2.2.2-2.2.3化学平衡常数（讲义）-2024-2025学年高二化学同步教学课件+讲义（人教版2019选择性必修1）

第二节化学平衡（2） 化学平衡常数及化学平衡的有关计算 【学习目标】 1、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、掌握化学平衡中三段式计算的方法 【知识回顾】 1．在一定条件下，xA＋yBzC的可逆反应达到平衡。 (1)已知A、B、C都是气体，在减压后平衡向逆反应方向移动，则x，y，z的关系是____________。 (2)已知C是气体，且x＋y＝z，在加压时，如果平衡发生移动，则平衡必须向________方向移动。 (3)已知B、C是气体，现增加A物质的量(其他条件不变)，平衡不移动，则A是______态。 (4)加热后C的质量分数减小，则正反应是______热反应。 2．一定温度下，在10 L密闭容器中加入5 mol SO2和3 mol O2，当反应达到平衡时，有3 mol SO2发生了反应，则： (1)生成了________mol SO3，SO2的转化率为______。 (2)平衡时容器内气体的总物质的量为________。 (3)平衡时SO2的浓度是__________，O2的浓度是____________，SO3的浓度是__________。 【探索新知】 一、化学平衡常数 1、化学平衡状态时浓度数据分析（p33页表2-1） 457.6 ℃时反应体系H2(g)＋I2(g)2HI(g)中各物质的浓度数据 起始时各物质的浓度/(mol·L－1) 平衡时各物质的浓度/(mol·L－1) 平衡时 c(H2) c(I2) c(HI) c(H2) c(I2) c(HI) 1.970×10－2 6.994×10－3 0 5.617×10－3 5.936×10－4 1.270×10－2 48.37 1.228×10－2 9.964×10－3 0 3.841×10－3 1.524×10－3 1.687×10－2 48.62 1.201×10－2 8.403×10－3 0 4.580×10－3 9.733×10－4 1.486×10－2 49.54 0 0 1.520×10－2 1.696×10－3 1.696×10－3 1.181×10－2 48.49 0 0 1.287×10－2 1.433×10－3 1.433×10－3 1.000×10－2 48.70 0 0 3.777×10－2 4.213×10－3 4.213×10－4 2.934×10－2 48.50 平均值 48.70 请归纳平衡时反应物和生成物的物质的量浓度之间的定量关系： 2、化学平衡常数的概念与表达式 (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(简称平衡常数)，用符号K表示 (2)表达式 对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 特别提醒：表达式中的浓度，是指反应达到 的浓度。 例1、同时发生反应：①NH4I(s)NH3(g)+HI(g) ②2HI(g) H2(g)+I2(g),已知平衡时C(HI)=4mol/L,C(H2)=0.5 mol/L,求①NH4I(s)NH3(g)+HI(g)的K1值。 3、化学平衡常数的意义 (1)平衡常数的大小反映了化学反应进行的 (也叫反应的限度) (2)K值越大，表示反应进行得越 ，反应物的转化率越 ，当K＞105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，反应物的转化率越小。当K＜10－5时，该反应很难发生 4、化学平衡常数的影响因素 (1)内因：不同的化学反应及方程式的书写形式是决定化学平衡常数的 (2)外因：在化学方程式一定的情况下，K只受 影响，与反应物或生成物的浓度无关，与压强无关5、化学平衡常数表达式的书写 (1)在平衡常数表达式中，水(液态)的浓度、固体物质的浓度不写 C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g) K＝ ； FeO(s)＋CO(g) Fe(s)＋CO2(g)　K＝ 。 但是，气态或者有机反应中的H2O，如CH3CH2OH+CH3COOHCH3COOCH2CH3+H2O的平衡常数表达式中，H2O是不能省略的，其表达式应为：K＝ 溶液中的反应要写离子方程式的表达式,如FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl的则是不正确的。 (2)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 例如：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)的平衡常数为K1 N2(g)＋H2(g) NH3(g)的平衡常数为K2， NH3(g) N2(g)＋H2(g)的平衡常数为K3； 写出K1和K2的关系式： 。写出K2和K3的关系式： 。 写出K1和K3的关系式： 。 结论：若干方程式相加(减)，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之 ( )；一个反应改变方向，其平衡常数互为 。 5、化学平衡常数的应用 (1)判断反应进行的程度：K值越大，该反应进行得越完全，反应物的转化率越大；反之，就越不完全，转化率越小 K值 正反应进行的程度 平衡时生成物浓度 平衡时反应物浓度 反应物转化率 越大 越大 越大 越小 越高 越小 越小 越小 越大 越低 (2)判断可逆反应的热效应 ①升高温度：K值增大→正反应为 ；K值减小→正反应为 ②降低温度：K值增大→正反应为 ；K值减小→正反应为 如：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的平衡常数与温度的关系如下，由下表数据分析可知：温度升高，K值减小，则正反应为 反应 T/K 373 473 573 673 773 K 3.35×109 1.00×107 2.45×105 1.88×104 2.99×103 (3)判断正在进行的可逆反应是否达到平衡或反应进行的方向 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 ，常用Q表示，即Q＝ 当Q＝K时，反应处于平衡状态，v正＝v逆 当Q＜K时，反应向正反应方向进行，v正＞v逆 当Q＞K时，反应向逆反应方向进行，v正＜v逆 【课堂练习1】 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)催化剂既能改变速率常数，也能改变化学平衡常数(　　) (3)对于同一可逆反应，升高温度，则化学平衡常数增大(　　) (4)增大反应物的浓度，平衡正向移动，化学平衡常数增大(　　) 2、当把晶体N2O4放入密闭容器中汽化，并建立了N2O4(g)2NO2(g)平衡后，保持温度不变，再通入若干N2O4气体，待反应达到新的平衡时，则新平衡与旧平衡相比，其值(　　) A．变大　　　 B．不变 C．变小 D．无法确定 3、在某温度下，可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)的平衡常数为K，下列说法正确的是(　　) A．K越大，达到平衡时，反应正向进行的程度越大 B．K越小，达到平衡时，反应物的转化率越大 C．K随反应物浓度的改变而改变 D．K随温度和压强的改变而改变 4、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(　　) A． B．K2 C． D． 5、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 t/℃ 700 800 830 1 000 1 200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 (1)该反应为____________(填“吸热”或“放热”)反应 (2)某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：3c(CO2)·c(H2)＝5c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为______ (3)在1 200 ℃时，某时刻平衡体系中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2 mol/L、2 mol/L、4 mol/L、4 mol/L，则此时上述反应的平衡____________(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动 二、与化学平衡常数的相关计算 可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(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 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 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) ①平衡常数K＝ ②平衡时A的转化率：α＝×100%， ③平衡时A的体积分数：φ(A)＝×100% ④平衡时和开始时的压强比：＝ ⑤生成物产率＝×100% ⑥在密闭容器中有气体参加的可逆反应，在计算时经常用到阿伏加德罗定律的两个推论 恒温、恒容时：； 恒温、恒压时： (一)考查化学平衡常数(K)的计算方法——三段式法 三段式法就是依据化学方程式列出各物质的起始量、变化量和平衡量，然后根据已知条件建立代数等式而进行解题的一种方法。该方法最核心的内容是：变化量与计量系数 。 【例题1】在某温度下，将H2和I2各0.10mol的气态混合物充入10L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(H2)=0.008 0 mol/L。 (1)求该反应的平衡常数。 (2)在上述温度下，该容器中若通入H2和I2蒸气各0.20 mol，试求达到化学平衡状态时各物质的浓度。 【例题2】 合成氨反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3，在温度T时，物质的量为2molN2、4molH2,体积为1.25L总压恒定密闭容器中发生反应，已知平衡时氮气的转化率为30%，求在该温度下的平衡常数K的计算表达式 （不计算）。【提醒注意】：恒压容器，体积可能会改变，是考题常见的陷阱之一。 (二)考查利用K计算平衡浓度和反应物的转化率 【例题3】在密闭容器中，将2.0 mol CO与10 mol H2O混合加热到800℃，达到下列平衡：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) K=1.0，求达到平衡时CO转化为CO2的转化率。 【课堂练习2】 1、某温度下，向容积为2 L的密闭反应器中充入0.10 mol SO3，当反应器中的气体压强不再变化时，测得SO3的转化率为20%，则该温度下反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的平衡常数为(　　) A．3.2×103 B．1.6×103 C．8.0×102 D．4.0×102 2、在一定温度下，反应H2(g)＋X2(g)HX(g)的平衡常数为10。若将1.0 mol的HX(g)通入体积为1.0 L的密闭容器中，在该温度时HX(g)的最大分解率接近于(　　) A．5% B．17% C．25% D．33% 3、298 K时，各反应的平衡常数如下：①N2(g)＋O2(g)2NO(g)　K＝1×10－30，②2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)　K＝2×1081，③2CO2(g)2CO(g)＋O2(g)　K＝4×10－92，则常温下，NO、H2O、CO2这三种化合物分解放氧的倾向最大的是(　　) A．① B．② C．③ D．无法确定 4、可逆反应：2A(g)＋3B(g)4C(g)＋D(g)，已知起始浓度c(A)＝4 mol·L－1，c(B)＝3 mol·L－1，C、D浓度均等于0，反应开始2 s后达到平衡状态，此时D的平衡浓度为0.5 mol·L－1，则下列说法不正确的是(　　) A．反应速率v(C)＝1 mol·L－1·s－1 B．C的平衡浓度为4 mol·L－1 C．A的转化率为25% D．B的平衡浓度为1.5 mol·L－1 5、可逆反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)在密闭容器中建立了平衡。当温度为749 K时，K＝，问： (1)当CO和H2O的起始浓度为2 mol·L－1时，CO的转化率为________ (2)当CO的起始浓度仍为2 mol·L－1，H2O的起始浓度为6 mol·L－1时，CO的转化率为________ 【课后作业】 1．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（    ） A．2500 B．4×10-4 C．100 D．2×10-2 2．已知下列反应的平衡常数： 则反应 ③的平衡常数是 A． B． C． D． 3．下列有关平衡常数的说法正确的是（    ） A．改变条件，反应物的转化率增大，平衡常数也一定增大 B． 的平衡常数表达式为 C．对于给定的可逆反应，温度一定时，其正、逆反应的平衡常数相等 D．的平衡常数表达式为 4．在恒压、和的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下转化为的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是 A．反应的 B．图中点所示条件下，延长反应时间能提高转化率 C．点的化学平衡常数大于点的化学平衡常数 D．图中点所示条件下，增加的浓度不能提高转化率 5．维持体系总压强恒定，在温度为T时发生反应，起始时A的物质的量为n，容器的容积为V。已知A的平衡转化率为α，则在该温度下反应的平衡常数K为 A． B． C． D． 6．经催化加氢可以生成低碳烃，主要有两个竞争反应： 反应Ⅰ： CO2(g) ＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g) 反应Ⅱ：CO2(g) ＋6H2(g) C2H4＋4H2O(g) 在1L恒容密闭容器中充入和，测得平衡时有关物质的物质的量随温度变化如图所示。下列说法不正确的是（ ） A．时，的转化率为 B．时，反应Ⅰ的平衡常数 C．时，有利于的生成 D．由图像可知，两个竞争反应均为放热反应 7．在一定体积的密闭容器中进行化学反应CO2(g)＋H2(g) ⇌ CO(g)＋H2O(g)，其化学平衡常数K和温度T的关系如表所示 T/℃ 700 800 830 1000 1200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 请回答下列问题： (1)该反应的正反应为 (填“吸热”或“放热”)反应， (2)某温度下，在2L的密闭容器中，加入 1molCO2和 1mol H2，充分反应达平衡时，CO的平衡浓度为0.25mol/L，试判断此时的反应温度为 (3)若在(2)所处的温度下，在1L的密闭容器中，加入2moCO2和3 mol H2，则充分反应达平衡时，H2的物质的量 A．等于1.0mol     B．大于1.0mol   C．大于0.5mol，小于1.0mol    D．无法确定 8．氮是地球上含量丰富的一种元素，氮元素的单质及其化合物在工农业生产生活中有着重要作用。 (1)在固定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：ΔH <0，其平衡常数K与温度T的关系如下表： T/K 298 398 498 平衡常数K 4.1×106 K1 K2 ①该反应的平衡常数表达式：K= 。 ②试判断K1 K2(填写“>”“=”或“<”)。 ③一定温度下，在2L密闭容器中充入1molN2和3molH2并发生反应。若容器容积恒定，10min达到平衡时，H2的物质的量为0.5mol，则N2的转化率α(N2)= ，以NH3表示该过程的反应速率 v(NH3)= 。 (2)对反应ΔH>0，在温度分别为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示，下列说法正确的是 。 a. A、C两点的反应速率：A>C               c. A、C两点的化学平衡常数：A>C b. A、C两点N2O4的转化率：A<C        d. 由状态B到状态A，可以用加热的方法 9、一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)＋CO2(g)2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如图所示。已知：气体分压(p分)＝气体总压(p总)×体积分数。下列说法正确的是(　　) A．550 ℃时，若充入惰性气体，v正、v逆均减小，平衡不移动 B．650 ℃时，反应达平衡后CO2的转化率为25.0% C．T ℃时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动 D．925 ℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp＝24.0p总 10．已知可逆反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，达到平衡时，K=，K是常数，只与温度有关，与浓度无关。 （1）830K时，若起始时c(CO)=2mol·L-1，c(H2O)=3mol·L-1，平衡时CO的转化率为60%，水蒸气的转化率为 ；K值为 。 （2）830K时，若只将起始时c(H2O)改为6mol·L-1，则水蒸气的转化率为 。 （3）若830K时，起始加入物质为CO和H2O，起始浓度c(CO)=amol·L-1，c(H2O)=bmol·L-1，过段时间，达到平衡时H2的平衡浓度c(H2)=cmol·L-1 ①a、b、c之间的关系式是 ； ②当a=b时，a= c。 11．恒容容器中发生可逆反应：，请回答下列问题。 (1)该反应平衡常数的表达式 。 (2)在某温度下，起始时、，达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的转化率为 。 (3)若保持温度不变，起始时、，达到平衡后，则 。 (4)若保持温度不变，起始时，达到平衡后，M的转化率为 。 12．已知H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)，在610K时，将0.10molCO2与0.40molH2S充入1L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。 (1)计算H2S的平衡转化率a= (写出计算过程)。 (2)计算浓度平衡常数K= 。(写出计算过程)。 13、C、N、S的氧化物常会造成一些环境问题，科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的不利影响。在500℃下合成甲醇的反应原理为：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)。在1 L 的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，压强为p0，测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。(可逆反应的平衡常数可以用平衡浓度计算，也可以用平衡分压Kp代替平衡浓度,计算分压=总压×物质的量分数) (1)反应进行到4 min 时，v(正)____ (填“>”“<”或“=”)v(逆)。0~4 min，H2的平均反应速率v(H2)=____mol/(L·min) (2)CO2平衡时的体积分数为_______________，该温度下Kp为__________(用含有p0的式子表示) 14、随着人们的物质生活水平的不断提高和工业化快速发展，环境污染也日益加重，空气中有毒气体主要包括SO2、CO、NOx、烃类等等。在20 L的密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2，发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH。测得CO的转化率随温度及不同压强的变化如图所示，P2和195 ℃时n(H2)随时间的变化结果如表所示。 (1)在0～2 min，平均反应速率v(CH3OH)＝______________(数值用小数形式表示) (2)在P2及195 ℃时，该反应的平衡常数Kp=__________ (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数，结果用含P2的分式表示) 11 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第二节化学平衡（2） 化学平衡常数及化学平衡的有关计算 【学习目标】 1、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、掌握化学平衡中三段式计算的方法 【知识回顾】 1．在一定条件下，xA＋yBzC的可逆反应达到平衡。 (1)已知A、B、C都是气体，减压后平衡向逆反应方向移动，则x，y，z的关系是x+y>z。 (2)已知C是气体，且x＋y＝z，在加压时，如果平衡发生移动，则平衡必须向__左___方向移动。 (3)已知B、C是气体，现增加A物质的量(其他条件不变)，平衡不移动，则A是_非气__态。 (4)加热后C的质量分数减小，则正反应是_放热反应。 2．一定温度下，在10 L密闭容器中加入5 mol SO2和3 mol O2，当反应达到平衡时，有3 mol SO2发生了反应，则：2SO2+O22SO3 (1)生成了__3__mol SO3，SO2的转化率为___60%___。 (2)平衡时容器内气体的总物质的量为____6.5mol____。 (3)平衡时SO2的浓度是__0.2mol_，O2的浓度是0.15mol，SO3的浓度是_0.3mol_。 【探索新知】 一、化学平衡常数 1、化学平衡状态时浓度数据分析 457.6 ℃时反应体系H2(g)＋I2(g)2HI(g)中各物质的浓度数据 起始时各物质的浓度/(mol·L－1) 平衡时各物质的浓度/(mol·L－1) 平衡时 c(H2) c(I2) c(HI) c(H2) c(I2) c(HI) 1.970×10－2 6.994×10－3 0 5.617×10－3 5.936×10－4 1.270×10－2 48.37 1.228×10－2 9.964×10－3 0 3.841×10－3 1.524×10－3 1.687×10－2 48.62 1.201×10－2 8.403×10－3 0 4.580×10－3 9.733×10－4 1.486×10－2 49.54 0 0 1.520×10－2 1.696×10－3 1.696×10－3 1.181×10－2 48.49 0 0 1.287×10－2 1.433×10－3 1.433×10－3 1.000×10－2 48.70 0 0 3.777×10－2 4.213×10－3 4.213×10－4 2.934×10－2 48.50 平均值 48.70 请归纳平衡时反应物和生成物的物质的量浓度之间的定量关系： 从表中数据可以看出：在一定温度下， 基本为定值 2、化学平衡常数的概念与表达式 (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(简称平衡常数)，用符号K表示 (2)表达式 对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 特别提醒：表达式中的浓度，是指反应达到平衡时的浓度。 例题、同时发生反应：①NH4I(s)NH3(g)+HI(g) ②2HI(g) H2(g)+I2(g),已知平衡时C(HI)=4mol/L,C(H2)=0.5 mol/L,求①NH4I(s)NH3(g)+HI(g)的K1值。 答案：20 解析：因为平衡时C(H2)=0.5 mol/L，根据反应②可知，参加反应的C(HI)=1 mol/L，则平衡时c(NH3)=5 mol/L, 故K1=4×5=20 3、化学平衡常数的意义 (1)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) (2)K值越大，表示反应进行得越 完全 ，反应物的转化率越 大 ，当K＞105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，反应物的转化率越小。当K＜10－5时，该反应很难发生 4、化学平衡常数的影响因素 (1)内因：不同的化学反应及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，与反应物或生成物的浓度无关，与压强无关 5、化学平衡常数表达式的书写 (1)在平衡常数表达式中，水(液态)的浓度、固体物质的浓度不写 C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g) K＝； FeO(s)＋CO(g) Fe(s)＋CO2(g)　K＝。 但是，气态或者有机反应中的H2O，如CH3CH2OH+CH3COOHCH3COOCH2CH3+H2O的平衡常数表达式中，H2O是不能省略的，其表达式应为：。溶液中的反应要写离子方程式的表达式,如FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl的则是不正确的。 (2)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 例如：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)的平衡常数为K1 N2(g)＋H2(g) NH3(g)的平衡常数为K2， NH3(g) N2(g)＋H2(g)的平衡常数为K3； 写出K1和K2的关系式： K1=K22 。写出K2和K3的关系式： K2K3=1 。 写出K1和K3的关系式： K1K32=1 。 结论：若干方程式相加(减)，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之 积 ( 商 )；一个反应改变方向，其平衡常数互为 倒数 。 5、化学平衡常数的应用 (1)判断反应进行的程度：K值越大，该反应进行得越完全，反应物的转化率越大；反之，就越不完全，转化率越小 K值 正反应进行的程度 平衡时生成物浓度 平衡时反应物浓度 反应物转化率 越大 越大 越大 越小 越高 越小 越小 越小 越大 越低 (2)判断可逆反应的热效应 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 如：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的平衡常数与温度的关系如下，由下表数据分析可知：温度升高，K值减小，则正反应为 放热 反应 T/K 373 473 573 673 773 K 3.35×109 1.00×107 2.45×105 1.88×104 2.99×103 (3)判断正在进行的可逆反应是否达到平衡或反应进行的方向 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＝ 当Q＝K时，反应处于平衡状态，v正＝v逆 当Q＜K时，反应向正反应方向进行，v正＞v逆 当Q＞K时，反应向逆反应方向进行，v正＜v逆 【课堂练习1】 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)催化剂既能改变速率常数，也能改变化学平衡常数(　×　) (3)对于同一可逆反应，升高温度，则化学平衡常数增大(　×　) (4)增大反应物的浓度，平衡正向移动，化学平衡常数增大(　×　) 2、当把晶体N2O4放入密闭容器中汽化，并建立了N2O4(g)2NO2(g)平衡后，保持温度不变，再通入若干N2O4气体，待反应达到新的平衡时，则新平衡与旧平衡相比，其值(　B　) A．变大　　　 B．不变 C．变小 D．无法确定 B。解析：温度不变，K值不变。 3、在某温度下，可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)的平衡常数为K，下列说法正确的是(　A　) A．K越大，达到平衡时，反应正向进行的程度越大 B．K越小，达到平衡时，反应物的转化率越大 C．K随反应物浓度的改变而改变 D．K随温度和压强的改变而改变 A。解析：K越大，表示反应达到平衡时，反应正向进行的程度越大，反应物的转化率越大，反之，反应物的转化率越小，K只与温度有关，与浓度、压强无关。 4、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(　C　) A． B．K2 C． D． C。解析：平衡常数与化学方程式的写法有关，对于题干中的两个反应，K＝，K′＝，所以K′＝。 5、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 t/℃ 700 800 830 1 000 1 200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 (1)该反应为吸热(填“吸热”或“放热”)反应 (2)某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：3c(CO2)·c(H2)＝5c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为_700oC_ (3)在1 200 ℃时，某时刻平衡体系中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2 mol/L、2 mol/L、4 mol/L、4 mol/L，则此时上述反应的平衡向逆反应方向_(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动 （1)吸热　(2)700 ℃　(3)向逆反应方向 解析：(1)根据题干中的表格可知，随着温度的升高，平衡常数逐渐增大，说明正反应为吸热反应。 (2)某温度下，各物质的平衡浓度有如下关系3c(CO2)·c(H2)＝5c(CO)·c(H2O)，根据该反应的平衡常数表达式K＝可知，K＝＝0.6，平衡常数只与温度有关，温度一定，平衡常数为定值，所以此时对应温度为700 ℃。 (3)1 200 ℃时，Q＝，将各物质的浓度代入可得Q＝4，而此温度下的平衡常数为2.6，即Q＞K，所以平衡向逆反应方向移动。 二、与化学平衡常数的相关计算 可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(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 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 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) ①平衡常数K＝ ②平衡时A的转化率：α＝×100%， ③平衡时A的体积分数：φ(A)＝×100% ④平衡时和开始时的压强比：＝ ⑤生成物产率＝×100% ⑥在密闭容器中有气体参加的可逆反应，在计算时经常用到阿伏加德罗定律的两个推论 恒温、恒容时：； 恒温、恒压时： (一)考查化学平衡常数(K)的计算方法——三段式法 三段式法就是依据化学方程式列出各物质的起始量、变化量和平衡量，然后根据已知条件建立代数等式而进行解题的一种方法。该方法最核心的内容是：变化量与计量系数呈正比。 【例题1】在某温度下，将H2和I2各0.10mol的气态混合物充入10L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得c(H2)=0.008 0 mol/L。 (1)求该反应的平衡常数。 (2)在上述温度下，该容器中若通入H2和I2蒸气各0.20 mol，试求达到化学平衡状态时各物质的浓度。 ( H 2 + I 2 2HI （2） H 2 + I 2 2HI 起始 0.01 0.01 0 起始 0.02 0.02 0 变化 0.002 0.002 0.004 变化 x x 2x 平衡 0.008 0.008 0.004 平衡 0.02-x 0.02-x 2x K=0.004 2 /0.008 2 =0.25 （0.016 0.016 0.008） X=0.004 ) 【例题2】 合成氨反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3，在温度T时，物质的量为2molN2、4molH2,体积为1.25L总压恒定密闭容器中发生反应，已知平衡时氮气的转化率为30%，求在该温度下的平衡常数K的计算表达式 K=1.22/(1.4×2.23) （不计算）。【提醒注意】：恒压容器，体积可能会改变，是考题常见的陷阱之一。 (二)考查利用K计算平衡浓度和反应物的转化率 【例题3】在密闭容器中，将2.0 mol CO与10 mol H2O混合加热到800℃，达到下列平衡：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) K=1.0，求达到平衡时CO转化为CO2的转化率。 ( CO(g) + H 2 O(g) CO 2 (g) + H 2 (g) 起始 2 10 0 0 变化 x x x x 平衡 2-x 10-x x x K=x 2 /（10-x）（2-x）=1 x=5/3 a=83% ) 【课堂练习2】 1、某温度下，向容积为2 L的密闭反应器中充入0.10 mol SO3，当反应器中的气体压强不再变化时，测得SO3的转化率为20%，则该温度下反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)的平衡常数为(　　) A．3.2×103 B．1.6×103 C．8.0×102 D．4.0×102 A。解析：　　　　　　 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) c始/mol·L－1 0 0 0.05 c变/mol·L－1 0.01 0.005 0.01 c(平)/mol·L－1 0.01 0.005 0.04 K＝＝3.2×103。 2、在一定温度下，反应H2(g)＋X2(g)HX(g)的平衡常数为10。若将1.0 mol的HX(g)通入体积为1.0 L的密闭容器中，在该温度时HX(g)的最大分解率接近于(　　) A．5% B．17% C．25% D．33% B。解析：由题中的反应和数据可知：HX(g)H2(g)＋X2(g)的平衡常数K＝0.1。设在该温度下HX(g)的分解反应达平衡后其减小的浓度为x mol·L－1，则平衡时HX、H2、X2的浓度分别为(1.0－x) mol·L－1、0.5x mol·L－1、0.5x mol·L－1，代入K的表达式有＝0.1，解得x≈0.17，故可知HX的转化率为×100%＝17%。 3、298 K时，各反应的平衡常数如下：①N2(g)＋O2(g)2NO(g)　K＝1×10－30，②2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)　K＝2×1081，③2CO2(g)2CO(g)＋O2(g)　K＝4×10－92，则常温下，NO、H2O、CO2这三种化合物分解放氧的倾向最大的是(　　) A．① B．② C．③ D．无法确定 A。解析：要判断NO、H2O、CO2这三种化合物分解放氧的倾向大小，则必须求出各个分解放氧反应的平衡常数，然后比较大小。由计算可知： ①2NO(g)N2(g)＋O2(g)　K＝1×1030 ②2H2O(g)2H2(g)＋O2(g)　K＝5×10－82 ③2CO2(g)2CO(g)＋O2(g)　K＝4×10－92 平衡常数越大，表示反应进行得越彻底，因此反应①，即NO分解放氧的倾向最大。 4、可逆反应：2A(g)＋3B(g)4C(g)＋D(g)，已知起始浓度c(A)＝4 mol·L－1，c(B)＝3 mol·L－1，C、D浓度均等于0，反应开始2 s后达到平衡状态，此时D的平衡浓度为0.5 mol·L－1，则下列说法不正确的是(　　) A．反应速率v(C)＝1 mol·L－1·s－1 B．C的平衡浓度为4 mol·L－1 C．A的转化率为25% D．B的平衡浓度为1.5 mol·L－1 B。解析：从开始到平衡，转化的D的浓度为0.5 mol·L－1，运用三段式： 2A(g)＋3B(g)4C(g)＋D(g) c(起始)/mol·L－1 4 3 0 0 c(转化)/mol·L－1 1 1.5 2 0.5 c(平衡)/mol·L－1 3 1.5 2 0.5 A项，v(C)＝＝1 mol·L－1·s－1，正确；B项，C的平衡浓度为2 mol·L－1，错误；C项，A的转化率为×100%＝25%，正确；D项，B的平衡浓度为1.5 mol·L－1，正确。 5、可逆反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)在密闭容器中建立了平衡。当温度为749 K时，K＝，问：(1)当CO和H2O的起始浓度为2 mol·L－1时，CO的转化率为______ (2)当CO的起始浓度仍为2 mol·L－1，H2O的起始浓度为6 mol·L－1时，CO的转化率为_______ 解析：(1)设CO的转化量为x， 　　　　　　 CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) 起始/(mol·L－1) 2 2 0 0 转化/(mol·L－1) x x x x 平衡/(mol·L－1) 2－x 2－x x x K＝＝＝解得：x＝1.2， CO的转化率：×100%＝60%。 (2)设CO的转化量为y， 　　　　　　CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) 起始/(mol·L－1) 2 6 0 0 转化/(mol·L－1) y y y y 平衡/(mol·L－1) 2－y 6－y y y K＝＝，解得：y≈1.7 CO的转化率：×100%＝85%。 【课后作业】 1．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（    ） A．2500 B．4×10-4 C．100 D．2×10-2 【答案】B 【详解】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=1÷K=1÷2500=4×10−4， 故选B。 2．已知下列反应的平衡常数： 则反应 ③的平衡常数是 A． B． C． D． 【答案】D 【详解】， , 反应③， ，D正确； 故答案选：D。 3．下列有关平衡常数的说法正确的是（    ） A．改变条件，反应物的转化率增大，平衡常数也一定增大 B．的平衡常数表达式为 C．对于给定的可逆反应，温度一定时，其正、逆反应的平衡常数相等 D． 的平衡常数表达式为 【答案】D 【详解】A．平衡常数只随温度变化，故A项错误； B．该反应的平衡常数的表达式为，故B项错误； C．对于给定的可逆反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数，故C项错误； D．的平衡常数表达式为，故D项正确； 4．在恒压、和的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下转化为的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是 A．反应的 B．图中点所示条件下，延长反应时间能提高转化率 C．点的化学平衡常数大于点的化学平衡常数 D．图中点所示条件下，增加的浓度不能提高转化率 【答案】BC 【详解】A．由图可知，反应，随温度升高，一氧化氮平衡转化率减小，所以该反应是放热反应，A错误； B．由图可知，X点的转化率比平衡转化率低，所以在X点的条件下，延长反应时间能提高转化率，B正确； C．反应正向放热，升高温度，K值减小，X点的化学平衡常数大于Y点的化学平衡常数，C正确； D．Y点的转化率与平衡转化率相同，所以Y点处于平衡状态，增加O2的浓度可以提高NO转化率，D错误； 故选BC。 5．维持体系总压强恒定，在温度为T时发生反应，起始时A的物质的量为n，容器的容积为V。已知A的平衡转化率为α，则在该温度下反应的平衡常数K为 A． B． C． D． 【答案】B 【分析】A的平衡转化率为α，则转化的A为nα mol，根据三段式确定平衡时各气体的物质的量，再根据同温下，气体的体积之比等于物质的量之比计算出平衡时气体的体积，最后根据平衡常数K=计算。 【详解】A的平衡转化率为α，则转化的A为nα mol，则： 在温度T时，维持体系总压强恒定，设反应后的体积为V′，根据同温下，气体的体积之比等于物质的量之比，故V′=×V=(1+α)V，平衡常数K===，故选B。 6．经催化加氢可以生成低碳烃，主要有两个竞争反应： 反应Ⅰ： CO2(g) ＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g) 反应Ⅱ：CO2(g) ＋6H2(g) C2H4＋4H2O(g) 在1L恒容密闭容器中充入和，测得平衡时有关物质的物质的量随温度变化如图所示。下列说法不正确的是（ ） A．时，的转化率为 B．时，反应Ⅰ的平衡常数 C．时，有利于的生成 D．由图像可知，两个竞争反应均为放热反应 答案：D 7．在一定体积的密闭容器中进行化学反应CO2(g)＋H2(g) ⇌ CO(g)＋H2O(g)，其化学平衡常数K和温度T的关系如表所示 T/℃ 700 800 830 1000 1200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 请回答下列问题： (1)该反应的正反应为 (填“吸热”或“放热”)反应， (2)某温度下，在2L的密闭容器中，加入 1molCO2和 1mol H2，充分反应达平衡时，CO的平衡浓度为0.25mol/L，试判断此时的反应温度为 (3)若在(2)所处的温度下，在1L的密闭容器中，加入2moCO2和3 mol H2，则充分反应达平衡时，H2的物质的量 A．等于1.0mol     B．大于1.0mol   C．大于0.5mol，小于1.0mol    D．无法确定 【答案】 吸热 830℃ B 【详解】(1)由表中数据可知，温度越高平衡常数越大，说明升高温度平衡向正反应方向移动，温度升高平衡向吸热反应移动，故该反应正反应是吸热反应；故答案为：吸热； (2)某温度下，在2L的密闭容器中，加入1moLCO2和1molH2充分反应达平衡时，CO的平衡浓度为0.25mol·L-1， K==1，温度为830℃；故答案为：830℃； (3)若在(2)所处的温度下，在1L的密闭容器中，加入2molCO2和3molH2充分反应达平衡时，设氢气消耗物质的量为x； K==1，计算得到x=1.2，反应达平衡时，H2的物质的量3mol-1.2mol=1.8mol；故答案为B。 8．氮是地球上含量丰富的一种元素，氮元素的单质及其化合物在工农业生产生活中有着重要作用。 (1)在固定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：ΔH <0，其平衡常数K与温度T的关系如下表： T/K 298 398 498 平衡常数K 4.1×106 K1 K2 ①该反应的平衡常数表达式：K= 。 ②试判断K1 K2(填写“>”“=”或“<”)。 ③一定温度下，在2L密闭容器中充入1molN2和3molH2并发生反应。若容器容积恒定，10min达到平衡时，H2的物质的量为0.5mol，则N2的转化率α(N2)= ，以NH3表示该过程的反应速率 v(NH3)= 。 (2)对反应ΔH>0，在温度分别为T1、T2时，平衡体系中NO2的体积分数随压强变化曲线如图所示，下列说法正确的是 。 a.A、C两点的反应速率：A>C                c.A、C两点的化学平衡常数：A>C b.A、C两点N2O4的转化率：A<C            d.由状态B到状态A，可以用加热的方法 【答案】(1) > 83.3% (2)d 【详解】（1）①平衡常数K等于生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比，固体和纯液体不写入表达式，K=； ②该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，K值减小，则K1>K2，故答案为：>； ③起始加入3mol H2达到平衡时为0.5mol，消耗氢气3-0.5=2.5mol，由可知消耗氮气mol，起始充入1molN2，则N2的转化率α(N2)=，生成氨气∆n=mol，以NH3表示该过程的反应速率 v(NH3)=； （2）a．A、C两点温度相同，压强越大，反应速率越快，所以速率：C>A，故a错误； b．A、C两点温度相同，平衡常数只与温度有关，所以化学平衡常数：A=C，故b错误； c．A、C两点温度相同，C点压强更高，压强增大，平衡逆反应方向移动，N2O4的转化率降低，所以两点N2O4的转化率：A>C，故c错误； d．该反应为吸热反应，升高温度平衡向正反应方向移动，NO2的体积分数增大，所以由状态B到状态A，可以用加热的方法，故d正确； 故选：d。 9、一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)＋CO2(g)2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如图所示。已知：气体分压(p分)＝气体总压(p总)×体积分数。下列说法正确的是(　　) A．550 ℃时，若充入惰性气体，v正、v逆均减小，平衡不移动 B．650 ℃时，反应达平衡后CO2的转化率为25.0% C．T ℃时，若充入等体积的CO2和CO，平衡向逆反应方向移动 D．925 ℃时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp＝24.0p总 B。解析：550 ℃时，若充入惰性气体，v正、v逆均减小，由于保持了压强不变，相当于扩大了体积，平衡正向移动，A项错误。根据图示可知，在650 ℃时，CO的体积分数为40.0%，根据反应方程式：C(s)＋CO2(g)2CO(g)，设开始加入1 mol CO2，反应掉了x mol CO2，则有 　　　　　C(s)＋CO2(g)2CO(g) 始态/mol　　　　　1　　　0 变化/mol x 2x 平衡/mol 1－x 2x 因此有×100%＝40.0%，解得x＝0.25，则CO2的平衡转化率为×100%＝25.0%，B项正确。由题图可知，T ℃时，CO与CO2的体积分数相等，在等压下充入等体积的CO和CO2，对原平衡无影响，平衡不移动，C项错误。925 ℃时，CO的体积分数为96.0%，故Kp＝＝＝23.04p总，D项错误。 10．已知可逆反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，达到平衡时，K=，K是常数，只与温度有关，与浓度无关。 （1）830K时，若起始时c(CO)=2mol·L-1，c(H2O)=3mol·L-1，平衡时CO的转化率为60%，水蒸气的转化率为 ；K值为 。 （2）830K时，若只将起始时c(H2O)改为6mol·L-1，则水蒸气的转化率为 。 （3）若830K时，起始加入物质为CO和H2O，起始浓度c(CO)=amol·L-1，c(H2O)=bmol·L-1，过段时间，达到平衡时H2的平衡浓度c(H2)=cmol·L-1 ①a、b、c之间的关系式是 ； ②当a=b时，a= c。 【答案】 40% 1 25% c2=(a-c)(b-c) 2 【详解】（1）830K时，若起始时c(CO)=2mol·L-1，c(H2O)=3mol·L-1，平衡时CO的转化率为60%，消耗CO浓度是1.2 mol·L-1，根据方程式可知消耗水蒸气浓度是1.2 mol·L-1，所以水蒸气的转化率为×100%＝40%；平衡时CO(g)、H2O(g)、CO2(g)、H2(g)浓度分别是（mol·L-1）0.8、1.8、1.2、1.2，则K＝。 （2）830K时，若只将起始时c(H2O)改为6mol·L-1，则 ，解得x＝1.5，所以水蒸气的转化率为×100%＝25%。 （3）若830K时，起始加入物质为CO和H2O，起始浓度c(CO)=amol·L-1，c(H2O)=bmol·L-1，过段时间，达到平衡时H2的平衡浓度c(H2)=cmol·L-1，则 ①根据平衡常数表达式可知，所以a、b、c之间的关系式是c2=(a-c)(b-c)； ②根据以上分析可知当a=b时，a=2c。 11．恒容容器中发生可逆反应：，请回答下列问题。 (1)该反应平衡常数的表达式 。 (2)在某温度下，起始时、，达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的转化率为 。 (3)若保持温度不变，起始时、，达到平衡后，则 。 (4)若保持温度不变，起始时，达到平衡后，M的转化率为 。 【答案】 25% 6 41% 【分析】利用化学平衡公式列表达式，并根据公式寻找各物质的物质的量浓度进行计算，再根据该温度平衡常数不变进行分析计算。 【详解】(1)R是固体，不能列入平衡常数的表达式中，因此平衡常数；故答案为：。 (2)M的转化率为60%时，M和N的浓度变化量均为，此时N的转化率为；故答案为：25%。 (3)温度不变时，M和N的浓度变化量均为，则平衡时，M的浓度为，N的浓度为，P和Q的浓度均为，因此该温度下反应的平衡常数，根据信息得到M和N的浓度改变量均为，则平衡时M的浓度为，N的浓度为，P和Q的浓度均为，反应的平衡常数不变，故，解得；故答案为：6。 (4)设M的转化率为x，则M和N的浓度变化量均为，平衡时M、N的浓度为，P和Q的浓度均为，则，解得；故答案为：41%。 12．已知H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)，在610K时，将0.10molCO2与0.40molH2S充入1L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。 (1)计算H2S的平衡转化率a= (写出计算过程)。 (2)计算浓度平衡常数K= 。(写出计算过程)。 【答案】(1)2.5% (2)2.8×10-3或 【分析】设H2S转化率为xmol，，反应平衡后水的物质的量分数为0.02，，x=0.01，以此分析； 【详解】（1）H2S的平衡转化率； 故答案为：2.5%； （2）容积为1L，则平衡常数K=； 故答案为：。 13、C、N、S的氧化物常会造成一些环境问题，科研工作者正在研究用各种化学方法来消除这些物质对环境的不利影响。在500℃下合成甲醇的反应原理为：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)。在1 L 的密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，压强为p0，测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。(可逆反应的平衡常数可以用平衡浓度计算，也可以用平衡分压Kp代替平衡浓度,计算分压=总压×物质的量分数) (1)反应进行到4 min 时，v(正)____ (填“>”“<”或“=”)v(逆)。0~4 min，H2的平均反应速率v(H2)=____mol/(L·min) (2)CO2平衡时的体积分数为_______________，该温度下Kp为__________(用含有p0的式子表示) (1)> 0.375 (2)10% 256/3p02 解析：(1) ①根据图示，反应进行到4 min 时，甲醇的物质的量继续增大，反应正向进行，v(正) >v(逆)；0~4 min，H2的浓度变化为1.5mol/L，v(H2)== 0.375 mol·L－1·min－1；②根据图示，15min 时达到平衡状态，CO的平衡浓度为0.25mol/L，则 CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g) 开始 1 3 0 0 转化 0.75 2.25 0.75 0.75 平衡 0.25 0.75 0.75 0.75 CO2平衡时的体积分数为10%；根据压强比等于气体物质的量比，平衡时的总压强为，Kp=256/3p02 。 14、随着人们的物质生活水平的不断提高和工业化快速发展，环境污染也日益加重，空气中有毒气体主要包括SO2、CO、NOx、烃类等等。在20 L的密闭容器中按物质的量之比1∶2充入CO和H2，发生反应：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH。测得CO的转化率随温度及不同压强的变化如图所示，P2和195 ℃时n(H2)随时间的变化结果如表所示。 (1)在0～2 min，平均反应速率v(CH3OH)＝______________(数值用小数形式表示) (2)在P2及195 ℃时，该反应的平衡常数Kp=__________ (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数，结果用含P2的分式表示) (1)0.0375 mol·L－1 min－1 (2)9/P22 解析：①在0～2 min，平均反应速率v(H2)＝Δn/v/Δt=3mol/20L/2min=0.075mol·L－1 min－1 ，v(CH3OH)=1/2 v(H2)=0.0375 mol·L－1 min－1； ② CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) n0 4mol 8mol 0mol Δn 2mol 4mol 2mol n平 2mol 4mol 2mol 由三段式可知，反应前后物质的量之比=3:2，则平衡时压强P=2/3P2，故P(CH3OH)=2/3P2×2/8=1/6P2，P(H2)=1/3P2，P(CO)= 1/6P2，Kp=P(CH3OH)/P2(H2)·P(CO)= 1/6P2/[(1/3P2)2·1/6P2]=9/P22。 19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2.2.3压强平衡常数 1、Kp含义：在化学平衡体系中，用各气体物质的分压替代浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数 2、表达式：对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 其中 ，p(i)表示某气体的分压 3、 K计算的四种类型 （1） 恒压单一平衡体系 【例题1】T ℃，20Mp时，合成氨反应进料组成为，平衡时，，该温度时，反应的平衡常数 (化为最简式)。 （2）恒容单一体系 【例题2】对于反应：(g)+ I2(g)==(g)+2HI(g) ΔH3== +89.3kJ·mol −1 某温度下，等物质的量的碘和环戊烯()在刚性容器内发生反应，起始总压为105Pa，平衡时总压增加了20%，该反应的平衡常数Kp==_________Pa。 提醒注意：恒容容器中，随着反应的进行，压强会发生变化。 （3）恒容多重体系 【例题3】在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量的和，起始压强为时，发生下列反应生成水煤气： Ⅰ. Ⅱ. 反应平衡时，的转化率为，CO的物质的量为。反应Ⅰ的平衡常数 (以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。 (4)恒压多重体系 【例题4】在、反应条件下，，将的混合气进行热分解反应。平衡时混合气中与的分压相等，平衡常数 【课堂练习】 1、某温度下，N2O5 气体在一体积固定的容器中发生如下反应： 2N2O5(g)==4NO2(g)＋O2(g) (快反应) △H＜0 2NO2(g)N2O4(g) (慢反应) △H＜0，体系的总压强p总和pO2 随时间的变化如下图所示： (1)上图中表示O2压强变化的曲线是______(填“甲”或“乙”) (2)已知N2O5 分解的反应速率v==0.12pN2O5(kPa•h－1)，t==10h时，pN2O5==_______kPa，v==_______kPa•h－1 (结果保留两位小数，下同) (3)该温度下2NO2N2O4 反应的平衡常数Kp==__________kPa－1 (Kp为以分压表示的平衡常数) 2、、用测压法在刚性密闭容器中研究T ℃时4NO(g)N2(g)＋2NO2(g)的分解反应，现将一定量的NO充入该密闭容器中，测得体系的总压强随时间的变化如下表所示： 反应时间/min 0 10 20 30 40 压强/MPa 15.00 14.02 13.20 12.50 12.50 (1)20 min时，NO的转化率α==________% (2)T ℃时，4NO(g)N2(g)＋2NO2(g)反应的平衡常数Kp==________(Kp为以分压表示的平衡常数) 3、在温度T下，容积固定的密闭容器中充入3 mol NO和2 mol H2发生2H2(g)＋2NO(g)N2(g)＋2H2O(g)，起始压强为p0，一段时间后，反应达到平衡，此时压强p==0.9p0，则NO的平衡转化率α(NO)==________(结果保留三位有效数字)，该反应的平衡常数Kp==________(用含p的代数式表示，Kp为以分压表示的平衡常数，且某气体的分压＝总压×该气体的物质的量分数) 4、一定温度下，向某密闭容器中充入1 mol NO2，发生反应：2NO2(g)N2O4(g)，测得反应体系中气体体积分数与压强之间的关系如图所示： (1)a、b、c三点逆反应速率由大到小的顺序为________________。平衡时若保持压强、温度不变，再向体系中加入一定量的Ne，则平衡____(填“正向”“逆向”或“不”)移动 (2)a点时NO2的转化率为________________，用平衡分压代替平衡浓度也可求出平衡常数Kp，则该温度下Kp==________ 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2.2.3压强平衡常数 1、Kp含义：在化学平衡体系中，用各气体物质的分压替代浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数 2、表达式：对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 其中 ，p(i)表示某气体的分压 3、 K计算的四种类型 （1） 恒压单一平衡体系 【例题1】T ℃，20Mp时，合成氨反应进料组成为，平衡时，，该温度时，反应的平衡常数 (化为最简式)。 解：进料组成为两者物质的量之比为3:1。假设进料中氢气和氮气的物质的量分别为3mol和1mol，达到平衡时氮气的变化量为x mol，则有： 当、时，，解之得，则氮气的转化率，平衡时、、的物质的量分别为、2、，其物质的量分数分别为、、，则该温度下因此，该温度时，反应的平衡常数。 （2）恒容单一体系 【例题2】对于反应：(g)+ I2(g)==(g)+2HI(g) ΔH3== +89.3kJ·mol −1 某温度下，等物质的量的碘和环戊烯()在刚性容器内发生反应，起始总压为105Pa，平衡时总压增加了20%，该反应的平衡常数Kp==_________Pa。 假设起始时，碘与环戊烯均为1 mol ,环戊烯的变化量为x mol . (g)+ I2(g)==(g)+2HI(g) 起始量： 1mol 1 mol 0 0 变化量： x x x 2x 平衡量 1-x 1-x x 2x 根据相同温度，p(平衡)=1.2×105Pa 恒容体系： 得到x=0.4mol 提醒注意：恒容容器中，随着反应的进行，压强会发生变化。 （3）恒容多重体系 【例题3】在一定温度下，向体积固定的密闭容器中加入足量的和，起始压强为时，发生下列反应生成水煤气： Ⅰ. Ⅱ. 反应平衡时，的转化率为，CO的物质的量为。反应Ⅰ的平衡常数 (以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。 体系中同时发生多个反应时，列出“三段式”，可直接写出变化量即可 变化量： x x x y y y y 起始时，H2O(g)为1mol, 平衡时H2O(g)的转化率为50%，则(x+y)×50%=1×50%=0.5mol 平衡时CO物质的量为0.1mol ,则x-y=0.1mol 两式联立，解得 x=0.3mol y=0.2mol n(总)= 0.5+0.1+0.2+0.5=1.3mol 恒温恒容，压强与气体物质的量成正比，平衡时总压 p总= ×0.2MPa=0.26MPa 反应Ⅰ的平衡常数KP= ==0.02MPa (4)恒压多重体系 【例题4】在、反应条件下，，将的混合气进行热分解反应。平衡时混合气中与的分压相等，平衡常数 解：假设在该条件下，硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1mol和4mol，根据三段式可知： 平衡时H2S和H2的分压相等，则二者的物质的量相等，即1－x＝x，解得x＝0.5，所以H2S的平衡转化率为，所以平衡常数Kp＝＝≈4.76kPa； 【课堂练习】 1、某温度下，N2O5 气体在一体积固定的容器中发生如下反应： 2N2O5(g)==4NO2(g)＋O2(g) (快反应) △H＜0 2NO2(g)N2O4(g) (慢反应) △H＜0，体系的总压强p总和pO2 随时间的变化如下图所示： (1)上图中表示O2压强变化的曲线是______(填“甲”或“乙”) (2)已知N2O5 分解的反应速率v==0.12pN2O5(kPa•h－1)，t==10h时，pN2O5==_______kPa，v==_______kPa•h－1 (结果保留两位小数，下同) (3)该温度下2NO2N2O4 反应的平衡常数Kp==__________kPa－1 (Kp为以分压表示的平衡常数) 解析： (1) ①根据反应分析，随着反应的进行氧气的压强从0开始逐渐增大，所以乙为氧气的压强曲线； ②t＝10h时，pO2=12.8 kPa ，2N2O5(g) = 4NO2(g)＋O2(g)分析，反应的五氧化二氮的分压为25.6 kPa ，起始压强为53.8 kPa，所以10h时pN2O5＝53.8-25.6 =28.2 kPa ，N2O5 分解的反应速率v＝0.12pN2O5(kPa•h－1)= 0.12×28.2= 3.38 kPa•h－1； ③2N2O5(g) = 4NO2(g)＋O2(g) 53.8 107.6 26.9 2NO2N2O4 起始分压107.6 0 改变分压2x x 平衡分压107.6-2x x 有107.6-2x+x+26.9=94.7 ，解x=39.8 kPa，平衡常数= =0.05 kPa－1。 2、、用测压法在刚性密闭容器中研究T ℃时4NO(g)N2(g)＋2NO2(g)的分解反应，现将一定量的NO充入该密闭容器中，测得体系的总压强随时间的变化如下表所示： 反应时间/min 0 10 20 30 40 压强/MPa 15.00 14.02 13.20 12.50 12.50 (1)20 min时，NO的转化率α==________% (2)T ℃时，4NO(g)N2(g)＋2NO2(g)反应的平衡常数Kp==________(Kp为以分压表示的平衡常数) 解析　在一定条件下 ，压强之比等于物质的量之比，因此可以直接用压强代替物质的量计算。 　　　　　　　 4NO(g)N2(g)＋2NO2(g) 开始的压强/MPa 15 0 0 转化的压强/MPa 4x x 2x 平衡的压强/MPa 15－4x x 2x (1)20 min时，15－x＝13.2，x＝1.8，NO的转化率为α＝×100%＝48%。 (2)平衡时，15－x＝12.5，x＝2.5，NO、N2、NO2的压强分别为5、2.5、5，代入公式Kp＝＝＝0.1。 3、在温度T下，容积固定的密闭容器中充入3 mol NO和2 mol H2发生2H2(g)＋2NO(g)N2(g)＋2H2O(g)，起始压强为p0，一段时间后，反应达到平衡，此时压强p==0.9p0，则NO的平衡转化率α(NO)==________(结果保留三位有效数字)，该反应的平衡常数Kp==________(用含p的代数式表示，Kp为以分压表示的平衡常数，且某气体的分压＝总压×该气体的物质的量分数) 解析　根据题意可列出三段式： 　　　 2H2(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2H2O(g) 起始/mol: 2 3 0 0 转化/mol: 2x 2x x 2x 平衡/mol: 2－2x 3－2x x 2x 反应达到平衡，此时压强p＝0.9p0，则有＝＝＝0.9，解得x＝0.5，故NO的转化率α(NO)≈33.3%，由分压公式p∞＝p可知，p(H2)＝p，p(NO)＝p，p(N2)＝p，p(H2O)＝p，则Kp＝＝＝。 4、一定温度下，向某密闭容器中充入1 mol NO2，发生反应：2NO2(g)N2O4(g)，测得反应体系中气体体积分数与压强之间的关系如图所示： (1)a、b、c三点逆反应速率由大到小的顺序为________________。平衡时若保持压强、温度不变，再向体系中加入一定量的Ne，则平衡____(填“正向”“逆向”或“不”)移动 (2)a点时NO2的转化率为________________，用平衡分压代替平衡浓度也可求出平衡常数Kp，则该温度下Kp==________ 解析：(1)由图知，a点到c点的过程中，N2O4的体积分数不断增大，故逆反应速率不断增大。一定温度下，保持压强不变，加入稀有气体，相当于降低压强，故平衡向左移动。 (2)a点时，设消耗了x mol NO2，则生成0.5x mol N2O4，剩余(1－x) mol NO2,1－x＝0.5x，x＝ mol，此时NO2的转化率为66.7%，平衡时p(N2O4)＝0.96p0，p(NO2)＝0.04p0，由此可求出Kp＝。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$