K2之间的关系是_。 (3)在500 时，若起始时CO、H2O的浓度均为0.02 molL1，在该条件下达到平衡时，CO的转化率为_。,(4)在800 时，若起始时CO和H2O(g)共为5 mol，水蒸气的体积分数为x，平衡时CO的转化率为y，则y随x变化的函数关系式为_。 (5)向V L密闭容器中通入10 mol CO和10 mol水蒸气，在T 时达到平衡，然后迅速除去水蒸气(除去水蒸气时其他物质的物质的量不变)，将混合气体点燃，测得放出的热量为2842 kJ(已知CO的燃烧热为283 kJmol1，H2的燃烧热为286 kJ mol1)，则T 时的平衡常数K_。,(5)设有x mol CO发生反应，则(10x)283286x2842，解得：x4。所以平衡时CO、H2O、H2、CO2的浓度依次为6/V molL1、6/V molL1、4/V molL1、4/V mo
