高三化学一轮复习 2.3.5化学平衡的计算教学案 苏教版

§3.2化学平衡（5化学平衡的计算）

【归纳与整理】

一、化学平衡常数------平衡混合物中各组分的物质的量浓度之间的限制关系

1．概念

在一定温度下，当一个可逆反应达到时，生成物与反应物的比值是一个常数，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

表示。

2．表达式

对于可逆反应在一定温度条件下达到平衡时：

K=

3．平衡浓度

只写浓度可变的溶液相和气相，纯固态和纯液态物质不写入（浓度视为1）：

CaCO32(g) K

Cr2O72 －( aq ) + H2 4 2 －( aq ) + 2 H+ ( aq ) K

4．K的意义

平衡常数是表明化学反应在一定条件下进行的最大程度（即反应限度）的特征值，一般可认为，K越大，表示化学反应达到平衡时生成物浓度对反应物浓度的比值越大，也就是反应进行的程度越大；反之，K越小，表示反应进行的程度越小。

一般地说，K＞K 时，该反应进行得就基本完全了。

F2 + H2×1095

Cl2 + H2×1033

Br2 + H2×1019

I2 + H2×102

5．影响K的因素

?放热反应,温度升高,平衡常数______________(“变大”、“变小”)

?吸热反应,温度升高,平衡常数______________(“变大”、“变小”)

6．平衡常数K的表达

（1）化学计量数扩大 2 倍， K

N2 + 3 H2 3 K=

1/2 N2 + 3/2 H23 K=

（2）互逆反应，其平衡常数

2NO2O4 K=

N2O2 K=

（3）反应方程式相加 ( 减 )，平衡常数相

NH43 + HI ①K1=

2 + I2 ②K2=

2NH43 + I2 + H2 ③K3=

（4）用实际参加反应的粒子进行表达

Cl2 + H2+ + Cl- + HClO K=

7．平衡常数K的应用

（1）判断可逆反应进行的限度

（2）判断一个可逆反应是否达到平衡

若用起始时各物质浓度幂之积的比值（用Q表示）与K比较，可判断可逆反应进行的方向。

当Q=K时，可逆反应；

当Q>K时，可逆反应；

当Q

二、平衡转化率

某个指定反应物的转化率=

三、化学平衡计算

化学平衡计算三步曲

n起始/mol a b c d

n变化/mol mx nx px qx

n平衡/mol a-mx b-nx c+px d+qx

【例1】已知在800K时，反应：

CO(g) + H22(g) + CO2(g)

若起始浓度c(CO) = 2mol?L-1，c(H2O) = 3mol?L-1，则反应达平衡时，CO转化成CO2的转化率为60%，如果将H2O的起始浓度加大为6 mol?L-1，试求此时CO转化为CO2的转化率。

【基本练习】

?转化率有关的计算

1．将1mol气体A和3mol气体B在一定条件下发生反应：A(g) + （△H<0）。

达到平衡时，B 的转化率为50%，则A 的转化率为

A ． 25%

B ． 30%

C ． 40%

D ． 50% 2．将2mol 气体A 和3mol 气体B 在一定条件下发生反应：A(g)+3B(g) 2C(g) （△H<0）。达到平衡时，B 的转化率为50%，则A 的转化率为

A ． 25%

B ． 30%

C ． 40%

D ． 50%

3．在一定条件下进行的合成氨反应，当反应达到平衡时，实验测得N 2的转化率为25%，而H 2

的转化率为37.5%。则起始时N 2和H 2的物质的量之比为：

A ． 1∶1

B ． 1∶2

C ． 1∶3

D ． 2∶1 4．在一定温度下，在密闭容器中使NO 2分解，2NO 2 2NO + O 2，反应达到平衡时，容器

内压强为原来的1.4倍，则NO 2的分解率为

A ．20%

B ．40%

C ．50%

D ．80%

5．在一密闭容器中，用等物质的量的A 和B 发生如下反应：A(g)+ 2B(g) 2C(g)，反应达到平衡时，若混和气体中A 和B 的物质的量之和与C 的物质的量相等。则这时A 的转化率为

A ．40%

B ．50%

C ．60%

D ．70% 6．X 、Y 、Z 为三种气体，把a mol X 和 b mol Y 充入一密闭容器中，发生反应：X + 2Y 2Z ，达到平衡时，若它们的物质的量满足n （X ）+ n （Y ）= n （Z ），则Y 的转化率为 A ．%1005

b a ×+ B ．%)(100b

5b a 2×+ C ．%)(1005b a 2×+ D ．%100a

5b a ×+

7．如右下图所示两个等体积的容器，A 为恒压容器，B 为恒容容器。在相同温度下，分别将1 mol N 2 和3 mol H 2 混合气体充入A 、B 容器中，发生如下反应： N 2(g)+3 H 2 (g) 2NH 3 (g)； △H =-92.4 kJ/mol 。 保持温度不变，A 、B 容器中的反应均达到平衡状态。平衡时，A 容器中气体体积为起始时的4/5，平衡状态记为P 。 试回答下列问题：

(1) 平衡时A 容器中NH 3 的体积分数是 。若要使B 容器中NH 3 的体积分数与 A 容器中相同，可采取的措施是 。

(2) 若保持温度不变，向B 容器中补加c mol NH 3 ，再次达到平衡时，A 、B 两容器中压强恰好相等，则c= 。

(3)若保持温度不变，开始时向容器A 中加入a mol N 2 、b mol H 2和c mol NH 3 ，要使反应向逆反应方向进行，且达到平衡后各气体的物质的量与原A 平衡状态P 相同，则起始时，c 的取值范围是 。

(4)若保持温度不变，开始时向容器B 中加入a mol N 2 、b mol H 2 和 1 mol NH 3 ，平衡时，测得放出的热量为23.1 kJ ，NH 3 的体积分数与A 容器平衡状态P 相同，则a + b 的值是 。

? 化学平衡常数有关的计算

1．在某一容积为2L 的密闭容器内，加入0.8mol 的H 2和0.6mol 的I 2，在一定的条件下发生如下反应：H 2(g)＋I 2(g) 2HI(g)；△H<0。反应中各物质的浓度随时间变化情况如图1： （1）该反应的化学平衡常数表达式为 ；

（2）根据图1数据，反应开始至达到平衡时，平均速率v(HI)为；

（3）反应达到平衡后，第8分钟时：

①若升高温度，化学平衡常数K （填写增大、减小或不变）HI浓度的变

化正确；（用图2中a～c的编号回答）

②若加入I2，H2浓度的变化正确的是。（用图2中d～f的编号回答）

（4）反应达到平衡后，第8分钟时，若反容器的容积扩大一倍，请在图3中画出8分钟后HI浓度的变化情况。

2．在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2（g）+ H2（g）CO（g）+H2O（g），其化

t℃700 800 830 1000 1200

K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6

（1）该反应的化学平衡常数表达式为K=

（2）该反应△H 0

（3）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是

A．容器内压强不变 B．混合气体中c（CO）不变

C．v正（H2）=v逆（H2O） D．c（CO2）=c（CO）

（4）某温度下，平衡浓度符合下式：c（CO2）c（H2）=c（CO）c（H2O），此时t= ℃3．(2020·广东省茂名·二模)反应Fe（s）+CO2（g）FeO（s）+CO（g）的平衡常数为K1；反应Fe（s）+H2O（g）FeO（s）+H2（g）的平衡常数为K2。在不同温度时K1、K2的值

温度（绝对温度）K1 K2

973 1.47 2.38

1173 2.15 1.67

（1）推导反应CO2（气）+H2（气）CO（气）+H2O（气）的平衡常数K与K1、K2的关系式：。

（2）计算K值：温度为973开时K= ；1173开时：K= 。通过K值的计算（1）反应是反应（填“吸热”或“放热”）。

（3）在一体积为10L的密闭容器中，加入一定量的CO2和H2O（气），在1173开时发生反应并记录前5min的浓度，第6min时改变了反应的条件。各物质的浓度变化如下表：时间/min CO2H2O CO H2

0 0.2000 0.3000 0 0

2 0.1740 0.2740 0.0260 0.0260

3 c1c2 c3 c3

4 c1 c2 c3

5 0.0727 0.1727 0.1273 0.1273

6 0.0350 0.1350 0.1650

表示的该化学反应的速率是： 。②在3~4min 之间，反应处于 状态（填“平衡”或“非平衡”）。

③第6min 时，平衡向 方向移动，可能的原因是 。 4．(2020·山东省泰安市·期末)合成氨工业对化学工业和国防工业具有重要意义，对我国实

现农业现代化起着重要作用。根据已学知识回答下列问题：

已知N 2 (g) + 3H 2 (g) 2NH 3(g) △H =－92.4kJ·mol －1

（1）合成氨工业采取的下列措施不可．．用平衡移动原理解释的是 （填序号）； A ．采用较高压强（20MPa ~50MPa ） B ．采用500℃的高温 C ．用铁触媒作催化剂

D ．将生成的氨液化并及时从体系中分离出来 （2）合成氨工业中采用了较高压强（20MPa ~50MPa ），而没有采用100MPa 或者更大压强，

试解释没有这么做的理由 ；

（3）在容积均为2L （容器体积不可变）的甲、乙两个容器中，分别加入2molN 2、6molH 2

和1molN 2、3molH 2，在相同温度、催化剂下使其反应。最终达到平衡后，两容器N 2转化率分别为α甲、α乙，则甲容器中平衡常数表达式为 （用含α甲的代数式表示），此时α甲 α乙（填“＞”、“＜”“＝”）。

5．(2020·上海市·调研)

甲烷蒸气转化反应为：CH 4(g)+H 2O(g) CO(g)+3H 2(g),工业上可利用此反应生产合成氨原料气H 2。

已知温度、压强和水碳比[

)

()

(42CH n O H n ]对甲烷蒸汽转化反应的影响如下图：

图1（水碳比为3） 图2（水碳比为3） 图3（800℃）

（1）该反应平衡常数K 表达式为________________________。

（2）升高温度，平衡常数K__________（选填“增大”、“减小”或“不变”，下同），降低

反应的水碳比，平衡常数K__________。

（3）图2中，两条曲线所示温度的关系是：t 1_____t 2（选填>、=或<）；在图3中画出压强为

2 MPa 时，CH 4平衡含量与水碳比之间关系曲线。

（4）工业生产中使用镍作催化剂。但要求原料中含硫量小于5×10-7

%，其目的是____________________________。

参考答案: 1【解析】D 2【解析】A 3【解析】B 4【解析】D

5【解析】A 6【解析】B

15【解答】(1)25% 增加N 2、H 2或降低温度 (2) 0.5

(3) 0.8

（1）K = c 2

(HI)

c(H 2)·c (I 2)

（2）0.167mol/L·min （3）① 减小

c

② f （4）见右图

2【解析】 3【解答】（1）K=K 1/K 2 （2）0.62；1.29；吸热

（3）①ｖ（CO ）=0.0130mol·L -1·nin -1

②平衡

③右或正反应；升高温度（或减少了H 2的浓度） 4【解答】（1）B 、C

（2）压强越大，消耗的动力越大，对设备的要求越高，而总体经济效益提高不大 （3）4

2)

1(274甲甲

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