2020-2021学年高三化学一轮复习知识点第24讲 化学平衡常数及转化率的计算

2020-2021学年高三化学一轮复习 第24讲 化学平衡常数及转化率的计算

【考情分析】

1.了解化学反应的方向与焓变和熵变的关系；能够利用焓变和熵变判断化学反应的方向。

2.了解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行相关计算。 【核心素养分析】

变化观念与平衡思想：能从化学平衡常数的角度分析化学反应，运用化学平衡常数解决问题。能多角度、动态地分析化学反应的转化率，运用化学反应原理解决实际问题。

证据推理与模型认知：知道可以通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系，建立模型。能运用模型解释化学平衡的移动，揭示现象的本质和规律。

科学探究与创新意识：具有可持续发展意识和绿色化学观念，能运用化学反应原理对与化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断。

【重点知识梳理】 知识点一 化学平衡常数 一、化学平衡常数的概念及应用 1．化学平衡常数

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

(1)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)

(计算K 利用的是物质的平衡浓度，而不

是任意时刻浓度，也不能用物质的量。固体和纯液体物质的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。

(2)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数，化学反应方向改变或化学计量数改变，化学平衡常数均发生改变。举例如下：

化学方程式

平衡常数 关系式

N 2(g)＋3H 2(g) 2NH 3(g)

K 1＝c 2(NH 3)

c (N 2)·c 3(H 2)

K 2＝K 1 K 3＝1K 1

12N 2(g)＋3

2H 2(g) NH 3(g)

K 2＝c (NH 3)

c 12(N 2)·c 32(H 2)

2NH 3(g)

N 2(g)＋3H 2(g)

K 3＝c (N 2)·c 3(H 2)c 2(NH 3)

3．注意事项

(1)K值越大，反应物的转化率越高，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)催化剂能加快化学反应速率，但对化学平衡常数无影响。

4．应用

(1)判断可逆反应进行的程度

K值大，说明反应进行的程度大，反应物的转化率高；K值小，说明反应进行的程度小，反应物的转化率低。

K＜10－510－5～105＞105

反应程度很难进行反应可逆反应可接近完全

(2)判断化学反应进行的方向

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：

Q＝c c(C)·c d(D)

c a(A)·c b(B)，称为浓度商。

Q＜K反应向正反应方向进行，v正＞v逆

Q＝K反应处于化学平衡状态，v正＝v逆

Q＞K反应向逆反应方向进行，v正＜v逆(3)判断可逆反应的热效应

二、平衡常数和转化率的相关计算

1．明确三个量——起始量、变化量、平衡量

N 2＋3H2催化剂

高温、高压

2NH3

起始量 1 3 0

变化量a b c

平衡量1－a3－b c

①反应物的平衡量＝起始量－转化量。

②生成物的平衡量＝起始量＋转化量。

③各物质变化浓度之比等于它们在化学方程式中化学计量数之比。变化浓度是联系化学方程式、平衡浓度、起始浓度、转化率、化学反应速率的桥梁。因此抓住变化浓度是解题的关键。

2．掌握四个公式 (1)反应物的转化率＝

n

转化n

起始×100%＝c 转化

c 起始

×100%。 (2)生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。产率＝实际产量

理论产量

×100%。

(3)平衡时混合物组分的百分含量＝平衡量

平衡时各物质的总量×100%。

(4)某组分的体积分数＝某组分的物质的量

混合气体总的物质的量×100%。

3．谨记一个答题模板 反应：m A(g)＋n B(g)

p C(g)＋q D(g)，令A 、B 起始物质的量分别为a mol 、b mol ，达到平衡后，A

的转化量为mx mol ，容器容积为V L ，则有以下关系：

m A(g)＋n B(g)

p C(g)＋q D(g)

起始/mol a b 0 0 转化/mol mx nx px qx 平衡/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：①K ＝⎝⎛⎭⎫px V p ·⎝⎛⎭

⎫qx V q ⎝⎛⎭⎫a －mx V m ·⎝⎛⎭

⎫b －nx V n

②c 平(A)＝a －mx V

mol·L －

1

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

na

④φ(A)＝a －mx

a ＋

b ＋(p ＋q －m －n )x ×100%

⑤

p 平p 始＝a ＋b ＋(p ＋q －m －n )x a ＋b

⑥ρ混＝a ·M (A)＋b ·M (B)V g·L －1[其中M (A)、M (B)分别为A 、B 的摩尔质量]

⑦平衡时体系的平均摩尔质量：