(新课改省份专用)202x版高考化学一轮复习 第七章 第三节 化学平衡常数 化学反应进行的方向学案(

第三节

化学平衡常数 化学反应进行的方向

考点(一) 化学平衡常数 转化率 【点多面广精细研】

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

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(或

)

K 3＝1

K 1

12N 2(g)＋3

2

H 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)

(5)K 值与可逆反应进行程度的关系

K

<10－5 10－5～105 >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)

c 0(A)

×100%[c 0(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＝c2(C)·c3(D)

c2(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)＋O2(g) 2SO3(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 mo l·L－1、c(C)＝1.0 mol·L－1，则K＝________。

答案：K＝

c3(C)

c(A)·c3(B)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。

1.(2018·全国卷Ⅰ节选)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 ℃时N2O5(g)分解反应：

其中NO2二聚为N2O4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，N2O5(g)完全分解]：

242p p 衡常数，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 2(NO 2)

p (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 2(CO)·c 2(H 2)c (CH 4)·c (CO 2)

＝(0.5 mol·L －1)2×(0.5 mol·L －1)20.75 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。