第08讲 化学平衡常数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化学平衡状态时浓度数据分析分析课本，457.6 时反应体系H2(g)I2(g)2HI(g)中各物质的浓度数据，我们可以发现以下规律：(1)无论该反应从正向进行还是从逆向进行，平衡时只要温度一定，的值近似相等。(2)无论反应物或生成物的浓度如何改变，平衡时只要温度一定，的值也近似相等。2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。3浓度商与化学平衡常数的表达式(1)浓度商：对于一般的可逆反应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，在任意时刻的称为浓度商，常用Q表示，即Q。(2)化学平衡常数表达式：当在一定温度下达到化学平衡时，K。(3)Q与K的关系：当反应中有关物质的浓度商等于平衡常数时，表明反应达到限度，即达到化学平衡状态。4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越大，表示反应进行得越完全，平衡时反应物的转化率越大，当K105时，该反应就进行的基本完全了。K值越小，表示反应进行得越不完全，平衡时反应物的转化率越小。5化学平衡常数的影响因素(1)内因：不同的化学反应及化学方程式的书写形式是决定化学平衡常数的主要因素。(2)外因：在化学方程式一定的情况下，K只受温度影响。【方法技巧】(1)化学平衡常数表达式书写注意事项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。化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关。若反应方向改变、化学计量数等倍扩大或缩小，化学平衡常数都会相应改变。(2)若两反应的平衡常数分别为K1、K2若两反应相加，则总反应的平衡常数KK1K2。若两反应相减，则总反应的平衡常数K。二、化学平衡的有关计算1.“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：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，在体积为V L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mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)起始量/mol a b 0 0转化量/mol mx nx px qx平衡量/mol amx bnx px qx对于反应物：n(平)n(始)n(转)对于生成物：n(平)n(始)n(转)则有平衡常数K。平衡时A的物质的量浓度：c(A) molL1。平衡时A的转化率：100%，A、B的转化率之比为(A)(B)。平衡时A的体积分数：(A)100%。平衡时和开始时的压强之比：。混合气体的密度：(混) gL1。平衡时混合气体的平均摩尔质量： gmol1。生成物产率100%。(2)基本步骤确定反应物和生成物的初始加入量；确定反应过程的转化量(一般设某物质的转化量为x)；确定平衡量。2.平衡常数的应用例1.在某密闭容器中把CO和H2O的混合物加热到800 ，存在平衡CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)，且平衡常数K1。若在2 L的密闭容器中充入1 mol CO和1 mol H2O的混合物并加热到800 ，则平衡时CO的转化率为()A40% B50% C60% D83.3%【答案】B【解析】设CO的转化率为x。则：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)n始/mol 1 1 0 0n变/mol x x x xn平/mol 1x 1x x x由K知：1，解得：x0.5。考点01 化学平衡常数的定义、表达式及其影响因素【例1】下列关于平衡常数的说法正确的是：AK不变，平衡可能移动B同一个反应的化学计量数增大2倍，K值也增大两倍CK值越大，反应速率也越快D对于合成氨反应，压强增大，平衡右移，K增大【答案】A【解析】A. K值只与温度有关，影响化学平衡的因素主要有浓度、温度、压强等。如在其他条件不变时，增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，有利于正反应的进行，K值不变，但平衡发生移动，所以K值不变，平衡可能移动，A项正确；B. 相同条件下，同一个反应，其方程式的计量数增大2倍，K值应为原来的平方，B项错误；C. K值表示反应进行的程度，其值越大，则说明正向进行的程度越大，与反应速率无关，C项错误；D. 合成氨反应为N2(g)+3H2 (g)2NH3(g)，此反应是气体体积减小的反应，则压强增大，平衡右移，但K值只与温度有关，温度不变，则K值不变，D项错误；答案选A。【变式1-1】对于3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2(g)，反应的化学平衡常数的表达式为AKBKCKDK【答案】D【解析】平衡常数是生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，但固体浓度视为1，不写入平衡常数计算式中，则K，故答案选D。【变式1-2】化学平衡常数可以用K来表示，关于化学平衡常数的说法中正确的是AK与反应的压强有关BK与反应物的浓度有关CK与生成物的浓度有关DK与温度有关【答案】D【解析】在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度的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，符号为K，化学平衡常数K只与温度有关。答案为D。考点02 化学平衡常数的简单计算【例2】已知反应 2NH3N2+3H2，在某温度下的平衡常数为0.25，在此条件下，氨的合成反应N2 + 3H22NH3的平衡常数为A4B2C1D0.5【答案】A【解析】相同温度下，同一可逆反应的正逆平衡常数互为倒数关系，已知反应 2NH3 N2+3H2，在某温度下的平衡常数为0.25，则该条件下反应N2+ 3H22NH3的平衡常数K=4，故选A。【变式2-1】2 000 K时，反应CO(g)O2(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ABK2CD【答案】C【解析】CO(g)+O2(g)CO2(g)的平衡常数K=，2CO2(g)2CO(g)+O2(g)的平衡常数K=，故选C。【变式2-2】某温度下，反应SO2(g)+O2(g)SO3 (g) 的平衡常数K1=50，在同一温度下，反应2SO3(g)2SO2(g) +O2(g)的平衡常数K2的值为（）A2500B410-4C100D210-2【答案】B【解析】某温度下，SO2(g)+O2(g)SO3 (g) 的平衡常数K1=50，所以相同温度下2SO2(g)+O2(g)2SO3 (g) 的平衡常数K=(K1)2=502=2500，在同一温度下，反应2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)的平衡常数K2=1K=12500=4104，故选B。考点03 化学平衡常数的综合应用【例3】下列有关化学平衡常数的描述中正确的是A化学平衡常数的大小取决于化学反应本身，与其他外界条件无关B相同温度下，反应与反应的化学平衡常数相同C反应的化学平衡常数随反应物浓度升高而增大D反应的平衡常数达式为【答案】D【分析】化学反应平衡常数K表达式为生成物的浓度幂之积比反应物的浓度幂之积，且平衡常数只与反应温度有关，温度升高，平衡如果正向移动，K变大，平衡如果逆向移动，K值变小。【解析】A化学平衡常数的大小取决于化学反应本身，并且只与温度有关，A项错误；B相同温度下，反应与反应的化学平衡常数互为倒数，B项错误；C反应的化学平衡常数不随浓度变化，平衡常数只随反应温度改变，C项错误；D反应的平衡常数达式为 ，D项正确；答案选D。【变式3-1】T ，向体积为V L的密闭容器中充入NO，容器内各组分的物质的量随时间变化曲线如图所示。下列说法不正确的是AX是N2OB03 min内，v(NO2)=mol(L min)-1CT 时该反应的平衡常数为1DNO2和X的浓度相等不可以作为判断反应到达平衡的标志【答案】C【分析】根据图像变化，3 min时反应达到平衡，且一氧化氮为反应物，二氧化氮与X为生成物，一氧化氮的变化量为3 mol，二氧化氮与X的变化量均为1 mol，化学计量数之比等于参与反应各组分的物质的量的变化量之比，则化学方程式为3NO=NO2X，根据原子守恒可知，X的化学式为N2O。【解析】A根据原子守恒可知，X的化学式为N2O，A正确；B03 min内，v(NO2)=mol(L min)-1，B正确；C由分析可知，T 时该反应的平衡常数为，C错误；DNO2和X的系数比相同，则两者的浓度一直相等，其相等不可以作为判断反应到达平衡的标志，D正确；故选C。【变式3-2】某温度下，在容积为的密闭容器中，、三种物质的物质的量随时间变化的曲线如图所示，已知时改变了一个条件。下列说法错误的是A反应进行到a点时，Z的转化率为14%B该反应的化学方程式为C该温度下，反应的平衡常数为D时改变的条件是压缩体积【答案】D【分析】由图可知，随着时间的推移，Y、Z的物质的量减少，是反应物，X的物质的量增加，是生成物；X、Y、Z的物质的量变化量分别为：0.6mol、0.2mol 、0.4mol，故反应方程式为：；【解析】A反应进行到a点时，生成0.42molX，由分析可知，反应Z为0.28mol，Z的转化率为14%，A正确；B由分析可知，该反应的化学方程式为，B正确；C该温度下，反应的平衡常数为，C正确；D压缩体积不影响时Z的物质的量，D错误；故选D。1下列关于平衡常数K的说法正确的是（）A加入催化剂可能会改变平衡常数KB改变反应物浓度能改变平衡常数KC平衡常数K与反应本身及温度有关DK越大，反应物的转化率越小【答案】C【解析】化学平衡常数K与化学反应本身及温度有关，加入催化剂、改变反应物浓度等均不能改变平衡常数K；平衡常数K越大，反应正向进行的程度越大，反应物的转化率越大，答案选C。2只改变一个影响因素，下列关于平衡常数K的叙述错误的是AK值不变，平衡可能移动BK值变化，平衡一定移动C温度变化，K值一定变化D平衡移动，K值一定变化【答案】D【分析】对某一反应的化学平衡常数K，K只与温度有关，而化学计量数变化时，K的表达式变化，以此来解答。【解析】A. 若改变温度平衡移动，K发生变化，若改变浓度、压强导致平衡移动，K不变，A项正确；B. K变化说明温度变化，则平衡一定发生移动，B项正确；C. K值只与温度有关，则温度变化，K值一定变化，C项正确；D. 若改变浓度、