第4课时化学平衡常数[学习目标定位] 1.知道化学平衡常数的含义，会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。

1．在一定条件下，x A＋y B z C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。

答案(1)x＋y>z(2)逆反应(3)固或液(4)放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__________。

答案(1)360%(2)6.5 mol(3)0.2 mol·L－10．15 mol·L－10.3 mol·L－1探究点一化学平衡常数1．二氧化氮、四氧化二氮的相互转化是一个可逆反应：2NO 2(g)N2O4(g)，在25 ℃，如果用不同起始浓度的二氧化氮或四氧化二氮进行反应，平衡后得到以下实验数据。

(1)请根据表中已知数据填写空格：请总结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：生成物平衡浓度与反应物平衡浓度的平方之比近似为一常数。

2．化学平衡常数①概念：在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度以化学计量数为指数的幂的乘积与反应物浓度以化学计量数为指数的幂的乘积的比值是一个常数。

这个常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数，用K表示)。

②表达式：对于一般的可逆反应，m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)，当在一定温度下达到平衡时，K＝c p(C)·c q(D)c m(A)·c n(B)。

2．下表为25 ℃时，卤化氢生成反应的平衡常数：F2＋H22HFCl2＋H22HClBr2＋H22HBrI2＋H22HI请比较表中K(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)。

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。

(2)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：m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)，在一定的温度下的任意时刻：c p(C)·c q(D)c m(A)·c n(B)<K，反应向正反应方向进行c p(C)·c q(D)c m(A)·c n(B)＝K，反应处于平衡状态c p(C)·c q(D)c m(A)·c n(B)>K，反应向逆反应方向进行3．下表为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的平衡常数与温度的关系：(1)温度升高，K值减小，则正反应为放热反应(填“吸热”或“放热”)。

(2)温度升高，K值增大，则正反应为吸热反应(填“吸热”或“放热”)。

[归纳总结]使用平衡常数应注意的问题(1)化学平衡常数只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。

(2)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 ＝c (CO)·c(H2)c(H2O)；FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)K＝c(CO2) c(CO)。

(3)化学平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关例如：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的平衡常数为K1，12N2(g)＋32H2(g)NH3(g)的平衡常数为K2，NH3(g)12N2(g)＋32H2(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：K2·K3＝1。

写出K1和K3的关系式：K1·K23＝1。

[活学活用]1．对于反应3Fe(s)＋4H 2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)的平衡常数，下列说法正确的是()A．K＝c4(H2)·c(Fe3O4) c3(Fe)·c4(H2O)B．K＝c4(H2) c4(H2O)C．增大c(H2O)或减小c(H2)，会使该反应平衡常数减小D．改变反应的温度，平衡常数不一定变化答案 B解析固体反应物或生成物，其浓度可视为常数，在平衡常数表达式中不写，故A错误，B正确；化学平衡常数是反应的特性常数，只与温度有关，而与反应物、生成物的浓度变化无关，故增大c(H2O)或减小c(H2)，该反应的平衡常数不变，但温度改变，平衡常数一定改变，故C、D错误。

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：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＋3Y2Z，其平衡常数为1 600C．增大压强使平衡向生成Z的方向移动，平衡常数增大D．改变温度可以改变此反应的平衡常数答案 C解析平衡常数只与温度有关，增大压强不可能使平衡常数增大。

其他选项均为平衡中的基础计算和基础知识，关键是根据表中数据(0.1－0.05)∶(0.2－0.05)∶(0.1－0)＝1∶3∶2推导出：X＋3Y2Z。

3．高炉炼铁过程中发生的主要反应为13Fe2O3(s)＋CO(g)23Fe(s)＋CO2(g)已知该反应在不同温度下的平衡常数如下：请回答下列问题：该反应的平衡常数表达式K＝__________，ΔH______0(填“>”、“<”或“＝”)。

答案c(CO2)c(CO)<解析因Fe和Fe2O3均为固体，在平衡常数表达式中不写，故K＝c(CO2)c(CO)。

温度升高，K减小，说明平衡向左移动，故逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，ΔH<0。

探究点二化学平衡常数的有关计算1．可逆反应NO 2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)ΔH>0。

在一定条件下，将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生上述反应，达平衡时NO2与SO2的体积比为1∶6，则平衡常数K是8 3。

解析设NO2的物质的量为1 mol，则SO2的物质的量为2 mol，参加反应的NO2的物质的量为x mol。

NO 2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)起始量(mol) 1 2 0 0转化量(mol) x x x x平衡时(mol) 1－x2－x x x由题意可知1－x2－x＝16，解得x＝0.8K ＝c (SO 3)·c (NO )c (NO 2)·c (SO 2)＝0.8×0.80.2×1.2＝83。

2．已知某个指定反应物的转化率为该反应物的起始浓度－该反应物的平衡浓度该反应物的起始浓度×100%(1)在某温度下，将H 2和I 2各0.10 mol 的气体混合物充入10 L 的密闭容器中，充分反应，达到下列平衡：H 2(g)＋I 2(g) 2HI(g)，K ＝0.25。

则氢气的转化率是20%。

解析 设氢气的转化率为x 。

H 2(g) ＋ I 2(g)2HI(g)起始浓度(mol·L －1) 0.01 0.01 0 变化浓度(mol·L －1) 0.01x 0.01x 0.02x 平衡浓度(mol·L －1) 0.01－0.01x 0.01－0.01x 0.02x K ＝c 2(HI )c (H 2)·c (I 2)＝(0.02x )2(0.01－0.01x )2＝0.25x ＝20%。

(2)在容积可变的密闭容器中，2 mol N 2和8 mol H 2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H 2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数是15.4%。

解析 N 2(g)＋3H 2(g)2NH 3(g)起始量(mol) 2 8 0 转化量(mol) 2/3 2 4/3 平衡时(mol) 4/3 6 4/3 所以平衡时氮气的体积分数＝4/36＋8/3×100%＝15.4%。

[归纳总结]化学平衡的计算模式及解题思路 (1) 计算模式a A(g) ＋b B(g)c C(g)＋d D(g)c (初)(mol·L －1) n 1 n 2 0 0 Δc (mol·L －1) n 1x b a n 1x c a n 1xd a n 1xc (平)(mol·L －1) n 1(1－x ) n 2－b a n 1x c a n 1x d a n 1x (2)解题思路①巧设未知数：具体题目要具体分析，灵活设立，一般设某物质的转化量为x 。

②确定三个量：根据反应物、生成物及变化量的三者关系代入未知数确定平衡体系中各物质的起始量、变化量、平衡量并按(1)中“模式”列表。

③解题设问题：明确了“始”、“变”、“平”三个量的具体数值，再根据相应关系求平衡时某成分的浓度、反应物转化率等，得出题目答案。

[活学活用]4．在密闭容器中，给一氧化碳和水蒸气的气体混合物加热，在催化剂存在下发生反应：CO(g)＋H 2O(g)CO 2(g)＋H 2(g)。

在500 ℃时，平衡常数K ＝9。

若反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.02 mol·L －1，则此条件下CO 的转化率为___ ________。

答案 75%解析 已知500 ℃时，K ＝9，起始时c (CO)＝c (H 2O)＝0.02 mol·L －1，设平衡时CO 2的浓度为x mol·L－1CO(g) ＋ H 2O(g)H 2(g)＋CO 2(g)0.02 0.02 0 00.02－x 0.02－x x xK ＝c (H 2)·c (CO 2)c (CO )·c (H 2O )＝x 2(0.02－x )(0.02－x )＝9，解得x ＝0.015所以，CO 的转化率＝0.015 mol·L －10.02 mol·L －1×100%＝75%。

1．下列关于某一化学反应的平衡常数的说法中，正确的是()A．与该反应的压强有关B．与反应的温度有关，还与反应本身有关C．与化学反应本身和温度有关，并且会受到起始浓度的影响D．只与化学反应本身有关，与其他任何条件无关的一个不变的常数答案 B解析K与反应温度有关，表达式与方程式的书写有关，但与起始浓度、压强无关。