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1、新课标人教版新课标人教版2008届高三化学第一轮复习届高三化学第一轮复习江苏省淮安中学江苏省淮安中学 张正飞张正飞07 九月九月 2024第六十七讲第六十七讲 化学平衡常数化学平衡常数第八章第八章 化学反应速率和化学平衡化学反应速率和化学平衡2008年化学科年化学科(江苏卷江苏卷)课标及考试说明课标及考试说明 1、 加深对化学平衡常数的理解加深对化学平衡常数的理解 2 、利用化学平衡常数进行简单计算、利用化学平衡常数进行简单计算3、能用化学平衡常数计算反应物的转化率。、能用化学平衡常数计算反应物的转化率。【例【例】现有反应：现有反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g);H0。在。在8
2、50时，时，K1。(1)若若升升高高温温度度到到950时时，达达到到平平衡衡时时K1(填填“大于大于”“小于小于”或或“等于等于”)。(2)850时时，若若向向一一容容积积可可变变的的密密闭闭容容器器中中同同时时充充入入1.0molCO，3.0molH2O，1.0molCO2和和xmolH2，则：，则：当当x5.0时，上述反应向时，上述反应向方向进行。方向进行。若若要要使使上上述述反反应应开开始始时时向向正正反反应应方方向向进进行行，则则x应应满满足足的条件是的条件是。(3)在在850时时，若若设设x5.0和和x6.0，其其他他物物质质的的投投料料不不变，当上述反应达到平衡后，测得变，当上述反
3、应达到平衡后，测得H2的体积分数分别为的体积分数分别为a、b，则则ab(填填“大于大于”“小于小于”或或“等于等于”)。大于大于逆反应逆反应 0 0 x x3.03.0 小于小于 1.1.定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡状态时，定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡状态时，生成物平衡浓度的幂之积与反应物平衡浓度的幂之积的比生成物平衡浓度的幂之积与反应物平衡浓度的幂之积的比值是一个常数，值是一个常数，这个常数称是这个常数称是该反应的化学平衡常数该反应的化学平衡常数( (简简称平衡常数称平衡常数) )，用符号，用符号K K表示。表示。 由于该常数是以浓度幂之由于该常数是以浓度幂之积的
4、比值表示，故又称浓度平衡常数，用积的比值表示，故又称浓度平衡常数，用K KC C表示。表示。一、化学平衡常数一、化学平衡常数(符号为符号为K) 对于反应对于反应: mA (g)+nB(g) pC(g)+qD(g)CpDqAmBn平衡常数的数学表达式平衡常数的数学表达式KC=2.2.数学表达式：数学表达式：3.3.平衡常数的单位平衡常数的单位浓度的单位为浓度的单位为molL-1KC的单位为(molL-1)n； np+q-(m+n)1)如果反应中有固体和纯液体参加，它们的浓度不应写在平衡关如果反应中有固体和纯液体参加，它们的浓度不应写在平衡关系式中，因为它们的浓度是固定不变的，化学平衡关系式中只包
5、系式中，因为它们的浓度是固定不变的，化学平衡关系式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度。括气态物质和溶液中各溶质的浓度。 如如:CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(l)4.4.书写平衡常数关系式的规则书写平衡常数关系式的规则一、化学平衡常数一、化学平衡常数(符号为符号为K)K=CO2K=CO/(CO2 H2)再如再如:稀溶液中进行的反应，如有水参加，水稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度也不必写在平衡关系式中，的浓度也不必写在平衡关系式中，如：如：Cr2O72-+H2O 2CrO42-+2H+K=CrO42-2H+2/Cr2O72-又如又
6、如：非水溶液非水溶液中的反应，如有水生成或有水参加中的反应，如有水生成或有水参加反应，此时水的浓度不可视为常数，必须表示在平反应，此时水的浓度不可视为常数，必须表示在平衡关系式中。如酒精和醋酸的液相反应衡关系式中。如酒精和醋酸的液相反应C2H5OH+CH3COOHCH3COOC2H5+H2OK=CH3COOC2H5H2O/(C2H5OH CH3COOH)例例N2(g)+3H2(g)2NH3(g)K1=1.60 10 51/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g)K2=3.87 10 2K1 K2 ， K1 = K222)2)同一化学反应，可以用不同的化学反应式来同一化学反应，可以用不同的化学
7、反应式来表示，每个化学方程式都有自己的平衡常数关表示，每个化学方程式都有自己的平衡常数关系式及相应的平衡常数。系式及相应的平衡常数。4.4.书写平衡常数关系式的规则书写平衡常数关系式的规则3)多重平衡规则多重平衡规则：若干方程式相加若干方程式相加( (减减) )，则总，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积( (商商) )例题例题:2NO(g)+O2(g)2NO2K12NO2(g)N2O4K22NO(g)+O2(g)N2O4(g)K = K1 K24.4.书写平衡常数关系式的规则书写平衡常数关系式的规则(1)(1)平衡常数平衡常数K K仅与温度有关仅与温度
8、有关，与浓度、压强、催化，与浓度、压强、催化剂等均无关，剂等均无关，由由K K随温度的变化可推断正反应是吸热反随温度的变化可推断正反应是吸热反应还是放热。应还是放热。 若正反应是吸热反应若正反应是吸热反应, ,升高温度升高温度,K ,K 增大增大; ;若正反应是放热反应若正反应是放热反应, ,升高温度升高温度,K ,K 减少减少; ;5.5.引入平衡常数引入平衡常数K KC C的意义的意义例如：例如：不同温度时，反应不同温度时，反应:H2(g)+I2(g) 2HI(g),的浓度的浓度平衡常数与温度平衡常数与温度的关系如下：的关系如下：温度温度623K698K763K浓度平衡常数浓度平衡常数66
9、 .954.445.9 通过改变温度，平衡常数大小的变化趋势可以判断通过改变温度，平衡常数大小的变化趋势可以判断该可逆反应的该可逆反应的正方向是放热反应正方向是放热反应.(2)(2)平衡常数平衡常数K K值的大小，可推断反应进行的程度。值的大小，可推断反应进行的程度。 K K 值越大，值越大，表示反应表示反应进行的最大程度越大，进行的最大程度越大，反应物的反应物的转化率越大；转化率越大；K K 值越小，值越小，表示反应表示反应进行进行的最大程度越小，的最大程度越小，反应物的反应物的转化率越小。转化率越小。(3)(3)反应的平衡常数与反应可能进行的程度。反应的平衡常数与反应可能进行的程度。一般一
10、般来说，反应的平衡常数来说，反应的平衡常数K10K105 5，认为，认为正反应进行正反应进行得基本完全；得基本完全；K 10K 10-5-5则认为这个反应的则认为这个反应的正反应正反应很难进行很难进行( (逆反应较完全）。逆反应较完全）。5.5.引入平衡常数引入平衡常数K K的意义的意义 对于可逆反应对于可逆反应: mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g)(4)(4)在某温度下在某温度下，某时刻反应某时刻反应是否达平衡，可用是否达平衡，可用该时刻产物的浓度幂的之积与反应物浓度幂之积该时刻产物的浓度幂的之积与反应物浓度幂之积的比即的比即浓度商浓度商Q Q与与K K比较大小比较大小来判断。
11、来判断。5.5.引入平衡常数引入平衡常数K K的意义的意义 判断判断某时刻反应是否达平衡及反应方向某时刻反应是否达平衡及反应方向QC kc，未达平衡，未达平衡，逆向进行逆向进行QC = kc,达平衡，达平衡，平衡不移动平衡不移动。QC kc,未达平衡，未达平衡，正向移动。正向移动。5.5.引入平衡常数引入平衡常数K K的意义的意义 判断反应条件对化学平衡的影响判断反应条件对化学平衡的影响5、利用、利用KC和和QC的关系，分析改变条件化学平衡移动的规的关系，分析改变条件化学平衡移动的规律：律：CpDqAmBn平衡时平衡时QCKC= 对于可逆反应对于可逆反应: mA(g)+nB (g) pC(g)
12、+qD(g)请你从请你从QC和和KC的关系分析：改变浓度、压强、的关系分析：改变浓度、压强、温度和加入催化剂分别可能对平衡的影响。温度和加入催化剂分别可能对平衡的影响。注意：平衡常数注意：平衡常数KC仅与温度有关仅与温度有关，与浓度、压强、，与浓度、压强、催化剂等均无关。催化剂等均无关。若正反应是吸热反应若正反应是吸热反应,升高温度升高温度,KC 增大。增大。 np+q-(m+n)2 n达到平衡后各物质的浓度变化关系，在计算中注意。达到平衡后各物质的浓度变化关系，在计算中注意。（2）生成物：平衡浓度）生成物：平衡浓度=初始浓度初始浓度+转化浓度转化浓度 生成物生成物D: c平平(D) = c0
13、(D) + c(D)（3）各物质的）各物质的转化浓度之比转化浓度之比等于它们在化学方程式中等于它们在化学方程式中相应的化学计量数之比。相应的化学计量数之比。 c(A): c(D)=a:d（1）反应物：平衡浓度）反应物：平衡浓度=初始浓度初始浓度-转化浓度；转化浓度； 反应物反应物A: c平平(A)=c0(A) - c(A)6、有关化学平衡常数的计算、有关化学平衡常数的计算 对于反应对于反应: aA + bB cC + dD 平衡转化率平衡转化率 用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观，常用用平衡常数来表示反应的限度有时不够直观，常用平衡转化率平衡转化率来表示反应限度。来表示反应限度。对于可逆反
14、应对于可逆反应: mA(g)+nB (g) pC(g)+qD(g)反应物反应物A的平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：的平衡转化率（该条件最大转化率）可表示：例题例题1：在某温度下，将：在某温度下，将H2(g)和和I2(g)各各0.10mol混合混合物充入物充入10L的密闭容器中，充分反应达到平衡时，测的密闭容器中，充分反应达到平衡时，测得得c(H2)=0.0080mol/L，求：，求：(1)反应的平衡常数和反应的平衡常数和H2的转化率的转化率(2)其它条件不变，充入的其它条件不变，充入的H2(g)和和I2(g)各各0.20mol,求求达平衡时各物质的平衡浓度。达平衡时各物质的平衡浓度。(1
15、)已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平衡已知初始浓度和平衡浓度求平衡常数和平衡转化率转化率 H2 + I2 2HI起始浓度起始浓度(mol/L)转化浓度转化浓度平衡浓度平衡浓度0.01 0.01 0 0.0080.0020.0020.0040.0040.008Kc=(0.004mol/L)20.008mol/L0.008mol/L=0.251、2、 0.016mol/L 0.016mol/L 0.008mol/L 0.002molL-1/0.01mol/L-1100%= 20例题例题2:在在2L的容器中充入的容器中充入 1mol CO和和 1mol H2O(g),发生发生反应：反应：CO(g)
16、+H2O(g) CO2(g)+H2(g) 800时反应时反应达平衡达平衡,若若k=1.求：求：（1）CO的平衡浓度和转化率。的平衡浓度和转化率。（2）若温度不变，上容器中充入）若温度不变，上容器中充入 的是的是1mol CO和和 4mol H2O(g)， CO和和H2O(g),的平衡浓度和转化率是多少。的平衡浓度和转化率是多少。（3）若温度不变，上容器中充入）若温度不变，上容器中充入 的是的是2mol CO和和 8mol H2O(g)， CO和和H2O(g),的平衡浓度和转化率是多少。的平衡浓度和转化率是多少。（2）已知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率。）已知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及
17、转化率。0.25mol/L 50% CO:0.1mol/L 80%H2O:1.6mol/L 20%CO:0.2mol/L 80%H2O:3.2mol/L 20%1、温度一定时，对于一个化学反应，、温度一定时，对于一个化学反应，平衡常数虽然一定，平衡常数虽然一定，但不同的反应物但不同的反应物的平衡转化率可能不同的平衡转化率可能不同。不能脱离具。不能脱离具体的反应物谈平衡转化率。体的反应物谈平衡转化率。2、提高一种反应物的比例，该反应物、提高一种反应物的比例，该反应物的转化率将的转化率将小结小结降低降低(2007年高考上海化学卷）年高考上海化学卷）一定条件下，在体积为一定条件下，在体积为3L的的密
18、闭容器中，一氧化碳与氢气反应生成甲醇密闭容器中，一氧化碳与氢气反应生成甲醇(催化剂为催化剂为Cu2O/ZnO)：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)根据题意完成下列各题：根据题意完成下列各题：(1)反应达到平衡时，反应达到平衡时，平衡常数表达式平衡常数表达式K，升高温度，升高温度，K值值(填填“增大增大”、“减小减小”或或“不变不变”)。(2)在在500，从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率，从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)(3)b；c。(4)Cu2OCO2CuCO2。减小减小mol(Lmin)1(3)在其他条件不变的情况下，对处于在其他条件不变的情况下，对处于E点的体系点的体
19、系体积压缩到原来的体积压缩到原来的1/2，下列有关该体系的说法正，下列有关该体系的说法正确的是确的是 a氢气的浓度减少氢气的浓度减少 b正反应速率加快，正反应速率加快， 逆反应速率也加快逆反应速率也加快 c甲醇的物质的量增加甲醇的物质的量增加 d重新平衡时重新平衡时n(H2)/n(CH3OH)增大增大(4)据研究，反应过程中起催化作用的为据研究，反应过程中起催化作用的为Cu2O，反，反应体系中含少量应体系中含少量CO2有利于维持催化剂有利于维持催化剂Cu2O的量的量不变，原因是：不变，原因是：_(用化用化学方程式表示学方程式表示)。CO(g)2H2(g) CH3OH(g)bcCu2OCO 2C
20、uCO2(2007年高考理综山东卷年高考理综山东卷,平衡常数平衡常数)二二氧氧化化硫硫和和氮氮的的氧氧化化物物是是常常用用的的化化工工原原料料，但但也也是是大大气气的的主主要要污污染染物物。综综合合治治理理其其污污染染是是环环境化学当前的重要研究内容之一。境化学当前的重要研究内容之一。(1)硫硫酸酸生生产产中中，SO2催催化化氧氧化化生生成成SO3：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)。某某温温度度下下，SO2的的平平衡衡转转化化率率(a a )与与体体系系总总压压强强(p)的的关关系系如如图图所所示。根据图示回答下列问题：示。根据图示回答下列问题：将将2.0molSO2和和1.0molO2
21、置置于于10L密密闭闭容容器器中中，反反应应达达平平衡衡后后，体体系系总总压压强强为为0.10MPa。该该反反应应的的平衡常数等于平衡常数等于_。平衡状态由平衡状态由A变到变到B时，平衡常时，平衡常数数K(A)_K(B)800 Lmol1 =(2)用用CH4催催化化还还原原NOx可可以以消消除除氮氮氧氧化化物物的的污染。例如污染。例如：CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)； H=-574kJ/molCH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)； H=-1160kJ/mol若若用用标标准准状状况况下下4.48LCH4还还原原NO2至至
22、N2， 整整 个个 过过 程程 中中 转转 移移 的的 电电 子子 总总 数数 为为_(阿阿伏伏加加德德罗罗常常数数的的值值用用NA表示表示)，放出的热量为，放出的热量为_kJ。1.60NA(或或1.6NA) 173.4 (3)新新型型纳纳米米材材料料氧氧缺缺位位铁铁酸酸盐盐(MFe2Ox，3x4，M=Mn、Co、Zn或或Ni)由由铁铁酸酸盐盐(MFe2O4)经经高高温温还还原原而而得得，常常温温下下，它它能能使使工工业业废废气气中中的的酸酸性性氧氧化化物物分分解解除除去去。转化流程如图所示：转化流程如图所示：请请 写写 出出 MFe2Ox分分 解解 SO2的的 化化 学学 方方 程程 式式_
23、(不必配平不必配平)。MFe2OxSO2 MFe2O4S。 (2007年高考理综宁夏卷年高考理综宁夏卷)氮氮化化硅硅是是一一种种新新型型陶陶瓷瓷材材料料，它它可可由由石石英英与与焦焦炭炭在在高高温温的的氮氮气气流流中中，通通过过以以下下反反应应制得制得：SiO2CN2Si3N4CO(1)配平上述反应的化学方程式配平上述反应的化学方程式;(2)该该反反应应中中的的氧氧化化剂剂是是_，其其还还原原产产物物是是_。(3)该该反反应应的的平平衡衡常常数数表表达达式式为为K =_；36216N2 Si3N4 (4)将知上述反应为放热反应，则其反应热将知上述反应为放热反应，则其反应热 H_零；升高温度，其
24、平衡常数值零；升高温度，其平衡常数值_ ；(5)若使压强增大，则上述平衡向若使压强增大，则上述平衡向_反反 应方向移动应方向移动(填填“正正”或或“逆逆”)；(6)若已知若已知CO生成速率为生成速率为v (CO) =18mol/(Lmin)，则，则N2消耗速率为消耗速率为v (N2) =_mol/(Lmin)。3SiO26C2N2 Si3N46CO小于小于 减小减小 逆逆6（02年高考）如年高考）如图所示，当关所示，当关闭K时，向，向A 中充入中充入2molX、7molY，向，向B中充入中充入4molX、14molY，起始，起始时V（A）=V（B）=a升，在相同温度和有催化升，在相同温度和有催
25、化剂存在的条存在的条件下，两容器各自件下，两容器各自发生下列反生下列反应：2X（g）+2Y（g）=Z（g）+2W（g） H0达到平衡（达到平衡（）时V（B）=0.9a升，升，试回答：回答： （1）B中中X 的的转化率化率（X）为（2）A中中W和和B中中Z的物的物质的量的比的量的比较：n（W）A n（Z）B （填、或）（填、或）（3）打开）打开K，过一段一段时间重新达平衡（重新达平衡（）时，B的体的体积为升（用含升（用含a的代数式表示，的代数式表示，连通管中气通管中气体体体体积不不计）（4）要使）要使B容器恢复原来反容器恢复原来反应前的体前的体积，可采取的措施，可采取的措施是是900.35a升高温度升高温度
