化学平衡教学设计3

第二章 化学反应速率和化学平衡

第三节 化学平衡（3）

主备教师： 课时：5课时

一、内容及其解析

本节课要学的内容包括化学平衡常数的含义及转化率，其核心内容是建立化学平衡的概念，理解它关键是理解化学平衡状态的定义。学生已经在必修2中学习过化学平衡的内容， 本节课的内容就是在其基础上的发展。由于它还与后续学习的电离平衡、水解平衡等有着密切的联系，并有承上启下的作用。教学重点是化学平衡常数的含义及转化率。解决重点的关键是利用数据，从中分析总结规律。

二、目标及其解析

1、目标定位

（1）理解化学平衡常数的含义；知道化学平衡常数的表达式及其表示的意义并能够利用化学平衡常数进行简单的计算。

（2）知道转化率的表达式，并能进行简单的计算。

2、目标解析

（1）化学平衡常数的含义：对于一般的可逆反应，表示化学反应限度的常数就是化学平衡常数。

化学平衡常数的表达式：对于一般的可逆反应：mA+ n B p C + q D 。其中m 、n 、p 、q 分别表示化学方程式中个反应物和生成物的化学计量数。当在一定温度下达到化学平衡时，这个反应的平衡常数可以表示为： k=n

m q

p B A D C ][][][][??， 平衡常数表示的意义：可以推断反应进行的程度。 K 很大，反应进行的程度很大，转化率大

K 居中，典型的可逆反应，改变条件反应的方向变化。

K ：很小，反应进行的程度小，转化率小

三、问题诊断分析

在本节课的教学中，学生可能遇到的问题是计算的能力相对弱，不能正确的计算平衡常数。在教学中，只有不断的强化、练习、，对计算能力进行培养，能对平衡常数、转化率做简单计算。

四、教学支持条件分析

本节课主要是计算，所以只计划使用板书。

五、教学过程设计

第一部分 自学

一、知识回顾：复习化学平衡相关内容

二、教材梳理：

（一）、化学平衡常数

1、定义：

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，这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数），用符号K 表示。

2、表达式：对于一般的可逆反应：mA(g)+nB(g)===pC(g)+qD(g) K=

3、意义：K 值越大，反应进行的程度越大，反应物的转化率越大。一般地，K>105时,该反应进行得就基本完全了。

4、影响因素：K 只受温度影响，与反应物和生成物的浓度无关。

三、学生发现问题及相互探讨

第二部分 本讲学习

问题一、什么是化学平衡常数？它代表什么意义？怎么来表示它？

设计意图：让学生理解化学平衡常数的含义；知道化学平衡常数的表达式及其表示的意义。

【问题1】什么是化学平衡常数？

答：对于一般的可逆反应，表示化学反应限度的常数就是化学平衡常数。

【问题2】化学平衡常数怎么来表示？

答：对于一般的可逆反应：mA+ n B p C + q D 。其中m 、n 、p 、q 分别表示化学方程式中个反应物和生成物的化学计量数。当在一定温度下达到化学平衡时，这个反应的平衡常数可以表示为： k=n

m q

p B A D C ][][][][??， 【问题3】化学平衡常数代表什么意义？

答：平衡常数表示的意义：可以推断反应进行的程度。 K 很大，反应进行的程度很大，转化率大

K 居中，典型的可逆反应，改变条件反应的方向变化。

K ：很小，反应进行的程度小，转化率

【说明】平衡常数的大小不随反应物或生成物的改变而改变，只随温度的改变而改变。

【例题1】1.对反应2N02(气) N 204(气)，在温度不变时2242]

[][NO O N =K 是个常数数；称为化学平衡常数，在弱电解质溶液中也是如此。欲使

2

242][][NO O N 比值增大，在温度不变时应采取

A.体积不变，增加N02物质的量

B.体积不变，增加N204物质的量

C.使体积缩小到原来的一半

D.使压强不变充入N2

【变式练习】已知可逆反应2NO(g)N 2(g)+O2(g)。该反应的平衡常数表达式为。若在某温度下达到平衡时c(N2)=0.05mol·L-1，C(O2)=0.05mol·L-1，c(NO)=0.00055mol·L-1该反应的平衡常数为_8.3*104____________。保持温度不变，将容器体积缩小一半，则平衡常数为___8.3*104_____；

【师生活动】1、教师引导学生解决问题，巡视了解学生对问题的解决情况2、学

生对问题先进行独立思考，再合作探究，最后小组推出代表发言，小组内其它同学可以补充，其它小组同学可以反驳质疑

问题二：书写平衡常数关系式的规则有哪些？

设计意图：让学生掌握书写平衡常数的关系式，并能进行计算。

1、如果反应中有固体和纯液体参加，它们的浓度不应写在平衡关系式中，因为它们的浓度是固定不变的，化学平衡关系式中只包括气态物质和溶液中各溶质的浓度。如：

CaCO3(s)≒CaO(s)+CO2(g) K=[CO2]

CO2(g)+H2(g)≒CO(g)+H2O(l) K=[CO]/([CO2][H2])

2、同一化学反应，可以用不同的化学反应式来表示，每个化学方程式都有自己的平衡常数关系式及相应的平衡常数。

例1 N2 (g) + 3 H2 (g)≒ 2NH3 (g) K1 = 1.60 ? 10 -5

1/2N2 (g) + 3/2 H2 (g) ≒ NH3 (g) K2 = 3.87 ? 10 -2

K1≠K2， K1 = K22

3、多重平衡规则

若干方程式相加(减)，则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积(商)

例2: 2NO (g) + O2 (g)≒ 2NO2 K1 2NO2 (g)≒ N2O4 K2 则 2NO (g) +O2(g)≒N2O4 (g) K = K1? K2

【变式训练】:

C (s) + CO2(g)≒ 2CO(g) K C (s) + H2O (g)≒ CO (g) + H2 (g) K1

CO (g) +H2O (g)≒ CO2 (g) + H2 (g) K2 则K = K1/K2

【师生活动】1、教师引导学生解决问题，巡视了解学生对问题的解决情况2、学

生对问题先进行独立思考，再合作探究，最后小组推出代表发言，小组内其它同学可以补充，其它小组同学可以反驳质疑

问题三：化学平衡常数的应用有哪些？

设计意图：让学生在掌握化学平衡常数的概念的基础上，进行学以致用。

1、判断反应进行的程度

K值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，正向反应进行的程度越大，即该反应进行的越完全，反应物转化率越大；反之，就越不完全，转化率越小。

2、判断反应的热效应

（1）若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应

（2）若升高温度，K 值越小，则正反应为放热反应。

3、判断平衡移动的方向

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

对于一般的可逆反应：mA+ n B

p C + q D 。在任意状态下，生成物的浓度和反应

物的浓度之间的关系用 Q=n m q

p B A D C ]

[][][][??表示，则： （1）当Qv 逆

（2）当Q=K 时，反应处于平衡状态，v 正=v 逆

（3）当Q>K 时，反应向正反应方向进行，v 正< v 逆

4、计算转化率

【特别提醒】：1、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

2、反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，由于其浓度可看做常数而不写入表达式

3、化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡状态下的浓度，不能用任意时刻下的浓度值。

【例题】《学乐时空》P34—例1

【变式训练】《学乐时空》P34—P35练1·练2

【师生活动】1、教师引导学生解决问题，巡视了解学生对问题的解决情况2、学生对问题先进行独立思考，再合作探究，最后小组推出代表发言，小组内其它同学可以补充，其它小组同学可以反驳质疑

问题四、什么是转化率？它是怎么表示的？

设计意图：让学生掌握转化率的概念和表示转化率，并能进行计算。

【问题1】什么是转化率？

答：一个可逆反应中，反应中已消耗的M 的量与反应开始时加入M 的量的比值就是转化率。

【问题2】怎样来表示转化率？

答：

反应中已消耗的M 的量

M 的转化率=

×100%

反应开始时加入M 的量

那么如果M 的转化率不再随时间而改变，也证明可逆反应已达到平衡状态。

【例题】对于一般的可逆反应mA+nB pC+qD ，在一定温度下达平衡时反应物及生成物 浓度满足下面关系：n

m q

p B A D C ][][][][??=K ，式中K 为常数，在密闭容器中给CO 和水蒸 气的混合物加热到800℃时，有下列平衡：CO+H 20C02+H 2且K=1，若用2molCO 和10molH 20(气)相互混合并加热到800℃，达平衡时CO 的转化率约为

A. 16.7％

B.50％

C.66.7％

D.83％

【变式练习】1.x 、y 、z 都是气体，反应前x 、y 的物质的量之比是1:2，在一定条件下可逆反应x+2y 2z 达到平衡时，测得反应物总的物质的量等于生成物总的物质的量，则平衡时x 的转化率

A.80％

B.20％

C.40％

D.60％

【师生活动】1、教师引导学生解决问题，巡视了解学生对问题的解决情况2、学生对问题先进行独立思考，再合作探究，最后小组推出代表发言，小组内其它同学可以补充，其它小组同学可以反驳质疑

六、课堂小结

（1）化学平衡常数的含义：对于一般的可逆反应，表示化学反应限度的常数就是化学平衡常数。

化学平衡常数的表达式：对于一般的可逆反应：mA+ n B p C + q D 。其中m 、n 、p 、q 分别表示化学方程式中个反应物和生成物的化学计量数。当在一定温度下达到化学平衡时，这个反应的平衡常数可以表示为： k=n m q

p B A D C ]

[][][][??， 平衡常数表示的意义：可以推断反应进行的程度。 K 很大，反应进行的程度很大，转化率大

K 居中，典型的可逆反应，改变条件反应的方向变化。

K ：很小，反应进行的程度小，转化率小

七、目标检测

1．对于某一已达化学水平衡状态的可逆反应，如果改变某种条件，结果使某生成物的浓度增大，则 （ ）

A ．平衡一定向正反应方向移动

B ．平衡一定向逆反应方向移动

C ．反应物的浓度相应减小

D ．平衡可能移动也可能不移动

2．在密闭容器中发生反应2SO 2+O 2 2SO 2(气)，起始时SO 2和O 2分别为20mol 和10mol ，

达到平衡时，SO 2的转化率为80%，若从SO 3开始进行反应，在相同的条件下，欲使平衡时各成分的体积分数与前者相同，则起始时SO 3的物质的量及SO 3的转化率分别为

A ．10mol 和10%

B ．20mol 和20%

C ．20mol 和40%

D ．30mol 和80%

3．对于任何一个平衡体系，采用以下措施，一定会平衡移动的是（ ）

A ．加入一种反应物

B ．升高温度

C ．对平衡体系增加压强

D ．使用催化剂

4．对于mA(气)+nB(气)pC(气)+qD(气)的平衡体系，当L 高温度时体系的平均分子量从

16.5变成16.9，则下列说法正确的是 （ ）

A．m+n>p+q，正反应是放热反应。B．m+n

C．m+n>p+q，正反应是吸热反应。D．m+n

5、将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：

①NH4I(s) NH3(g)＋HI(g)；

②2HI(g) H2(g)＋I2(g)达到平衡时，c(H2)＝0.5 mol·L－1，c(HI)＝4 mol·L－1，则此温度下反应①的平衡常数为( ) A．9 B．16 C．20 D．25

6、在2升的密闭容器中有2molSO2和一定量的氧气，发生反应，当反应进行到4min时，测得此时SO2为0.4mol，问在反应进行到2min时，密闭容器中SO2的物质的量是（）A 1.6mol B 1.2mol C 大于1.6mol D、小于1.2mol

7．在一个容积为VL的密闭容器中放入2LA（g）和1L B（g），在一定条件下发生下列反应3A(g)十B(g) nC(g)+2D(g) 达到平衡后，A物质的量浓度减小1/2，混合气体的平均摩尔质量增大1/8，则该反应的化学方程式中n的值是（）

A．1 B．2 C．3 D．4

根据以下叙述回答①和②题。

把0.6molX气体和0.4molY气体混合于2L容器中，使它们发生如下反应：

3X(g)+Y(g)=nZ(g)+2W(g)，5min末已生成0.2molW，若测知以Z浓度变化来表示的反应平均速率为0.01mol·L-1·min-1，则

①上述反应中Z气体的化学计量数n的值是（）

A．1 B．2 C．3 D．4

②上述反应在5min末时，已作用去的Y值占原来量的物质的量分数（）

A．20% B．25% C．33% D．50%

八、配餐作业

【A组】1．下列关于平衡常数K的说法中，正确的是()

①平衡常数K只与反应本身及温度有关②改变反应物浓度或生成物浓度都会改变平衡常数K③加入催化剂不改变平衡常数K④平衡常数K只与温度有关，与反应的本身及浓度、压强无关

A．①②B．②③C．③④D．①③

解析：平衡常数K是一个温度函数，只与反应本身及温度有关，催化剂不能改变化学平衡，故加入催化剂不改变平衡常数K。答案：D

2．(2014·经典习题选萃)一定条件下，固定容积的密闭容器中，

CO和H2反应生成甲醇：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。如

图是该反应在不同温度下CO的转化率随时间变化的曲线。下列

判断正确的是()

A．T1>T2B．该反应的ΔH>0

C．T1时的平衡常数K1>T2时的平衡常数K2D．T1时的平衡常数K1

解析：本题考查化学平衡知识的综合应用，考查考生结合图像分析问题的思维能力。难度中等。A 项，根据“先拐先平衡”可确定温度T 2>T 1；B 项，T 1到T 2为升温的过程，CO 的转化率降低，即该反应的ΔH <0；C 项、D 项，T 1平衡时生成物浓度大于T 2平衡时生成物浓度，即平衡常数K 1>K 2。答案：C

3．(2014·郑州检测)一定温度下，在容积为 2 L 的密闭容器中发生反应CO(g)＋H 2O(g)CO 2(g)＋H 2(g)，部分数据见下表(表中t 2>t 1)。 反应时间/min

0 t 1 t 2 n (CO)/mol

1.20 0.80 n (H 2O)/mol

0.60 0.20 n (CO 2)/mol

0 n (H 2)mol

下列说法正确的是A ．反应在t 1 min 内的平均速率为v (H 2)＝0.40t 1

mol·L －1·min －1 B ．平衡时CO 的转化率为66.67%

C ．该温度下反应的平衡常数为1

D ．其他条件不变，若起始时n (CO)＝0.60 mol ，n (H 2O)＝1.20 mol ，则平衡时n (CO 2)＝0.20 mol

解析：根据化学方程式可知在t 1 min 内生成0.40 mol H 2，因此在t 1 min 内的平均速率为

v (H 2)＝0.40 mol 2 L ×t 1 min

＝0.20t 1 mol·L －1·min －1，故A 错误。根据化学方程式可知t 1 min 、t 2 min 时均有n (CO)＝0.80 mol ，n (H 2O)＝0.20 mol ，n (CO 2)＝n (H 2)＝0.40 mol ，故表格中t 1 min 、t 2 min 时的数据均为平衡时的物质的量。据此可求出CO 平衡时转化率为0.4mol/1.2mol ×100%＝33.33%。故B 错误。由于该反应是一个反应前后气体体积不变的反应，将平衡时的物质的量代入平衡常数表达式，可计算出反应的平衡常数为1，C 正确。根据平衡常数值可计算出D 项中平衡时n (CO 2)＝0.40 mol ，故D 错误。答案：C 4．(2014·郑州二检)在温度T 1和T 2(已知T 2>T 1)下，X 2(g)和H 2反应生成HX 的平衡常数如下表：

化学方程式

K (T 1) K (T 2) F 2＋H 2

2HF 1.8×1036 1.9×1032 Cl 2＋H 2

2HCl 9.7×1012 4.2×1011 Br 2＋H 2

2HBr 5.6×107 9.3×106 I 2＋H 22HI 43 34 仅依据K ( )

A．X2与H2反应的剧烈程度逐渐减弱B．HX的稳定性逐渐减弱

C．HX的生成反应是放热反应D．在相同条件下，平衡时X2的转化率逐渐降低

解析：本题考查化学平衡和卤素原子的递变规律，意在考查考生分析问题的能力。由表中数据可知，对于同一反应，温度越高平衡常数越小，这说明升高温度平衡向逆反应方向移动，所以HX的生成反应是放热反应，C项正确；同一温度下，随着卤素原子序数的递增，K递减，说明反应正向进行的程度依次减小，平衡时X2的转化率逐渐降低，HX的稳定性逐渐减弱，B、D项正确；不能依据K的变化判断反应的剧烈程度，故A项错误。答案：A 5．(2014·龙岩一级达标学校联盟联考)1000 ℃时，FeO(s)＋H2Fe(s)＋H2O，K＝0.52。欲使容器中有1.0 mol FeO被还原，反应前容器中应充入a mol H2。则a的值最接近() A．1.0 B．2.0 C．3.0 D．4.0

解析：本题考查化学反应分析，涉及化学平衡常数、化学计算等知识，意在考查考生的分析能力与计算能力。1000 ℃时，水是气态。当容器中有1.0 mol FeO被还原时，有1.0 mol H2参与反应，生成1.0 mol H2O。设容器容积为V L，则平衡时c(H2O)＝1/V mol/L，c(H2)

＝(a－1)/V mol/L。K＝c(H2O)/c(H2)＝1/V

(a－1)/V

＝0.52，解得a≈2.9，C选项正确。答案：C 6．(2014·绵阳三诊)已知反应2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)

的平衡常数如表。按照相同的物质的量投料，测得CO在不同

温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。下列大小比较正

确的是()

平衡常数

温度/℃

500 700 800

K 2.50 0.34 0.15

A.v(a)>v(c)，v(b)＝v(d)

C．达到平衡所需时间：t(a)＝t(c)，t(b)>t(d)D．平均相对分子质量：M(a)＝M(c)，M(b)>M(d) 解析：本题考查了化学平衡知识，意在考查考生的理解能力和观察判断能力。由题给表格可知，随温度升高，平衡常数减小，所以此反应正向为放热反应。再由图像可知，压强一定，CO的平衡转化率α(T1)>α(T2)>α(T3)，所以T1K(c)，因为b、d点处于同一温度下，所以K(b)＝K(d)，A选项正确；c点的温度高于a点，所以c点速率大，b点压强大于d点，所以b点速率大，B选项错误；达到平衡所需时间c点比a点短，b点比d 点短，C选项错误；平均相对分子质量M(a)>M(c)，D选项错误。答案：A 【B组】7．(2014·东北三校联考)一定温度下，在容积为1 L的密闭容器中，存在如下关系：x H2O(g)(H2O)x(g)，反应物和生成物的物质的量随时间的变化关系如图。下列说法不正确的是()

A．x＝3

B ．该温度下，反应的平衡常数为0.125 L 2/mol 2

C ．平衡时混合气体的平均摩尔质量是33.3 g/mol

D ．t 1时刻，保持温度不变，再充入1 mol H 2O(g)，重新达到平衡时，c [(H 2O )x ]c (H 2O )

将增大 解析：本题以化学平衡图像为载体考查化学平衡的移动、化学平衡常数以及化学平衡的计算，意在考查考生的分析能力和判断能力。根据图像可得如下关系：

x H 2O(g)(H 2O)x (g)

起始 5 mol 0 mol

转化 3 mol 1 mol

平衡 2 mol 1 mol

化学方程式中的化学计量数之比等于参加反应各物质的物质的量之比，则x ＝3，A 项

正确；该温度下反应的平衡常数K ＝1 mol/L (2 mol/L )

3＝0.125 L 2/mol 2，B 项正确；平衡时混合气体的平均摩尔质量M ＝2 mol ×18 g/mol ＋1 mol ×54 g/mol 2 mol ＋1 mol

＝30 g/mol ，C 项错误；t 1时刻，保持温变不变，再充入1 mol 水蒸气，相当于增大压强，平衡右移，重新达到平衡时，c [(H 2O )x ]c (H 2O )

将增大，D 项正确。答案：C

8．(2014·试题调研)已知在25℃时，下列反应的平衡常数如下：

①N 2(g)＋O 2(g)

2NO(g) K 1＝1×10－30 ②2H 2(g)＋O 2(g)

2H 2O(g) K 2＝2×1081 ③2CO 2(g) 2CO(g)＋O 2(g) K ＝4×10－92

下列说法正确的是( )

A ．NO 分解反应NO(g)12N 2(g)＋12

O 2(g)的平衡常数为1×10－30 B ．根据K 2的值可以判断常温下H 2和O 2很容易反应生成H 2O

C ．常温下，NO 、H 2O 、CO 2三种物质分解放出O 2的倾向顺序为NO>H 2O>CO 2

D ．温度升高，上述三个反应的平衡常数均增大

解析：A 中此反应的平衡常数K ＝c 12(N 2)·c 12(O 2)c (NO )＝c (N 2)·c (O 2)c 2(NO )＝1K 1

＝1015；B 中K 2与反应条件无关，实际上常温下H 2和O 2不易反应；C 中通过分解方向的平衡常数大小分析分解放出O 2的倾向；D 中温度升高对三个反应的影响不同，则平衡常数变化不同。

9．(2014·经典习题选萃)一定温度下的可逆反应：A(s)＋2B(g) 2C(g)＋D(g) ΔH <0。现将1 mol A 和2 mol B 加入甲容器中，将4 mol C 和2 mol D 加入乙容器中，此时控制活塞P ，使乙的容积为甲的2倍，t 1时两容器内均达到平衡状态(如图1所示，隔板K

不能移动)。则下列说法正确的是()

A．保持温度和活塞位置不变，若在甲中再加入1 mol A和2 mol B，达到新的平衡后，甲中C的浓度是乙中C的浓度的2倍

B．保持活塞位置不变，升高温度，达到新的平衡后，甲、乙中B的体积分数均减小C．保持温度不变，移动活塞P，使乙的容积和甲相等，达到新的平衡后，乙中C的体积分数是甲中C的体积分数的2倍

D．保持温度和乙中的压强不变，t2时分别向甲、乙中加入等质量的氦气后，甲、乙中反应速率变化情况分别如图2和图3所示

解析：本题考查化学平衡，考查考生分析、推理能力。难度较大。

A项，保持温度和活塞位置不变，若在甲中再加入1 mol A和2 mol B。达到新的平衡相当于对乙平衡加压使容器体积变为原来的一半，加压时乙中平衡会向逆反应方向移动，因此可推知甲中C的浓度小于乙中C的浓度的2倍；B项，因正反应为放热反应，故保持活塞位置不变，升高温度，平衡向逆反应方向移动，达到新的平衡后。甲、乙中B的体积分数均增大；C项，甲、乙容器中的原平衡为等效平衡，因此保持温度不变，移动活塞P，使乙的容积和甲相等，乙中平衡向左移动，因此达到新的平衡后，乙中C的体积分数小于甲中C的体积分数的2倍；D项，充入氦气后，甲容器体积不变，平衡不移动，乙容器因体积增大，相当于减小压强，平衡向正反应方向移动，综上所述，D项叙述正确。答案：D 10．(2014·安徽皖南八校联考)相同温度下，在体积相等的三个恒容器闭容器中发生可逆反应：2NH3(g)N2(g)＋3H3(g)ΔH＝＋92.4 kJ/mol。

实验测得起始、平衡时的有关数据如下表：

容器编号起始时各物质物质的量/mol

平衡时反应中的能量变化NH3N2H2

① 2 0 0 吸收热量a kJ

②0 1 3 放出热量b kJ

③ 4 0 0 吸收热量c kJ

A．热量关系：a＝b B．①中的密度不再改变时说明反应已达到平衡状态

C．达平衡时H2的体积分数：①>③D．①②③反应的平衡常数：③>①>②

解析：若反应①中NH3的平衡转化率为50%，则a＝b，若反应①中NH3的平衡转化率小于50%，则ab，A选项错误；温度相

同，所以反应①、②、③的平衡常数相同，D 选择错误；反应③可以看成是在两个相同容器中相同条件下同时进行反应①，达平衡后，把这两个容器中的气体压缩到其中一个容器中，如果平衡不移动，氢气的体积分数应该与反应①相等，但是压强增大，平衡向逆反应方向移动，氢气的体积分数减小，所以达平衡时氢气的体积分数：①>③，C 选项正确；因为气体总质量始终不变，容器恒容，所以密度始终不变，不能用密度变化来衡量反应是否达到平衡状态，B 选项错误。答案：C

【C 组】11．(2014·试题调研)煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及热值等问题。已知：CO(g)＋H 2O(g)H 2(g)＋CO 2(g)的平衡常数随温度的变化如表所示： 温度/℃

400 500 800 平衡常数K

9.94 9 1 试回答下列问题：

(1)上述反应的化学平衡常数表达式为________________________。

(2)在800 ℃发生上述反应，以下表中物质的物质的量投入恒容反应器中，其中向正反应方向移动的有________(填“A”、“B”、“C”、“D”或“E”)。

n (CO) n (H 2O) n (H 2) n (CO 2) A

1 5

2

3 B 2 2 1 1 C

3 3 0 0 D

0.5 2 1 1 E 3 1 2 1

(3)22O(g)CO(g)＋H 2(g)的平衡常数为K 1；CO(g)＋H 2O(g)

H 2(g)＋CO 2(g)的平衡常数为K 2；则K 、K 1、

K 2之间的关系是____________。 (4)向V L 密闭容器中通入10 mol CO 和10 mol 水蒸气，在T ℃时达到平衡，然后快速通过碱石灰，将所得的混合气体燃烧，测得放出的热量为2842 kJ(已知CO 的燃烧热为283 kJ·mol －1，H 2的燃烧热为286 kJ·mol －

1)，则T ℃时的化学平衡常数K ＝________。

解析：(1)根据化学平衡常数表达式的书写规则，该反应的化学平衡常数表达式为(1)K ＝c (H 2)·c (CO 2)c (CO )·c (H 2O )

。 (2)A 项，Q c ＝2×31×5＝1.2>1，平衡左移；B 项，Q c ＝1×12×2＝14

<1，平衡右移；C 项，从正反应开始，平衡右移；D 项，Q c ＝1×10.5×2＝1，平衡不移动；E 项，Q c ＝2×13×1

<1，平衡右移。B 、C 、E 项符合题意。

(3)由题可知K ＝c 2(CO )c (CO 2)，K 1＝c (CO )·c (H 2)c (H 2O )，K 2＝c (H 2)·c (CO 2)c (CO )·c (H 2O )

，所以K ＝K 1K 2。

(4)设生成的H 2为x mol ，则剩余的CO 为(10－x ) mol ，故有286x ＋(10－x )×283＝2842，

则x ＝4，K ＝4V ·4V 6V ·6V

＝49。 答案：(1)K ＝c (H 2)·c (CO 2)c (CO )·c (H 2O

) (2)BCE

(3)K ＝K 1/K 2

(4)4/9

点评：化学平衡常数是高考考查的热点知识，考查的角度多种多样，如本题重点考查了化学平衡常数的表达式、应用以及几个化学平衡常数之间的关系等。对于化学平衡常数应注意以下几点：

(1)化学平衡常数的大小是可逆反应进行程度的标志，它能够表示可逆反应进行的程度。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和纯液体存在时，其浓度可看作“1”，不计入化学平衡常数表达式中。(4)化学平衡常数的应用：①可以利用浓度商与化学平衡常数的大小判断可逆反应是否达到平衡，判断化学平衡移动的方向。②利用K 可判断反应的热效应，若升高温度，K 增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K 减小，则正反应为放热反应。

12．(2014·新课标全国Ⅱ)在容积为1.00 L 的容器中，通入一定量的N 2O 4，发生反应N 2O 4(g)2NO 2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。回答下列问题：

(1)反应的ΔH ________0(填“大于”或“小于”)；100 ℃时，体系中各物质浓度随时间变化如图所示。在0～60 s 时段，反应速率v (N 2O 4)为________mol·L －1·s －

1；反应的平衡常数K 1为________。

(2)100 ℃时达平衡后，改变反应温度为T ，c (N 2O 4)以0.0020 mol·L －1·s －

1的平均速率降低，经10 s 又达到平衡。

①T ________100 ℃(填“大于”或“小于”)，判断理由是________________________。 ②列式计算温度T 时反应的平衡常数K 2________________________。

(3)温度T 时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半。平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动，判断理由是________________________。

解析：本题主要考查化学平衡知识。意在考查考生对基础知识的应用能力、计算能力以及分析判断能力。(1)由于NO2为红棕色气体，N2O4为无色气体，温度升高，混合气体的颜色加深，说明NO2气体浓度增大，即升温平衡向生成二氧化氮气体的方向移动，升高温度平衡向吸热反应的方向移动，所以该反应的正反应为吸热反应，即ΔH大于0；根据反应速率的定义可求出N2O4的反应速率；由题中图像可知平衡时NO2和N2O4的浓度，将数据代入平衡常数表达式计算即可。(2)①由题意，改变温度，N2O4的浓度减小，则是升高温度，T 大于100 ℃。②根据速率和时间，求出减少的N2O4的浓度为0.02 mol·L－1，则平衡时N2O4的浓度为0.020 mol·L－1，NO2为0.16 mol·L－1，由平衡常数表达式可得K2的值。(3)缩小体积，即增大压强，增大压强平衡向气体分子数减小的方向移动，所以平衡逆向移动。

答案：(1)大于0.00100.36 mol·L－1

(2)①大于反应正方向吸热，反应向吸热方向进行，故温度升高②平衡时，c(NO2)＝0.120 mol·L－1＋0.0020 mol·L－1·s－1×10 s×2＝0.16 mol·L－1，c(N2O4)＝0.040 mol·L－1－

0.0020 mol·L－1·s－1×10 s＝0.020 mol·L－1，K2＝(0.16 mol·L－1)2

0.020 mol·L－1

＝1.3 mol·L－1

(3)逆反应对气体分子数增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向移动

13．(2014·衡阳三次联考)实施以节约能源和减少废气排放为基本内容的节能减排政策，是应对全球气候问题、建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。化工行业的发展必须符合国家节能减排的总体要求。试运用所学知识，回答下列问题：

(1)已知某温度下某反应的化学平衡常数表达式为：K＝c(H2O)

c(CO)·c(H2)

，它所对应的化学反应为：________________________。

(2)已知在一定温度下，

①C(s)＋CO2(g)2CO(g)ΔH1＝a kJ/mol平衡常数K1；

②CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)ΔH2＝b kJ/mol平衡常数K2；

③C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)ΔH3平衡常数K3。

则K1、K2、K3之间的关系是________，ΔH3＝____________________(用含a、b的代数式表示)。

(3)煤化工通常通过研究不同温度下平衡常数以解决各种实际问题。已知等体积的一氧化碳和水蒸气进入反应器时，发生如下反应：CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)，该反应平衡常数随温度的变化如表所示：

温度/℃400 500 800

平衡常数K9.94 9 1

，若在500 ℃时进行，设起始时CO和H2O的起始浓度均为0.020 mol/L，在该条件下，CO的平衡转化率为________。

(4)在催化剂存在条件下反应：H2O(g)＋CO(g)CO2(g)＋H2(g)，CO转化率随蒸气添加量的压强比及温度变化关系如图所示：

对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(p B)代替物质的量浓度(c B)也可以表示平衡常数(记作K p)，则该反应的K p＝________，提高p[H2O(g)]/p(CO)比，则K p________(填“变大”、“变小”或“不变”)。实际上，在使用铁镁催化剂的工业流程中，一般采用400 ℃左右、p[H2O(g)]/p(CO)＝3～5。其原因可能是________。

解析：本题考查了盖斯定律、化学平衡常数的概念及计算等，意在考查考生运用所学知识分析、解决综合问题的能力。(1)根据化学平衡常数的定义，结合元素守恒可知还有一种生成物，为C，反应的化学方程式为CO(g)＋H2(g)H2O(g)＋C(s)。(2)将三个热化学方程式按顺序依次编号为①、②、③，根据盖斯定律，将①、②相加可得③，ΔH3＝ΔH1＋ΔH2＝(a＋b) kJ·mol－1。化学平衡常数K3＝K1·K2。(3)由表中数据看出，随温度升高，化学平衡常数减小，可知该反应为放热反应。设CO的平衡转化率为α，由“三段式”：

H2O(g)＋CO(g)CO2(g)＋H2(g) 起始(mol·L－1) 0.020 0.020 0 0

转化(mol·L－1) 0.020α0.020α0.020α0.020α

平衡(mol·L－1) 0.020－0.020α0.020－0.020α0.020α0.020α

则

0.020α×0.020α

(0.020－0.020α)×(0.020－0.020α)

＝9，解得α＝0.75。

(4)迁移化学平衡常数的定义，平衡时生成物各压强幂之积与反应物各压强幂之积的比可表示平衡常数，该平衡常数也只与温度有关。

答案：(1)CO(g)＋H2(g)H2O(g)＋C(s)

(2)K3＝K1·K2(a＋b)kJ/mol

(3)放热75%

(4)p(CO2)·p(H2)

p(H2O)·p(CO)

不变

该温度下催化剂活性较大；该压强比下，反应物转化率已经接近98% 九、教学反思