第4课时 化学平衡常数
[核心素养发展目标] 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。 2.化学平衡常数的表达式
对于一般的可逆反应，mA(g)＋nB(g)cp?C?·cq?D?
。
cm?A?·cn?B?
注意：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。
3.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值越大，表示反应进行得越完全，反应物转化率越大； K值越小，表示反应进行得越不完全，反应物转化率越小。 4.化学平衡常数的影响因素
在化学方程式一定的情况下，K只受温度影响。
(1)对于可逆反应，改变外界条件使平衡向正反应方向移动，平衡常数一定增大( ) (2)K值越大，表明可逆反应正向进行的程度越大( ) (3)K值越大，该可逆反应的速率越快( )
(4)对于一个可逆反应达到平衡状态后，改变条件使K值改变，平衡一定发生移动( ) (5)化学方程式中的固态或纯液态物质的浓度不能代入平衡常数表达式( ) 【参考答案】:(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)√
1.写出下列反应的化学平衡常数表达式。 N2(g)＋3H2(g)13
N2(g)＋H2(g)222NH3(g)
pC(g)＋qD(g)，当在一定温度下达到平衡时，K＝
2NH3(g) K1＝______________；
NH3(g) K2＝_____________________________________________；
N2(g)＋3H2(g) K3＝______________；
由K1、K3可知，同一可逆反应的正向反应和逆向反应的平衡常数________________，由K1、1
K2可知化学方程式的化学计量数变为原来的倍，化学平衡常数__________________。
2c2?NH3?
【参考答案】:
c?N2?·c3?H2?1
原来的次方(或K2＝K12)
22.某温度下：已知 ①CH4(g)＋H2O(g)②CH4(g)＋CO2(g)③CH4(g)＋2H2O(g)
CO(g)＋3H2(g)，K1； 2CO(g)＋2H2(g)，K2； CO2(g)＋4H2(g)，K3。
1c?NH3?c(N2)·c?H2?1232c?N2?·c3?H2? 互为倒数(或K1·K3＝1) 变为
c2?NH3?
则K3＝________(用含K1、K2的式子表示)。 K21
【参考答案】:
K2
3.改变温度可以使化学平衡发生移动，化学平衡常数也会发生改变，通过分析以下两个反应，总结出温度对化学平衡常数的影响规律。 ①N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)
化学平衡常数K1＝_______，升温化学平衡向逆向移动，K1______(填“增大”或“减小”，下同)，ΔH____0(填“＞”或“＜”，下同)。 ②CO2(g)＋H2(g)
CO(g)＋H2O(g)
化学平衡常数K2＝________，升温化学平衡向正向移动，K2________，ΔH________0。 c2?NH3?
【参考答案】:① 减小 ＜
c?N2?·c3?H2?②
c?CO?·c?H2O?
增大 ＞
c?CO2?·c?H2?
化学平衡常数的关系和应用
(1)同一可逆反应，正向反应、逆向反应的平衡常数互为倒数，方程式系数变为原来的n倍，平衡常数变为原来的n次方。
方程式相加，平衡常数相乘，方程式相减，平衡常数相除。 (2)判断反应的热效应
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。
二、化学平衡的有关计算
“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 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)
?px?p·?qx?q
?V??V?
则有①平衡常数K＝。
?a－mx?m·?b－nx?n?V??V?
a－mx－
②平衡时A的物质的量浓度：c(A)＝ mol·L1。
V③平衡时A的转化率：α＝
mxmxnx×100%，A、B的转化率之比为α(A)∶α(B)＝∶。 aab
a－mx
④平衡时A的体积分数：φ(A)＝×100%。
a＋b＋?p＋q－m－n?xp?平?a＋b＋?p＋q－m－n?x
⑤平衡时和开始时的压强比：＝。
p?始?a＋ba·M?A?＋b·M?B?－
⑥混合气体的密度：ρ(混)＝ g·L1。
V
a·M?A?＋b·M?B?－
⑦平衡时混合气体的平均摩尔质量：M＝ g·mol1。
a＋b＋?p＋q－m－n?x(2)基本步骤
①确定反应物和生成物的初始加入量； ②确定反应过程的转化量； ③确定平衡量。
1.(2019·湛江高二检测)羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中，将CO和H2S混合加热并达到下列平衡： CO(g)＋H2S(g)
COS(g)＋H2(g) K＝0.1
反应前CO物质的量为10 mol，平衡后CO物质的量为8 mol。
(1)反应前H2S的物质的量是多少？ (2)CO的平衡转化率是多少？ 【参考答案】:(1)利用三段式法计算：
CO(g)＋H2S(g)
COS(g)＋H2(g)
起始/mol：10 n 0 0 转化/mol：2 2 2 2 平衡/mol：8 n－2 2 2 2×2c?COS?·c?H2?
K＝＝＝0.1，解得n＝7
c?CO?·c?H2S?8×?n－2?即反应前H2S的物质的量是7 mol。 2
(2)CO的转化率＝×100%＝20%。
10
2.在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g)平衡常数K和温度t的关系如下表所示：
t/℃ K
回答下列问题：
(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·L1、2 mol·L1、4 mol·L1、4 mol·L1，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。
【参考答案】:(1)吸热 (2)700 ℃ (3)向逆反应方向
【试题解析】: (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c?CO?·c?H2O?3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
5c?CO2?·c?H2?常数为定值，所以此时对应温度为700 ℃。
c?CO?·c?H2O?
(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
c?CO2?·c?H2?为2.6，即Q＞K，所以平衡向逆反应方向移动。
－
－
－
－
CO(g)＋H2O(g)，其化学
700 0.6 800 0.9 830 1.0 1 000 1.7 1 200 2.6
判断平衡移动方向
利用平衡常数可从定量的角度解释恒温下浓度、压强对化学平衡移动的影响。 对于可逆反应mA(g)＋nB(g)
pC(g)＋qD(g)在任意状态下，生成物的浓度和反应物的浓度
cp?C?·cq?D?
之间的关系用Q(浓度商)＝m表示，则：
c?A?·cn?B?当Q＝K时：反应处于平衡状态； 当Q＜K时：反应向正反应方向进行； 当Q＞K时：反应向逆反应方向进行。
1.下列关于化学平衡常数的叙述正确的是( ) A.化学平衡常数表示反应进行的程度，与温度无关
B.两种物质反应，不管怎样书写化学方程式，平衡常数均不变
C.化学平衡常数等于某一时刻生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值 D.温度一定，对于给定的化学反应，正、逆反应的平衡常数互为倒数 【参考答案】:D
2.在某温度下，可逆反应：mA(g)＋nB(g)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 【参考答案】:A
【试题解析】: 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。
c?CO?·c?H2O?
3.在高温、催化剂条件下，某反应达到平衡，平衡常数K＝。恒容时，升高温度，
c?CO2?·c?H2?H2浓度减小。下列说法正确的是( ) A.该反应的焓变为正值
B.恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小 C.升高温度，逆反应速率减小
D.该反应的化学方程式为CO(g)＋H2O(g)【参考答案】:A
催化剂高温
pC(g)＋qD(g)的平衡常数为K，下列说法正确的
CO2(g)＋H2(g)
高2022届高2019级高二化学选修4学案第二章第三节第4课时化学平衡常数
