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第二节 化学平衡
课时2 化学平衡常数
一、知识目标
理解化学平衡常数的概念，能正确书写给定可逆反应的平衡常数表达式。
知道化学平衡常数的影响因素，能根据平衡常数判断可逆反应的热效应。
了解化学平衡常数的应用，能利用平衡常数计算平衡时各物质的浓度、反应物的转化率，判断化学反应进行的方向。
二、核心素养目标
宏观辨识与微观探析：从宏观的实验数据出发，探究化学平衡常数的规律；从微观角度理解化学平衡常数与反应限度的关系。
证据推理与模型认知：通过对大量实验数据的分析推理，建立化学平衡常数的模型，用该模型解决化学平衡相关问题。
科学探究与创新意识：通过合作探究不同可逆反应的数据，培养探究精神和创新思维，深入理解化学平衡常数的本质。
一、学习重点
化学平衡常数的概念、表达式、影响因素及应用。
二、学习难点
化学平衡常数表达式的书写及应用其判断反应进行的方向和计算相关量。
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，我们可以发现以下规律：
（1）无论该反应从_____进行还是从_____进行，平衡时只要_____一定，的值近似相等。
（2）无论__________或__________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
（1）条件：一定温度下一个可逆反应达到化学平衡状态时
（2）叙述：_____浓度的系数次幂之积与_____浓度的系数次幂之积的比值，叫化学平衡常数
（3）符号：Kc
3．表达式
（1）可逆反应：aA（g）+bB（g）cC（g）+dD（g）
（2）表达式：Kc＝（固体和液体不列入平衡常数表达式）
（3）单位：_______________
（4）平衡常数与书写方式的关系
①正逆反应平衡常数的关系是：Kc正·Kc逆＝_____
②化学计量数变成n倍，平衡常数变为_____倍
③反应③＝反应①+反应②，则：△H3＝_____，K3＝_____
④反应③＝反应①－反应②，则：△H3＝__________，K3＝_____
⑤反应③＝a×反应①－×反应②，则：△H3＝a_____－_____，K3＝_____
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_____，常用_____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_____平衡常数时，表明反应达到限度，即达到化学平衡状态。
①Q＞Kc，反应_____向进行，v正_____v逆
②Q＝Kc，反应达到平衡状态，v正_____v逆
③Q＜Kc，反应_____向进行，v正_____v逆
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_____(也叫__________)。
K越大，表示反应进行得越_____，平衡时反应物的转化率越大，当K＞_____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_____，平衡时反应物的转化率越_____。
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_____。
（2）外因：在化学方程式一定的情况下，K只受_____影响。
（一）问题探究
1. 化学平衡常数概念的引入
问题：在合成氨工业中，工程师们为什么想知道在一定条件下有多少氮气和氢气能转化为氨气，以及能否提高它们的转化程度？这对工业生产有什么重要意义？
2. 化学平衡常数表达式的推导
问题：结合“表 1 800 °C 时反应体系中各物质的浓度”以及其他反应在不同起始浓度下达到平衡时的相关数据，分析为什么一定温度下，可逆反应达到化学平衡状态时，生成物浓度的乘积与反应物浓度的乘积的比值是一个定值？
3. 化学平衡常数的影响因素
问题：根据“在不同温度下的平衡常数”的数据，分析温度对化学平衡常数的影响，并结合勒夏特列原理进行解释。
（二）问题思考
1. 化学平衡常数表达式的书写
问题：写出下列可逆反应的平衡常数表达式：
反应 01：
反应 02：
反应 03：
反应 04：
2. 化学平衡常数的应用
问题：将与气体混合充入密闭容器中，加热到一定温度，充分反应达到平衡后，测得的浓度为。
求该反应的平衡常数及平衡时的转化率。
在上述温度下，的量不变，将气态的投料改为，达到平衡时，的浓度为多少？的转化率为多少？
（三）归纳总结
1. 化学平衡常数的概念和表达式
问题：总结化学平衡常数的概念、表达式及书写注意事项。
2. 化学平衡常数的影响因素和应用
问题：归纳化学平衡常数的影响因素以及在计算平衡浓度、判断反应方向等方面的应用。
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
2.下列关于化学平衡常数的说法正确的是()
A. 在任何条件下，化学平衡常数不变
B. 当改变反应物的浓度时，化学平衡常数会发生改变
C. 化学平衡常数K与温度、反应物浓度、体系的压强有关
D. 由化学平衡常数K可以推断一个可逆反应进行的程度
3.对于下列反应，其反应过程的能量变化示意图如下：
编号 反应 平衡常数 反应热
反应① A(g) B(g)＋C(g) K1 ΔH1
反应② B(g)＋C(g) D(g) K2 ΔH2
反应③ A(g)D(g) K3 ΔH3
下列说法正确的是()
A. K3＝K1＋K2
B. ΔH3＝ΔH1＋ΔH2
C. 加催化剂，反应①的反应热降低，反应速率加快
D. 增大压强，K1减小，K2增大，K3不变
4.在一定条件下，有下列分子数之比相同的可逆反应，其平衡常数K值分别是
①H2＋F2 2HF K＝1047；
②H2＋Cl2 2HCl K＝1017；
③H2＋Br2 2HBr K＝109；
④H2＋I2 2HI K＝1。
比较K值大小，可知各反应的正反应进行的程度由大到小的顺序是()
A. ①②③④ B. ④②③①
C. ①④③② D. 无法确定
5.某恒定温度下，在一个2L的密闭容器中充入气体A、气体B，其浓度分别为2mol·L－1、1mol·L－1，且发生如下反应：3A(g)＋2B(g) 4C( )＋2D( )。反应一段时间后达到平衡状态，测得生成1.6molC，且反应前后气体的压强比为5∶4，回答下列问题：
（1）该反应的平衡常数表达式为____________________________________。
（2）B的转化率为________。
（3）增加C的量，A、B的转化率________(填“变大”“变小”或“不变”)。
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．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。
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，平衡时反应物的转化率越小。
4．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。
【特别提醒】理解化学平衡常数时应注意的四个问题：
（1）化学平衡常数是在一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现。
（2）化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。
（3）反应物或生成物中有固体或纯液体存在时，其浓度可看作一个常数，而不计入平衡常数表达式中。
（4）化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变；若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。
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 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 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)
则有①平衡常数K＝。
②平衡时A的物质的量浓度：c(A)＝ mol·L－1。
③平衡时A的转化率：α＝×100%，A、B的转化率之比为α(A)∶α(B)＝∶。
④平衡时A的体积分数：φ(A)＝×100%。
⑤平衡时和开始时的压强之比：＝。
⑥混合气体的密度：ρ(混)＝ g·L－1。
⑦平衡时混合气体的平均摩尔质量：
＝ g·mol－1。
⑧生成物产率＝×100%。
（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(一般设某物质的转化量为x)；
③确定平衡量。
考点一　化学平衡常数的定义、表达式及其影响因素
1．下列关于化学平衡常数的说法正确的是(　　)
A．在任何条件下，化学平衡常数不变
B．当改变反应物的浓度时，化学平衡常数会发生改变
C．化学平衡常数K与温度、反应物浓度、体系的压强有关
D．由化学平衡常数K可以推断一个可逆反应进行的程度
2．关于C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)的平衡常数书写形式，正确的是(　　)
A．K＝ B．K＝ C．K＝ D．K＝
3．在一定条件下，有下列分子数之比相同的可逆反应，其平衡常数K值分别是①H2＋F2 2HF　K＝1047；②H2＋Cl2 2HCl　K＝1017；③H2＋Br2 2HBr　K＝109；④H2＋I2 2HI　K＝1。比较K值大小，可知各反应的正反应进行的程度由大到小的顺序是(　　)
A．①②③④ B．④②③①
C．①④③② D．无法确定
考点二　化学平衡常数的简单计算
1．某温度时N2＋3H2 2NH3的平衡常数K＝a，则此温度下NH3 H2＋N2的平衡常数为(　　)
A. B. C. D．a2
2．将4 mol SO2与2 mol O2放入4 L的密闭容器中，在一定条件下反应达到平衡：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，测得平衡时SO3的浓度为0.5 mol·L－1。则此条件下的平衡常数K为(　　)
A．4 B．0.25 C．0.4 D．0.2
3．在773 K时，CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)的平衡常数K＝9，若CO、H2O的起始浓度均为0.020 mol·L－1，则在此条件下CO的转化率是(　　)
A．60% B．50% C．75% D．25%
4．在温度为T时，将NH4HS(s)置于抽真空的容器中，当反应NH4HS(s) NH3(g)＋H2S(g)达到平衡时，测得总压强为p，则该反应的平衡常数Kp为(　　)
A.p B.p2 C.p2 D.p
考点三　化学平衡常数的相关综合
1．某温度下，可逆反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)的平衡常数为K，下列对K的说法正确的是(　　)
A．温度越高，K一定越大
B．如果m＋n＝p，则K＝1
C．若缩小反应器的容积，能使平衡正向移动，则K增大
D．K值越大，表明该反应越有利于C的生成，反应物的转化率越大
2．在25 ℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表所示：
物质 X Y Z
初始浓度/(mol·L－1) 0.1 0.2 0
平衡浓度/(mol·L－1) 0.05 0.05 0.1
下列说法错误的是(　　)
A．反应达到平衡时，X的转化率为50%
B．反应可表示为X(g)＋3Y(g) 2Z(g)，其平衡常数为1 600
C．反应前后压强之比为2∶3
D．改变温度可以改变此反应的平衡常数
3．已知NO和O2转化为NO2的反应机理如下：
①2NO(g) N2O2(g)(快)　ΔH1＜0　K1　②N2O2(g)＋O2(g) 2NO2(慢)　ΔH2＜0　K2
下列说法正确的是(　　)
A．2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)的ΔH＝ΔH1＋ΔH2
B．2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)的平衡常数K＝
C．反应①的速率大小决定2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)的反应速率
D．反应过程中的能量变化如图所示
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第二节 化学平衡
课时2 化学平衡常数
一、知识目标
理解化学平衡常数的概念，能正确书写给定可逆反应的平衡常数表达式。
知道化学平衡常数的影响因素，能根据平衡常数判断可逆反应的热效应。
了解化学平衡常数的应用，能利用平衡常数计算平衡时各物质的浓度、反应物的转化率，判断化学反应进行的方向。
二、核心素养目标
宏观辨识与微观探析：从宏观的实验数据出发，探究化学平衡常数的规律；从微观角度理解化学平衡常数与反应限度的关系。
证据推理与模型认知：通过对大量实验数据的分析推理，建立化学平衡常数的模型，用该模型解决化学平衡相关问题。
科学探究与创新意识：通过合作探究不同可逆反应的数据，培养探究精神和创新思维，深入理解化学平衡常数的本质。
一、学习重点
化学平衡常数的概念、表达式、影响因素及应用。
二、学习难点
化学平衡常数表达式的书写及应用其判断反应进行的方向和计算相关量。
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，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
（1）条件：一定温度下一个可逆反应达到化学平衡状态时
（2）叙述：生成物浓度的系数次幂之积与反应物浓度的系数次幂之积的比值，叫化学平衡常数
（3）符号：Kc
3．表达式
（1）可逆反应：aA（g）+bB（g）cC（g）+dD（g）
（2）表达式：Kc＝（固体和液体不列入平衡常数表达式）
（3）单位：（mol·L－1）（c+d）－（a+b）
（4）平衡常数与书写方式的关系
①正逆反应平衡常数的关系是：Kc正·Kc逆＝1
②化学计量数变成n倍，平衡常数变为n次方倍
③反应③＝反应①+反应②，则：△H3＝△H1+△H2，K3＝K1·K2
④反应③＝反应①－反应②，则：△H3＝△H1－△H2，K3＝
⑤反应③＝a×反应①－×反应②，则：△H3＝a△H1－△H2，K3＝
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。
①Q＞Kc，反应逆向进行，v正＜v逆
②Q＝Kc，反应达到平衡状态，v正＝v逆
③Q＜Kc，反应正向进行，v正＞v逆
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，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。
（一）问题探究
1. 化学平衡常数概念的引入
问题：在合成氨工业中，工程师们为什么想知道在一定条件下有多少氮气和氢气能转化为氨气，以及能否提高它们的转化程度？这对工业生产有什么重要意义？
答案：在合成氨工业中，知道有多少氮气和氢气能转化为氨气以及能否提高转化程度，对于产品的产量和生产成本至关重要。如果能准确掌握转化情况，就可以在保证产品产量的同时，合理安排原料的投入，降低生产成本，提高经济效益。
2. 化学平衡常数表达式的推导
问题：结合“表 1 800 °C 时反应体系中各物质的浓度”以及其他反应在不同起始浓度下达到平衡时的相关数据，分析为什么一定温度下，可逆反应达到化学平衡状态时，生成物浓度的乘积与反应物浓度的乘积的比值是一个定值？
答案：从微观角度来看，可逆反应达到平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等。反应物和生成物的浓度不再随时间变化，这是一种动态平衡。在一定温度下，分子的能量分布和反应的活化能是固定的，因此反应的速率常数也是固定的。根据化学反应的速率方程和平衡的定义，可以推导出在平衡状态下，生成物浓度的幂之积与反应物浓度的幂之积的比值是一个定值，即化学平衡常数。
3. 化学平衡常数的影响因素
问题：根据“在不同温度下的平衡常数”的数据，分析温度对化学平衡常数的影响，并结合勒夏特列原理进行解释。
答案：从数据中可以发现，升高温度，吸热反应的平衡常数增大，放热反应的平衡常数减小；降低温度，吸热反应的平衡常数减小，放热反应的平衡常数增大。根据勒夏特列原理，当一个处于平衡状态的体系受到温度变化的影响时，体系会朝着减弱这种改变的方向移动。对于吸热反应，升高温度，平衡会向正反应方向移动，使得生成物的浓度增大，反应物的浓度减小，从而导致平衡常数增大；对于放热反应，升高温度，平衡会向逆反应方向移动，使得生成物的浓度减小，反应物的浓度增大，从而导致平衡常数减小。
（二）问题思考
1. 化学平衡常数表达式的书写
问题：写出下列可逆反应的平衡常数表达式：
反应 01：
反应 02：
反应 03：
反应 04：
答案：
反应 01：
反应 02：
反应 03：
反应 04：（因为固体的浓度视为常数，在表达式中不出现）
2. 化学平衡常数的应用
问题：将与气体混合充入密闭容器中，加热到一定温度，充分反应达到平衡后，测得的浓度为。
求该反应的平衡常数及平衡时的转化率。
在上述温度下，的量不变，将气态的投料改为，达到平衡时，的浓度为多少？的转化率为多少？
答案：
首先写出反应方程式： 起始浓度：，， 平衡浓度：，， 假设容器体积为，则起始浓度， 平衡浓度，， 平衡常数 的转化率
设达到平衡时的浓度为 起始浓度：，， 变化浓度：，， 平衡浓度：，， 因为温度不变，平衡常数不变，所以 解这个方程可以得到的值，进而求出的转化率。
（三）归纳总结
1. 化学平衡常数的概念和表达式
问题：总结化学平衡常数的概念、表达式及书写注意事项。
答案：
概念：一定温度下，可逆反应达到平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值为定值，该定值叫化学平衡常数，用表示。
表达式：对于一般的可逆反应，
书写注意事项：
表达式中的各物质的浓度必须为平衡浓度。
平衡常数表达式与化学方程式的书写一一对应。
固体、液体纯物质的浓度视为常数，在表达式中不出现。
若化学反应为离子反应，书写其化学平衡常数时应先改写成离子方程式再进行书写。
非水溶液中发生的反应，若有水参加或生成，则此时水的浓度不可视为常数，应写进平衡常数的表达式中。
2. 化学平衡常数的影响因素和应用
问题：归纳化学平衡常数的影响因素以及在计算平衡浓度、判断反应方向等方面的应用。
答案：
影响因素：
内因：反应中物质的性质。
外因：温度。升高温度，吸热反应增大，放热反应减小；降低温度，吸热反应减小，放热反应增大。
应用：
计算平衡时各物质的浓度及反应物的转化率：根据化学平衡常数的表达式和已知条件，列出方程求解。
判断化学反应进行的方向：对于可逆反应，任意时刻，反应中各物质的浓度幂之积的比值称为浓度商，用表示。达到化学平衡状态时浓度商等于该温度下的。同一温度下：，处于化学平衡状态；，向正反应方向进行；，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
【答案】D
【解析】A. 化学平衡常数表示反应进行的程度，只与温度有关，温度改变，平衡常数改变，A错误；B. 平衡常数表达式与化学方程式的书写形式有关，化学方程式书写形式不同，平衡常数可能不同，B错误；C. 化学平衡常数是指在一定温度下，可逆反应达到平衡时，生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，不是某一时刻，C错误；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，D正确。
2.下列关于化学平衡常数的说法正确的是()
A. 在任何条件下，化学平衡常数不变
B. 当改变反应物的浓度时，化学平衡常数会发生改变
C. 化学平衡常数K与温度、反应物浓度、体系的压强有关
D. 由化学平衡常数K可以推断一个可逆反应进行的程度
【答案】D
【解析】A. 化学平衡常数只与温度有关，温度改变，平衡常数改变，A错误；B. 改变反应物浓度，平衡常数不变，B错误；C. 化学平衡常数只与温度有关，与反应物浓度、体系压强无关，C错误；D. 化学平衡常数K越大，反应进行的程度越大，所以由化学平衡常数K可以推断一个可逆反应进行的程度，D正确。
3.对于下列反应，其反应过程的能量变化示意图如下：
编号 反应 平衡常数 反应热
反应① A(g) B(g)＋C(g) K1 ΔH1
反应② B(g)＋C(g) D(g) K2 ΔH2
反应③ A(g)D(g) K3 ΔH3
下列说法正确的是()
A. K3＝K1＋K2
B. ΔH3＝ΔH1＋ΔH2
C. 加催化剂，反应①的反应热降低，反应速率加快
D. 增大压强，K1减小，K2增大，K3不变
【答案】B
【解析】A. 反应③=反应①+反应②，根据平衡常数的计算规则，K3 = K1×K2，A错误；B. 根据盖斯定律，反应热只与反应的始态和终态有关，与反应途径无关，所以ΔH3＝ΔH1＋ΔH2，B正确；C. 催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，但不影响反应热，C错误；D. 平衡常数只与温度有关，增大压强，平衡常数不变，D错误。
4.在一定条件下，有下列分子数之比相同的可逆反应，其平衡常数K值分别是
①H2＋F2 2HF K＝1047；
②H2＋Cl2 2HCl K＝1017；
③H2＋Br2 2HBr K＝109；
④H2＋I2 2HI K＝1。
比较K值大小，可知各反应的正反应进行的程度由大到小的顺序是()
A. ①②③④ B. ④②③①
C. ①④③② D. 无法确定
【答案】A
【解析】化学平衡常数越大，说明反应进行的程度越大，根据题目中给出的平衡常数大小：1047＞1017＞109＞1，所以各反应的正反应进行的程度由大到小的顺序是①②③④，A正确。
5.某恒定温度下，在一个2L的密闭容器中充入气体A、气体B，其浓度分别为2mol·L－1、1mol·L－1，且发生如下反应：3A(g)＋2B(g) 4C( )＋2D( )。反应一段时间后达到平衡状态，测得生成1.6molC，且反应前后气体的压强比为5∶4，回答下列问题：
（1）该反应的平衡常数表达式为____________________________________。
（2）B的转化率为________。
（3）增加C的量，A、B的转化率________(填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】（1）K＝ () （2）40% （3）不变
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．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。
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，平衡时反应物的转化率越小。
4．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。
【特别提醒】理解化学平衡常数时应注意的四个问题：
（1）化学平衡常数是在一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现。
（2）化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。
（3）反应物或生成物中有固体或纯液体存在时，其浓度可看作一个常数，而不计入平衡常数表达式中。
（4）化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变；若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。
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 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 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)
则有①平衡常数K＝。
②平衡时A的物质的量浓度：c(A)＝ mol·L－1。
③平衡时A的转化率：α＝×100%，A、B的转化率之比为α(A)∶α(B)＝∶。
④平衡时A的体积分数：φ(A)＝×100%。
⑤平衡时和开始时的压强之比：＝。
⑥混合气体的密度：ρ(混)＝ g·L－1。
⑦平衡时混合气体的平均摩尔质量：
＝ g·mol－1。
⑧生成物产率＝×100%。
（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(一般设某物质的转化量为x)；
③确定平衡量。
考点一　化学平衡常数的定义、表达式及其影响因素
1．下列关于化学平衡常数的说法正确的是(　　)
A．在任何条件下，化学平衡常数不变
B．当改变反应物的浓度时，化学平衡常数会发生改变
C．化学平衡常数K与温度、反应物浓度、体系的压强有关
D．由化学平衡常数K可以推断一个可逆反应进行的程度
答案　D
解析　化学平衡常数是在一定温度下，当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。对于一个确定的化学反应，平衡常数只与温度有关，所以A、B、C项错误，D项正确。
2．关于C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)的平衡常数书写形式，正确的是(　　)
A．K＝ B．K＝ C．K＝ D．K＝
答案　C
解析　依据平衡常数的概念可书写出平衡常数的表达式，但固体C不能出现在表达式中。
3．在一定条件下，有下列分子数之比相同的可逆反应，其平衡常数K值分别是①H2＋F2 2HF　K＝1047；②H2＋Cl2 2HCl　K＝1017；③H2＋Br2 2HBr　K＝109；④H2＋I2 2HI　K＝1。比较K值大小，可知各反应的正反应进行的程度由大到小的顺序是(　　)
A．①②③④ B．④②③①
C．①④③② D．无法确定
答案　A
解析　化学平衡常数越大，表示该反应的正反应进行的程度越大，故A正确。
考点二　化学平衡常数的简单计算
1．某温度时N2＋3H2 2NH3的平衡常数K＝a，则此温度下NH3 H2＋N2的平衡常数为(　　)
A. B. C. D．a2
答案　A
解析　某温度时，N2＋3H2??2NH3的平衡常数K＝a，则该温度下，2NH3 N2＋3H2的平衡常数K1＝，NH3 H2＋N2的平衡常数K2＝＝。
2．将4 mol SO2与2 mol O2放入4 L的密闭容器中，在一定条件下反应达到平衡：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，测得平衡时SO3的浓度为0.5 mol·L－1。则此条件下的平衡常数K为(　　)
A．4 B．0.25 C．0.4 D．0.2
答案　A
解析　　　　2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)
初始/mol 4 2 0
转化/mol 2 1 2
平衡/mol 2 1 2
平衡时c(SO2)＝0.5 mol·L－1，c(O2)＝0.25 mol·L－1，c(SO3)＝0.5 mol·L－1，K＝＝4。
3．在773 K时，CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)的平衡常数K＝9，若CO、H2O的起始浓度均为0.020 mol·L－1，则在此条件下CO的转化率是(　　)
A．60% B．50% C．75% D．25%
答案　C
解析　设达到平衡时CO转化的浓度为x mol·L－1，则平衡时c(CO)＝c(H2O)＝(0.020－x)mol·
L－1，c(CO2)＝c(H2)＝x mol·L－1。K＝＝＝9，解得x＝0.015，则CO的转化率为×100%＝75%。
4．在温度为T时，将NH4HS(s)置于抽真空的容器中，当反应NH4HS(s) NH3(g)＋H2S(g)达到平衡时，测得总压强为p，则该反应的平衡常数Kp为(　　)
A.p B.p2 C.p2 D.p
答案　C
解析　　NH4HS(s) NH3(g)＋H2S(g)
开始时 0 0
平衡时 p p
则该反应的平衡常数Kp＝p(H2S)·p(NH3)＝p·p＝p2。
考点三　化学平衡常数的相关综合
1．某温度下，可逆反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)的平衡常数为K，下列对K的说法正确的是(　　)
A．温度越高，K一定越大
B．如果m＋n＝p，则K＝1
C．若缩小反应器的容积，能使平衡正向移动，则K增大
D．K值越大，表明该反应越有利于C的生成，反应物的转化率越大
答案　D
解析　对于一个确定的化学反应，K只是温度的函数，温度一定，K一定，与压强无关，C错误；K＝，故由m＋n＝p，无法计算K的数值，B错误；该反应的热效应不确定，A错误；K越大，该反应正向进行的程度越大，反应物的转化率越大，D正确。
2．在25 ℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表所示：
物质 X Y Z
初始浓度/(mol·L－1) 0.1 0.2 0
平衡浓度/(mol·L－1) 0.05 0.05 0.1
下列说法错误的是(　　)
A．反应达到平衡时，X的转化率为50%
B．反应可表示为X(g)＋3Y(g) 2Z(g)，其平衡常数为1 600
C．反应前后压强之比为2∶3
D．改变温度可以改变此反应的平衡常数
答案　C
解析　X、Y、Z的浓度变化量分别为0.05 mol·L－1、0.15 mol·L－1、0.1 mol·L－1，且X、Y的浓度减小，Z的浓度增大，所以该反应的化学方程式为X(g)＋3Y(g) 2Z(g)；X的转化率为×100%＝50%，平衡常数K＝＝1 600；平衡常数受温度的影响；反应前后压强之比为3∶2。
3．已知NO和O2转化为NO2的反应机理如下：
①2NO(g) N2O2(g)(快)　ΔH1＜0　K1　②N2O2(g)＋O2(g) 2NO2(慢)　ΔH2＜0　K2
下列说法正确的是(　　)
A．2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)的ΔH＝ΔH1＋ΔH2
B．2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)的平衡常数K＝
C．反应①的速率大小决定2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)的反应速率
D．反应过程中的能量变化如图所示
答案　A
解析　根据盖斯定律，将反应①＋②可得2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2，平衡常数K＝K1·K2，A项正确、B项错误；反应①为快反应，反应②为慢反应，则反应②的速率大小决定2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)的反应速率，C项错误；反应①②都为放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，图示反应①的反应物总能量小于生成物总能量，D项错误。
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