化学平衡常数.docx

化学平衡常数导学案
班级 姓名 学号
【学习目标】
1.理解化学平衡常数的含义，能根据化学反应书写化学平衡常数表达式
2.能够利用化学平衡常数进行简单的计算。
【学习重难点】
学习重点：化学平衡常数
学习难点：化学平衡常数及其计算
一、化学平衡常数
【探究活动一】
阅读教材，对表中数据进行观察并归纳。在457.6/℃ I2＋H22HI
起始时各物质的浓度（mol·L-1）
平衡时各物质的浓度（mol·L-1）
平衡常数
H2
I2
HI
H2
I2
HI
48.38
1.197×10-2
6.944×10-3
0
5.617×10-3
5.936×10-4
1.270×10-2
48.61
1.228×10-2
9.964×10-3
0
3.841×10-3
1.524×10-4
1.687×10-2
49.54
1.201×10-2
8.403×10-3
0
4.580×10-3
9.733×10-4
1.486×10-2
48.48
0
0
1.520×10-2
1.696×10-3
1.696×10-4
1.181×10-2
48.71
0
0
1.287×10-2
1.433×10-3
1.433×10-4
1.000×10-2
48.81
0
0
3.777×10-2
4.213×10-3
4.231×10-4
2.934×10-2
48.74
化学平衡常数平均值
48.38
结论：
五．化学平衡常数
1.定义：
在　　　　　 　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(简称平衡常数)，用符号　　　　表示。（以 为幂）
2．数学表达式
对于一般的可逆反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，

在一定温度下，K＝　　　　 　　 单位：
【练一练1】根据平衡常数的数学表达式，写出下列反应的平衡常数表达式。

3. 书写平衡常数关系式的规则

【探究活动二】
1. 下表为298 K时，卤化氢生成反应的平衡常数：
化学方程式
平衡常数K
F2＋H22HF
6.5×1095
Cl2＋H22HCl
2.57×1033
Br2＋H22HBr
1.91×1019
I2＋H22HI
8.67×102
根据各个反应平衡常数表达式，结合表中平衡常数K的数据，你能得出什么结论？
2. 已知反应H2 (g)＋I2 (g) 2HI (g) ，△Ｈ< 0。现在698.6K和798.6K时分别用不同起始浓度的H2、I2(g)、HI进行反应，平衡后得到以下实验数据。
温度(K）
序号
初始浓度（mol/L）
平衡浓度（mol/L）
K=c2(HI)c(H2)·c(I2)
c0(H2)
c0(I2)
c0(HI)
c (H2)
c (I2)
c (HI)
698.6
①
0.0106
0.01196
0
0.00183
0.00312
0.01767
54.5
②
0.0113
0.00904
0
0.00356
0.00125
0.01559
54.6
③
0
0
0.0106
0.00114
0.00114
0.00841
54.3
798.6
④
0.0113
0.00904
0
0.00456
0.00195
0.00859
8.3
⑤
0
0
0.0165
0.00339
0.00339
0.00977
8.3
⑥
0
0
0.0125
0.00258
0.00258
0.00742
8.3
分析表格数据，平衡常数K与浓度、温度有什么联系？

4.平衡常数意义：
(1) K值越大,表示平衡体系中生成物所占比例 ，它的 ,即该反应进行得越 ，反应物的转化率 .反之，就越不完全，转化率就 。K 时，反应彻底。
(2)K只受 影响，与反应物或生成物的 无关。只要 不变，对于一个具体的可逆反应的来说，它的平衡常数就是一个具体的常数值。
使用平衡常数K值时，必须注明反应的 。

【探究活动三】平衡常数与温度的关系
1. I2(g) + H2(g) 2HI(g) △H＜0 平衡常数与温度的关系如下：
温度
425.6℃
427.6℃
525.6 ℃
平衡常数
54.47
48.74
8.29
已知N2O4(g) 2NO2（g） △Ｈ> 0科学家通过严密的实验测得下表中的数据
温度
25℃
60℃
平衡常数
0.174
1.6

分析以上两个表格数据中温度和平衡常数的关系，能得出什么变化规律？

【探究活动四】判断正在进行的可逆反应是否平衡及反应向何方向进行
某恒容密闭容器发生如下反应N2 (g)+ 3H2 (g) 2NH3 (g)，
已知在485K测得该反应的平衡常数为16L2/mol2
若该温度下，一开始往容器内充入1.0mol/L N2 和1.0mol/L H2 。 t1时，测得容器中N2、H2 、 NH3的浓度分别为0.8mol/L、0.4mol/L、 0.4mol/L。在t1时刻，容器中的反应是否达到平衡状态？

5.平衡常数K的应用
(1) 根据K值随温度变化规律，可判断可逆反应的
a.若升高温度，K值 ，则 正反应为 反应，△Ｈ 0；
b.若升高温度，K值 ，则正反应为 反应，△Ｈ 0。
(2) K值的大小可反映化学反应进行的进行程度。
(3) 比较Q和K的大小，可判断正在进行的可逆反应是否平衡及反应向何方向进行：
对于可逆反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，在一定的温度下的任意时刻，

反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系：Q＝ ，叫做该反应的浓度商。
Q＝K，反应处于
Q>K，反应向 进行
Q<K，反应向 进行

【学以致用】
1.高炉炼铁过程中发生的主要反应为Fe2O3(s)＋CO(g) Fe(s)＋CO2(g)
已知该反应在不同温度下的平衡常数如下：
温度/℃
1 000
1 150
1 300
平衡常数
4.0
3.7
3.5
请回答下列问题：
该反应的平衡常数表达式K＝__________，ΔH______0(填“>”、“<”或“＝”)。
2. 恒温下，在容积为2 L的恒容密闭容器A中通入1 mol N2与1 mol H2的混合气体，发生如下反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0，一段时间后，达到平衡，若平衡时氢气的物质的量为0.4 mol。
(1)计算此温度时该反应的K值为__________。
(2)若降低A容器的温度，该反应K值________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)若在此温度下，向另一容积为1 L的恒容密闭容器B中按物质的量分别为2 mol、1 mol、1 mol充入N2、H2、NH3，此时，该反应是否处于平衡状态______(填“是”或“否”)，此时若没有达到平衡，反应应向________(填“正反应”或“逆反应”)方向进行。

6、有关化学平衡常数及转化率的计算
（1）各个物理量及相互关系：
反应物：平衡浓度 = 初始浓度-转化浓度；
生成物：平衡浓度=初始浓度+转化浓度
各物质的转化浓度之比等于它们方程式中化学计量数之比。
（2）平衡转化率（该条件最大转化率）-----α(A)表示

（3）在密闭容器中有气体参加的可逆反应，在计算时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：

（4）产品的产率：
计算模式：
例题： 在密闭容器中，投入一定量的SO3加热到某温度时，可进行如下反应：2SO3⇌2SO2+O2，在平衡时各物质的浓度分别是：C(SO3)=0.06mol/L，C(SO2)=0.24mol/L 试求：
(1)开始时SO3的浓度.(2)该温度下反应的平衡常数.(3)SO3的转化率．

【巩固练习】化学平衡常数、转化率的计算
1.在2L的容器中充入 1mol CO和 1mol H2O(g)，发生反应：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)。 800℃时反应达平衡，若K=1。求：
⑴CO和H2O(g)的平衡浓度和转化率。
⑵若温度不变，上容器中充入 的是1mol CO和 2mol H2O(g)，求CO和H2O(g)的平衡浓度和转化率。
⑶若温度不变，上容器中充入 的是2mol CO和 2mol H2O(g)，求CO和H2O(g)的平衡浓度和转化率。

2.在一定温度下，10L密闭容器中加入5.0molSO2、4.5molO2，经10min后反应达平衡，此时O2的浓度为0.30mol/L。请计算(写出计算过程)：
(1)10min内SO2的化学反应速率; (2)10min内SO2的转化率； (3)平衡常数K。

3.将等物质的量A、B混合于2L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)+B(g)⇌xC(g)+2D(g)，经5分钟后，测得D的浓度为0.5mol/L不变，且c(A)：c(B)=3：5，C的平均反应速率是0.1mol/(L⋅min).求：
(1)反应开始前放入容器中A、B物质的量． (2)B的平均反应速率．
(3)x值是多少？ (4)求平衡常数？

4.将6mol H2和3molCO充入容积为2L的密闭容器中，进行如下反应：2H2(g)+CO(g)⇌CH3OH(g)，6秒末时容器内压强为开始时的0.6倍．试计算：
(1)H2的反应速率是多少？ (2)CO的转化率为多少？

化学平衡常数导学案
【学以致用】
1. 　<
2. (1)12.5 mol－2·L2　(2)增大　(3)否　正反应
例题：解：投入一定量的SO3加热到某温度时，平衡时各物质的浓度分别是：C(SO3)=0.06mol/L，C(SO2)=0.24mol/L，则
       2SO3⇌2SO2+O2
开始    n         0      0
转化    0.24    0.24  0.12
平衡    0.06    0.24  0.12
(1)该温度下反应的平衡常数K=0.12×(0.24)2(0.06)2=1.92 mol/L，
答：该温度下反应的平衡常数为1.92mol/L；
(2)开始时SO3的浓度C(SO3)=C消耗+C平衡=0.24mol/L+0.06mol/L=0.3mol/L，
答：开始时SO3的浓度为0.3mol/L；
(3)SO3的转化率为0.24mol/L0.3mol/L×100%=80%，
答：SO3的转化率为80%．
【巩固练习】化学平衡常数、转化率的计算
1.(1)

(2)

(3)

归纳•拓展：改变反应物的用量对转化率的影响（恒温恒容）
1)若反应物只有一种，如aA(g) bB(g)＋cC(g)
增加A的量，相当于增大压强。①若a=b＋c，α(A)不变；
②若a＞b＋c，α(A)增大；
③若a＜b＋c， α(A)减小。
(2)若反应物有多种，如mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)
①若只增加A的量，平衡正向移动，α(A)减小，α (B) 增大；
②若按原比例同倍数增加A和B的量，相当于增大压强。
当m＋n=p＋q时， α(A) 、 α(B) 均不变；
当m＋n＞p＋q时， α(A) 、 α(B)均增大。
当m＋n＜p＋q时， α(A) 、 α(B)均减小；
2. 10L密闭容器中加入5.0molSO2、4.5molO2，则c(SO2)=0.50mol/L，c(O2)=0.45mol/L，经10min后反应达平衡时O2的浓度为0.30mol/L。
则                    2SO2+O  2 ⇌ 2SO  3 
起始浓度(mol/L)0.50  0.45      0 
变化浓度(mol/L)0.30  0.15     0.30 
平衡浓度(mol/L)0.20  0.30     0.30 
(1)10min内SO2的化学反应速率v=∆c∆t=0.3mol/L10min=0.03mol⋅L-1⋅min-1，
答：10min内SO2的化学反应速率是0.03mol⋅L-1⋅min-1；
(2)10min内SO2的转化率为 0.3mol/L0.5mol/L×100%=60%，
答：10min内SO  2的转化率为60%； 
(3)平衡常数K= cSO32cO2cSO22= 0.3mol/L20.2mol/L2×0.3mol/L=7.5L/mol，
答：平衡常数K为7.5L/mol。
  3. 解：将等物质的量的A、B混合于2L的密闭容器中，经5min后，测得D的浓度为0.5mol/L，生成的D为2L×0.5mol/L=1mol，则：
                        3A(g)+B(g)⇌xC(g)+2D(g)
起始量(mol)：n          n             0            0
变化量(mol)：1.5       0.5         0.5x        1
5min时(mol)：n-1.5    n-0.5      0.5x         1
由于5min时c(A)：c(B)=3：5，则(n-1.5)：(n-0.5)=3：5，解得n=3，
(1)反应开始前容器中的A、B的物质的量：n(A)=n(B)=3mol，答：反应开始前放入容器中A、B物质的量为3mol；
(2)B的平均反应速率v(B)=0.5mol2L5min=0.05mol/(L⋅min)，答：B的平均反应速率0.05mol/(L⋅min)；
(3)v(C)=0.5xmol2L5min=0.1mol/(L⋅min)，则x=2，
答：x值为2；
(4)平衡状态下ABCD浓度分别为：c(A)=(3-1.5)mol2L=0.75mol/L，c(B)=(3-0.5)mol2L=1.25mol/L，c(C)=0.5×2mol2L=0.5mol/L，c(D)=1mol2L=0.5mol/L，K=0.52×0．520.753×1.25≈0.12，答：平衡常数为0.12．  
4. 解：设参加反应的CO为xmol，则
        2H2(g)+CO(g)⇌CH3OH(g)
开始 6                3                0
转化 2x             x                x
6s   6-2x          3-x              x
6秒末时容器内压强为开始时的0.6倍，则6-2x+3-x+x6+3=0.6，
解得x=1.8，
(1)H2的反应速率是2×1.8mol2L6s=0.3mol⋅L-1⋅s-1，
答：H2的反应速率是1.2mol⋅L-1⋅s-1；
(2)CO的转化率为1.83×100%=60%，
答：CO的转化率为60%；

化学平衡常数及计算 12 · 2018-2019学年