高三化学第七章第三节化学平衡常数化学反应进行的方向学案新人教版

高三化学第七章第三节化学平衡常数化学反应进行的方向学案

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1．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，称为化学平衡常数(简称平衡常数)，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

(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)。

②K值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。

(3)实例

化学方程式平衡常数关系式

N2(g)＋3H2(g)

2NH3(g)

K1＝

c2NH3

c N2·c3H2

K2＝K1(或

K

1

2

1)

K3＝

1

K1 1

2

N2(g)＋

3

2

H2(g)

NH3(g)

K2＝

c NH3

c

1

2N

2·

c

2

3H

2

2NH3(g)

N2(g)＋3H2(g)

K3＝

c N2·c3H2

c2NH3

(5)K值与可逆反应进行程度的关系

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.

对于上例反应中A(g)的平衡转化率可表示为α(A)＝

c平A

c0A

×100%[c0(A)代表A的初始浓度，c平(A)代表A的平衡浓度]。

[小题练微点]

1．判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)平衡常数表达式中，物质的浓度可以是任一时刻的浓度( )

(2)可逆反应2A(s)＋B(g) 2C(g)＋3D(g)的平衡常数为K ＝c 2C ·c 3D

c 2

A ·c B

( )

(3)化学平衡发生移动，平衡常数一定改变( ) (4)对于反应2SO 2(g)＋O 2(g)

2SO 3(g)，升高温度，K 值减小，则ΔH <0( )

(5)平衡常数大的可逆反应的反应物的转化率一定大( ) 答案：(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× 2．已知反应A(g)＋3B(g)

3C(g)在一定温度下达到平衡，该反应的平衡常数表达式

为____________。若各物质的平衡浓度分别为c (A)＝2.0 mol·L －1

、c (B)＝2.0 mol·L －1

、

c (C)＝1.0 mol·L －1，则K ＝________。

答案：K ＝c 3C

c A ·c 3B

0.062 5

[学霸微提醒]

(1)K 只受温度的影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。

(2)计算平衡常数利用的是物质的平衡浓度，而不是任意时刻浓度，一般不能用物质的量代替浓度。

(3)催化剂能加快化学反应速率，但对化学平衡无影响，也不会改变平衡常数的大小。 (4)化学反应方向改变或化学计量数改变，平衡常数均发生改变。

平衡常数、转化率的有关计算

25 ℃时N 2O 5(g)分解反应：

其中NO 2二聚为N 2O 4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p 随时间t 的变化如表所示[t ＝∞时，N 2O 5(g)完全分解]：

t /min 0 40 80 160 260 1 300 1 700 ∞ p /kPa

35.8

40.3

42.5

45.9

49.2

61.2

62.3

63.1

242p p 常数，计算结果保留1位小数)。

解析：时间无限长时N 2O 5完全分解，故由2N 2O 5(g)===4NO 2(g)＋O 2(g)知，此时生成的p NO 2

＝2p N 2O 5＝2×35.8 kPa＝71.6 kPa ，p O 2＝0.5×35.8 kPa＝17.9 kPa 。由题意知，平衡时体系的总压强为63.1 kPa ，则平衡体系中NO 2、N 2O 4的压强和为63.1 kPa －17.9 kPa ＝45.2 kPa ，

设N 2O 4的压强为x kPa ，则

N 2O 4(g)

2NO 2(g)

初始压强/kPa 0 71.6 转化压强/kPa x 2x 平衡压强/kPa x 71.6－2x

则x ＋(71.6－2x )＝45.2，解得x ＝26.4,71.6 kPa －26.4 kPa×2＝18.8 kPa ，K p ＝

p 2NO 2p N 2O 4＝

18.8 kPa

2

26.4 kPa

≈13.4 kPa。

答案：13.4

2．(2018·全国卷Ⅱ节选)CH 4—CO 2催化重整反应为CH 4(g)＋CO 2(g)===2CO(g)＋2H 2(g)。某温度下，在体积为2 L 的容器中加入2 mol CH 4、1 mol CO 2 以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO 2的转化率是50%，其平衡常数为________mol 2

·L －2

。

解析： CH 4(g)＋CO 2(g)===2CO(g)＋2H 2(g) 起始/(mol·L －1

) 1 0.5 0 0 转化/(mol·L －1) 0.25 0.25 0.5 0.5 平衡/(mol·L －1) 0.75 0.25 0.5 0.5

K ＝c 2CO ·c 2H 2

c CH 4·c CO 2

＝0.5 mol·L －1

2

×0.5 mol·L －1

2

0.75 mol·L －1×0.25 mol·L －1

＝13

mol 2·L －2

。 答案：13

3．(2018·全国卷Ⅲ节选)对于反应2SiHCl 3(g)===SiH 2Cl 2(g)＋SiCl 4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K 和343 K 时SiHCl 3的转化率随时间变化的结果如图所示。

(1)343 K 时反应的平衡转化率α＝________%。平衡常数K 343 K ＝________(保留2位小数)。

(2)在343 K 下：要提高SiHCl 3转化率，可采取的措施是________________；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有________________、________________。