高考化学一轮复习 第七章 第3讲 化学平衡常数、化学反应进行的方向教案(含解析)

第3讲 化学平衡常数、化学反应进行的方向[考纲要求] 1.理解化学平衡常数的含义并能进行简单计算。

2.了解化学反应的方向与化学反应的焓变与熵变的关系。

3.掌握化学反应在一定条件下能否自发进行的判断依据，能够利用化学反应的焓变和熵变判断化学反应的方向。

考点一 化学平衡常数1．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，用符号K 表示。

2．表达式对于反应m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)，K ＝c p (C )·c q (D )c m (A )·c n (B )(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。

3．意义(1)K 值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。

(2)K 只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。

(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。

深度思考 1．对于N 2＋3H 22NH 3 K 12NH 3N 2＋3H 2 K 2试分别写出平衡常数表达式，并判断其关系________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

答案 K 1＝c 2(NH 3)c (N 2)·c 3(H 2)K 2＝c 3(H 2)·c (N 2)c 2(NH 3)K 1＝1K 22．试写出下面可逆反应的平衡常数表达式： C(s)＋H 2O(g)CO(g)＋H 2(g)K ＝________________________________________________________________________。

答案 K ＝c (CO )·c (H 2)c (H 2O )3．化学平衡常数只受温度的影响，温度升高，化学平衡常数是增大还是减小？答案 温度升高化学平衡常数的变化要视反应而定，若正反应是吸热反应，则温度升高K 值增大，反之则减小。

4．对于一个可逆反应，化学计量数扩大或缩小，化学平衡常数表达式是否改变？是什么关系？转化率是否相同？试举例说明。

答案 对于一个可逆反应，化学计量数不一样，化学平衡常数表达式也就不一样，但对应物质的转化率相同。

例如： (1)a A(g)＋b B(g)c C(g) K 1＝c c (C )c a (A )·c b (B )(2)na A(g)＋nb B(g)nc C(g)K 2＝c nc (C )c na (A )·c nb (B )＝K n 1或K 1＝nK 2 无论(1)还是(2)，A 或B 的转化率是相同的。

5．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×” (1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度( ) (2)催化剂能改变化学反应速率，也能改变平衡常数 ( ) (3)平衡常数发生变化，化学平衡不一定发生移动 ( ) (4)化学平衡发生移动，平衡常数不一定发生变化( )答案 (1)× (2)× (3)× (4)√题组一 化学平衡常数及其影响因素1．温度为T ℃时，在体积为10 L 的真空容器中通入1.00 mol 氢气和1.00 mol 碘蒸气，20 min 后，反应达到平衡，此时测得碘蒸气的浓度为0.020 mol·L －1。

涉及的反应可以用下面的两个化学方程式表示： ①H 2(g)＋I 2(g)2HI(g) ②2H 2(g)＋2I 2(g)4HI(g) 下列说法正确的是( )A ．反应速率用HI 表示时，v (HI)＝0.008 mol·L －1·min －1B ．两个化学方程式的意义相同，但其平衡常数表达式不同，不过计算所得数值相同C ．氢气在两个反应方程式中的转化率不同D ．第二个反应中，增大压强平衡向生成HI 的方向移动 答案 A解析 H 2(g)＋I 2(g)2HI(g)初始浓度(mol·L －1) 0.100 0.100 0平衡浓度(mol·L －1) 0.020 0.020 0.160转化浓度(mol·L －1) 0.080 0.080 0.160所以，v (HI)＝0.160 mol·L －1÷20 min ＝0.008 mol·L －1·min －1，A 正确；K ①＝c 2(HI )c (H 2)·c (I 2)＝64，而K ②＝c 4(HI )c 2(H 2)·c 2(I 2)＝K 2①＝642＝4 096，故选项B 错；两个化学方程式表示的是一个反应，反应达到平衡时，氢气的浓度相同，故其转化率相同，C 错；两个反应相同，只是表达形式不同，压强的改变对平衡的移动没有影响，D 错。

2．已知反应①：CO(g)＋CuO(s)CO 2(g)＋Cu(s)和反应②：H 2(g)＋CuO(s)Cu(s)＋H 2O(g)在相同的某温度下的平衡常数分别为K 1和K 2，该温度下反应③：CO(g)＋H 2O(g)CO 2(g)＋H 2(g)的平衡常数为K 。

则下列说法正确的是( )A ．反应①的平衡常数K 1＝c (CO 2)·c (Cu )c (CO )·c (CuO )B ．反应③的平衡常数K ＝K 1K 2C ．对于反应③，恒容时，温度升高，H 2浓度减小，则该反应的焓变为正值D ．对于反应③，恒温恒容下，增大压强，H 2浓度一定减小 答案 B解析 在书写平衡常数表达式时，纯固体不能表示在平衡常数表达式中，A 错误；由于反应③＝反应①－反应②，因此平衡常数K ＝K 1K 2，B 正确；反应③中，温度升高，H 2浓度减小，则平衡左移，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，因此ΔH <0，C 错误；对于反应③，在恒温恒容下，增大压强，如充入惰性气体，则平衡不移动，H 2的浓度不变，D 错误。

题组二 化学平衡常数及其应用3．在体积为1 L 的密闭容器中，进行如下化学反应：CO 2(g)＋H 2(g)CO(g)＋H 2O(g)，化学平衡常数K回答下列问题：(1)升高温度，化学平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。

(2)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是________。

A ．c (CO 2)＝c (CO)B ．K 不变C ．容器中的压强不变D ．v 正(H 2)＝v 正(CO 2)E ．c (H 2)保持不变(3)若某温度下，平衡浓度符合下列关系：c (CO 2)·c (H 2)＝c (CO)·c (H 2O)，此时的温度为__________；在此温度下，若该容器中含有1 mol CO 2、1.2 mol H 2、0.75 mol CO 、1.5 molH 2O ，则此时反应所处的状态为__________(填“向正反应方向进行中”、“向逆反应方向进行中”或“平衡状态”)。

答案 (1)正反应 (2)E (3)850 ℃ 向正反应方向进行中解析 (1)由表格数据可得，随着温度升高，平衡常数增大，说明化学平衡向正反应方向移动；(2)A 项，达到平衡时c (CO 2)不一定等于c (CO)，反之相等时也不一定处于平衡状态；B 项，温度不变K 不变，不正确；C 项，此反应不论是否平衡，压强均不改变，故不正确；D 项，v 正(CO 2)与v 正(H 2)表示的反应方向一致，故不能判断是否达到平衡；E 项，达到平衡时，各种反应物、生成物的浓度保持不变。

(3)由c (CO 2)·c (H 2)＝c (CO)·c (H 2O)，则计算出K ＝1.0，即此时温度为850 ℃，此温度下c (CO )·c (H 2O )c (CO 2)·c (H 2)＝0.75×1.51×1.2＝0.94<1.0，故反应向正反应方向进行中。

借助平衡常数可以判断一个化 学反应是否达到化学平衡状态对于可逆反应a A(g)＋b B(g)c C(g)＋d D(g)，在一定温度下的任意时刻，反应物与生成物浓度有如下关系：c c (C )·cd (D )c a (A )·c b (B )＝Q ，称为浓度商。

Q ⎩⎪⎨⎪⎧<K 反应向正反应方向进行，v 正>v 逆＝K 反应处于化学平衡状态，v 正＝v 逆>K 反应向逆反应方向进行，v 正<v 逆考点二 有关化学平衡的计算1．分析三个量：即起始量、变化量、平衡量。

2．明确三个关系：(1)对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。

(2)对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。

(3)各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。

3．计算方法：三段式法化学平衡计算模式：对以下反应：m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)，令A 、B 起始物质的量(mol)分别为a 、b ，达到平衡后，A 的消耗量为mx ，容器容积为V L 。

m A(g) ＋ n B(g)p C(g)＋q D(g) 起始(mol) a b 0 0 变化(mol)mxnxpxqx 平衡(mol)a －mxb －nx pxqx则有：(1)K ＝(px V )p ·(qx V)q (a －mx V )m ·(b －nx V )n(2)c 平(A)＝a －mx V (mol·L －1)。

(3)α(A)平＝mx a ×100%，α(A)∶α(B)＝mx a ∶nx b ＝mbna。

(4)φ(A)＝a －mxa ＋b ＋(p ＋q －m －n )x ×100%。

(5)p (平)p (始)＝a ＋b ＋(p ＋q －m －n )x a ＋b。

(6)ρ(混)＝a ·M (A )＋b ·M (B )V(g·L －1)。

(7)M ＝a ·M (A )＋b ·M (B )a ＋b ＋(p ＋q －m －n )x(g·mol －1)。

题组一 有关转化率的计算及判断 1．已知可逆反应：M(g)＋N(g)P(g)＋Q(g) ΔH >0，请回答下列问题：(1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为c (M)＝1 mol·L －1，c (N)＝2.4 mol·L －1；达到平衡后，M 的转化率为60%，此时N 的转化率为________；(2)若反应温度升高，M 的转化率________(填“增大”、“减小”或“不变”)； (3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为c (M)＝4 mol·L －1，c (N)＝a mol·L －1；达到平衡后，c (P)＝2 mol·L －1，a ＝________；(4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为c (M)＝c (N)＝b mol·L －1，达到平衡后，M 的转化率为________。