第1课时化学平衡常数和平衡转化率

第2节 第1课时 化学平衡常数和平衡转化率

[目标要求] 1. 知道化学平衡常数的涵义。

2. 了解转化率的含义。

3. 了解平衡常数与平衡转化率之间的联系及计算。

一、化学平衡常数

1．定义

在一定________下，当一个可逆反应达到化学平衡状态时，_________浓度幂之积与__________浓度幂之积的比值，用符号K 表示。

2．表达式

以化学反应a A(g)＋b B(g)c C(g)＋d D(g)为例：

[C][D]K ＝(纯固体或溶剂不出现在平衡常数的表达式中) 。单位：___________________。 [A][B]

3．意义

对于同类型反应，平衡常数的大小反映化学反应可能进行的________；平衡常数的数值越大，说明__________________。

4．影响因素

(1)内因：反应物的____________。

(2)外因：反应体系的________。

5．应用

(1)判断反应进行的限度

①K >105时，认为反应可以进行得__________。

②K

③10－5≤K ≤105时，认为该反应为可逆反应。

(2)判断反应是否达到平衡状态

化学反应a A(g)＋b B(g)

c d c c (C )c d (D )c C(g)＋d D(g)的任意状态时，浓度商为Q c (A )c (B )。

①若Q >K ，说明反应____________；

②若Q ＝K ，说明反应____________；

③若Q

例1．在可逆反应中，平衡常数与反应进行的限度的关系正确的是( )

A ．K 越大，反应程度越大 B ．K 越大，反应程度越小

C ．K 的大小与反应程度无关 D ．升高温度，K 增大 L －1) －1，当各气体物质的练习1．1 000 K时反应C(s)＋2H 2(g)4(g)的K ＝8.28×107 (mol· L －1、CH 4 0.2 mol·L －1时，上述反应( ) 量浓度分别为H 2 0.7 mol·

A ．正向移动 B ．逆向移动 C ．达到平衡 D ．不一定

练习2．合成氨反应N 2(g)＋3H 2(g) 高温、高压

催化剂 3(g)在某温度下达平衡时，各物质的浓度

L ，[H2]＝9 mol·L ，[NH3]＝4 mol·L ，求该温度时的平衡常数和N 2、H 2是[N2]＝3 mol·

的起始浓度。

二．平衡转化率

1．用平衡常数表示反应限度有时不够直观，因此在实际应用中，常用__________________来表示反应限度。对于化学反应：a A ＋b B c C ＋d D 。 反应物A 的平衡转化率α可以表示为：α(A)＝_____________________________。

也可以用同样的方法表示反应物B 的平衡转化率。

2．一个已标明化学方程式的化学反应，在________一定时虽然只有一个平衡常数，但不同反应物的平衡转化率可以因反应物的不同而不同。因此，脱离具体的反应物谈化学反应的平衡转化率是没有意义的。反应的平衡转化率能表示在________和_______下反应进行的限度 例2．下列说法中正确的是( )

A ．平衡常数的大小不能反映化学反应可能进行的程度

B ．K 值越小，反应物的转化率越大

C ．K 值越大，反应物的转化率越大 D ．温度越高，K 值越大

例3. 可逆反应NO 2(g)＋SO 2(g) 3(g)＋NO(g)，在一定条件下，将NO 2与SO 2以体积比1∶2

置于密闭容器中发生上述反应，达平衡时NO 2与SO 2的体积比为1∶6，回答下列问题：

(1)该反应的平衡常数表达式是_____________________。 (2)其平衡常数K 值是______________________________。

练习1．在容积为1 L的密闭容器中，加入5 mol A物质，在一定条件下同时发生下列两个反L －1，应：(1)2A(g)＋C(g)；(2)A(g)C(g)＋D(g)。当达到平衡时，测得[A]＝2.5 mol·[C]＝2.0 mol·L 。则下列说法中正确的是( )

A ．达到平衡时A 的总转化率为40% B ．达到平衡时[B]为1.0 mol·L －1

C ．达到平衡时[B]＝2[D] D ．达到平衡时[D]＝2[B]

练习2．一定条件下，合成氨反应达到平衡时，测得混合气体中氨气的体积分数为20.0%，与反应前的体积相比，反应后体积缩小的百分率是( )

A ．16.7% B ．20.0% C ．80.0% D ．83.3%

练习3．在常压和500℃时把O 2和SO 2按1∶2体积比混合，如果混合前O 2为10 mol，平衡混合气体中SO 3占总体积的91%。求：

(1)平衡时O 2的体积（标况下）是多少？

(2)混合气体中SO 2占总体积的体积分数是多少？

(3)SO2的转化率是多少？

－1

1．对于3Fe(s)＋4H 2O(g)高温Fe 3O 4(s)＋4H 2(g)，反应的化学平衡常数的表达式为( )

[FeO ]·[H][FeO ]·[H]4[HO]4[H]4

A ．K ＝ B ．K ＝ C ．K ＝ D ．K ＝ [Fe]·[H2O][Fe]·[H2O][H2][H2O]2．将固体NH 4I 置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应： ①NH 4I(s)3(g)＋HI(g)； ②2HI(g)2(g)＋I 2(g)

达到平衡时，[H2]＝0.5 mol·L ，[HI]＝4 mol·L －1，则此温度下反应①的平衡常数为( )

A ．9 mol2·L －2 B ．16 mol2·L －2 C ．20 mol2·L －2 D ．25 mol2·L －2

13．2 000 K时，反应CO(g)＋2O 2(g)CO 2(g)的平衡常数为K ，则相同温度下反应

2CO 2(g)＋O 2(g)的平衡常数K ′为( ) －1

111A. K B ．K 2 C. D. 1/2 K K

4．放热反应CO(g)＋H 2O(g)CO 2(g)＋H 2(g)在温度t 1时达到平衡，

[CO]1＝[H2O]1＝1.0 mol·L －1，其平衡常数为K 1。其他条件不变，升高反应体系的温度至t 2时，反应物的平衡浓度分别为[CO]2和[H2O]2，平衡常数为K 2，则( )

A ．若增大CO 浓度，K 2和K 1都增大 B ．K 2＞K 1

C ．[CO]2＝[H2O]2 D ．[CO]1＞[CO]2

5．298 K时，各反应的平衡常数如下： ①N 2(g)＋O 2(g)，K ＝1×10－30；

L ； ②2H 2(g)＋O 2(g)2O(g)，K ＝2×1081 mol－1·

L －1 ③2CO 2(g)＋O 2(g)，K ＝4×10－92 mol·

则常温下，NO 、H 2O 、CO 2这三种化合物分解放氧的倾向最大的是( )

A ．① B ．② C ．③ D ．无法判断

6．对可逆反应a A(g)＋b B(g)C(g)＋d D(g)，达到平衡时，各物质的物质的量浓度应满足以

[C]c ·[D]d

下关系： [A]·[B]＝K ，K 为一常数，称为化学平衡常数，其反应的K 值只与温度有关，现有反应：

CO(g)＋H 2O(g)CO 2(g)＋H 2(g) ΔH

(1)若升高温度到950℃，达到平衡K ________(填“大于”、“小于”或“等于”)1。

(2)850℃时，若向一容积可变的密闭容器中同时充入1.0 mol CO,3.0 mol H2O,1.0 mol CO2和x mol H2，则：

①当x ＝5.0时，上述平衡向________(填“正反应”或“逆反应”) 方向移动。

②若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x 应满足的条件是__________。

7．在密闭容器中，充入SO 2和

后，18O 存在于( )

A ．只存在于氧气中 B ．只存在于SO 3中

C ．只存在于SO 2和SO 3中 D ．SO 2、SO 3、O 2中都存在 18O 原子组成的氧气，在一定条件下开始反应，在达到平衡

8．3 mol H2和1 mol N2放入密闭容器中，使用催化剂发生反应：N 2(g)＋3H 2(g)2NH 3(g)，从反应开始到平衡过程中，不可能出现的是( )

A ．2 mol NH3 B ．0.5 mol NH3 C ．0.9 mol N2 D ．H 2和NH 3物质的量相等

9．已知在一定条件下2SO 2(g)＋O 22SO 3(g) ΔH ＝－Q kJ·mol －1。向一密闭容器中加入

2 mol SO2和1 mol O2，达平衡时SO 2的转化率为90%，放出的热量为Q 1；向另一相同容器中加入2 mol SO3，在相同条件下，达平衡时吸收的热量为Q 2，则下列关系中正确的是( )

A ．Q >Q 1>Q 2 B ．Q 1>Q 2>Q C ．Q 1>Q >Q 2 D ．Q 1＝Q 2>Q 10．已知可逆反应：M(g)＋N(g)

P(g)＋Q(g) ΔH >0，请回答下列问题：

(1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为：c 0(M)＝1 mol·L －1，c 0(N)＝2.4 mol·L －1；达到平衡后，M 的转化率为60%，此时N 的转化率为________；

(2)若反应温度升高，M 的转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”) ；

(3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为：c 0(M)＝4 mol·L －1，c 0(N)＝a mol·L －1；达到平衡后，[P]＝2 mol·L －1，a ＝________；

(4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为：c 0(M)＝c 0(N)＝b mol·L 1，达到平衡后，M 的转－

化率为________。

11．(1)反应a A(g)B(g)＋c C(g)在一容积不变的容器内进行，反应达到平衡后(以下填“增

大”、“减小”或“不变”) ：

①若a ＝b ＋c ，增大A 的浓度，A 的转化率________。

②若a >b ＋c ，增大A 的浓度，A 的转化率________。

(2)若反应a A(g)＋b B(g)

量之比为a ∶b 。 c C(g)＋d D(g)，容器体积固定不变，且起始时A 与B 的物质的

①平衡时A 与B 的转化率之比是________。

②若增大A 的浓度，则A 的转化率________。

③若同时同等倍数地增大A 、B 的浓度，则a ＋b 与c ＋d 满足什么关系时，A 与B 的转化率同时增大？

a ＋b ______c ＋d (填“>”、“＝”或“