高考化学大一轮复习讲义(知识梳理+基础验收+明确考向)第七章 第三节 化学平衡常数化学反应进行的方向

第三节化学平衡常数化学反应进行的方向1.理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。

(高频)2.了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。

(中频)3.了解化学反应进行方向的判断方法。

化学平衡常数以m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)为例1．表达式：K＝c p（C）·c q（D）c（A）·c（B）。

2．影响因素K仅与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。

3．意义4．注意事项(1)反应物或生成物中有固体和液态水存在时，由于其浓度可看做“常数”而不代入公式。

(2)化学平衡常数是指某一具体反应方程式的平衡常数。

若反应方向改变，则平衡常数改变。

若方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变，但意义不变。

化学反应进行的方向1．自发过程(1)含义：在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。

(2)特点：①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。

②在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。

2．化学反应方向的判据3．复合判据——自由能ΔG断据ΔG＝ΔH－TΔS(1)当ΔH<0，ΔS>0时反应自发进行。

(2)当ΔH>0，ΔS<0时反应不自发进行。

(3)当ΔH>0，ΔS>0时，高温下可能自发进行。

(4)当ΔH<0，ΔS<0时，低温下可能自发进行。

1．易误诊断(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)的平衡常数表达式为K＝c（CO）·c（H2）()c（C）·c（H2O）(2)对于N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)达到平衡，在温度不变、容积不变的密闭容器中充入N2，化学平衡常数不变()(3)化学平衡移动，化学平衡常数一定改变()(4)对某一可逆反应，升高温度则化学平衡常数一定变大()(5)增大反应物的浓度，平衡正向移动，化学平衡常数增大()(6)化学平衡常数和转化率都能体现反应进行的程度()(7)焓变和熵变都可以独立的作为判断化学反应进行的方向的判据()(8)ΔH<0的反应一定能自发进行()(9)相同温度下，可逆反应的两方向平衡常数互为倒数()【答案】(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×(6)√(7)×(8)×(9)√2．(选修4P32T2，改编)已知反应A(g)＋3B(g)2C(g)在一定温度下达到平衡，各物质的平衡浓度分别为c(A)＝2.0 mol/L、c(B)＝2.0 mol/L、c(C)＝1.0 mol/L。

则(1)该反应的平衡常数表达式为________。

(2)该反应的平衡常数的值为________。

(3)若某时刻各物质的浓度分别为c(A)＝3.0 mol/L，c(B)＝2.0 mol/L，c(C)＝2.0 mol/L，则该时刻v正_____v逆(填“＞”、“＝”或“＜”)。

【答案】(1)K＝c2（C）c（A）·c3（B）(2)116(3)＜3．在一定温度下将3 mol CO2和2 mol H2混合于2 L的密闭容器中，发生如下反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)。

(1)该反应的化学平衡常数表达式K＝___________________。

(2)已知在700 ℃时，该反应的平衡常数K1＝0.6，则该温度下反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常数K2＝________，反应12CO2(g)＋12H2(g)12CO(g)＋12H2O(g)的平衡常数K3＝________。

(3)已知在1 000 ℃时，该反应的平衡常数K4＝1.0，则该反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。

【答案】(1)c（CO）·c（H2O）c（H2）·c（CO2）(2)1.670.77(3)吸热平衡常数的一个表达式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 ）影响K 的一个因素：温度用K 与Q c 判断反应方向3个方面⎩⎨⎧Q c ＝K 体系处于平衡状态，v正＝v 逆Q c <K 反应正向进行，v 正>v逆Q c >K 反应逆向进行，v 正<v 逆判断反应进行方向的三个判据(1)ΔH <0 (2)ΔS >0 (3)ΔG <0化学平衡常数的应用与计算1.化学平衡常数的应用(1)判断反应进行的程度：化学平衡常数能够表示可逆反应进行的程度。

一个反应的K 值越大，表明平衡时生成物的浓度越大，反应物的浓度越小，反应物的转化率也越大。

一般地说，当K >105时，就认为反应基本进行完全了，当K <10－5时，认为反应很难进行。

(2)判断化学反应进行的方向：对于化学反应a A(g)＋b B(g)c C(g)＋d D(g)的任意状态，浓度商：Q c ＝c c （C ）·c d （D ）c a （A ）·c b （B ），有： ⎩⎨⎧Q c <K ：反应向正反应方向进行，v （正）>v （逆）Q c ＝K ：反应处于化学平衡状态，v （正）＝v （逆）Q c >K ：反应向逆反应方向进行，v （正）<v （逆）(3)判断反应的热效应：2．有关计算(1)利用平衡浓度计算平衡常数K ；(2)利用K 计算平衡浓度和转化率；(3)利用K 判断某一时刻是否为平衡状态或v 正、v 逆的大小关系等。

化学平衡常数理解应注意的问题(1)与化学方程式书写形式的关系：对于同一可逆反应，正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数，即K正＝1K逆。

若化学方程式中的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会发生改变。

如化学计量数扩大1倍，则K＝K20。

(2)与物质状态的关系：由于固体或纯液体的浓度视为常数，所以在平衡常数表达式中不再写出。

①稀溶液中进行的反应，如有水参加，由于水的浓度视为常数而不必出现在表达式中。

②非水溶液中进行的反应，若有水参加或生成，则应出现在表达式中。

如：CH3COOH(l)＋CH3CH2OH(l)CH3COOCH2CH3(l)＋H2O(l)K＝c（CH3COOCH2CH3）·c（H2O）c（CH3COOH）·c（CH3CH2OH）(2012·新课标全国卷)COCl2的分解反应为COCl2(g)===Cl2(g)＋CO(g)ΔH＝＋108 kJ·mol－1。

反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示(第10 min到14 min的COCl2浓度变化曲线未标出)：(1)计算反应在第8 min时的平衡常数K＝________；(2)比较第 2 min反应温度T(2)与第8 min反应温度T(8)的高低：T(2)________T(8)(填“＜”、“＞”或“＝”)；(3)若12 min时反应于温度T(8)下重新达到平衡，则此时c(COCl2)＝________mol·L－1；(4)比较产物CO在2～3 min、5～6 min和12～13 min时平均反应速率[平均反应速率分别以v(2～3)、v(5～6)、v(12～13)表示]的大小________；(5)比较反应物COCl2在5～6 min和15～16 min时平均反应速率的大小：v(5～6)________v(15～16)(填“＜”“＞”或“＝”)，原因是____________________________。

【解析】(1)根据图像得出以下数据：COCl2(g)===Cl2(g)＋CO(g)ΔH＝＋108 kJ·mol－1开始/(mol·L－1) 0.055 0.095 0.078 min/(mol·L－1) 0.04 0.11 0.085K＝c（Cl2）·c（CO）c（COCl2）＝0.11×0.0850.04mol·L－1≈0.234 mol·L－1。

(2)2 min和8 min时反应都处于平衡状态，在4 min时生成物浓度都增大，反应物浓度减小，则改变的条件是升高温度，故T(2)＜T(8)。

(3)设12 min时COCl2的平衡浓度为x。

由于12 min时反应在温度T(8)下达到平衡，则由平衡常数定义得K＝c（Cl2）·c（CO）c（COCl2）＝0.12×0.06x mol2·L－2＝0.234 mol·L－1解得x≈0.031 mol·L－1。

(4)分析图像表示的意义，根据图像可得出平均反应速率为v(5～6)＞v(2～3)＝v(12～13)。

(5)分析图像可知反应在5～6 min和15～16 min时，反应温度相同，因为在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大，故v(5～6)＞v(15～16)。

【答案】(1)0.234 mol·L－1(2)＜(3)0.031(4)v (5～6)＞v (2～3)＝v (12～13)(5)＞ 在相同温度时，该反应的反应物浓度越高，反应速率越大平衡常数相关计算的思维模式分析题意―→各物质的平衡浓度―→平衡常数(K )――→温度不变浓度改变⎩⎪⎨⎪⎧计算新平衡时的转化率或有关浓度判断平衡移动的方向或v 正、v 逆的大小考向1 化学平衡常数的含义和影响因素1．(2012·高考组合题)(1)(山东高考)一定温度下，现将1 mol N 2O 4充入一恒压密闭容器中，反应达到平衡。

若在相同温度下，上述反应改在体积为1 L 的恒容密闭容器中进行，平衡常数________(填“增大”“不变”或“减小”)。

(2)(浙江高考)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 )也可表示平衡常数(记作K p )，则反应CH 4(g)＋H 2O(g)CO(g)＋3H 2(g) ΔH ＝＋206.2 kJ/mol 的K p ＝________；随着温度的升高，该平衡常数________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(3)(福建高考)已知反应化学方程式可表示为3Fe 3＋＋NH ＋4＋2SO 2－4＋6H 2O===NH 4Fe 3(SO 4)2(OH)6↓＋6H ＋，过滤后母液的pH ＝2.0，c (Fe 3＋)＝a mol ·L －1，c (NH ＋4)＝b mol ·L －1，c (SO 2－4)＝d mol ·L －1，该反应的平衡常数K ＝________(用含a 、b 、d 的代数式表示)。