化学平衡常数、反应进行方向

化学平衡常数、化学反应进行的方向

一、化学平衡常数

1.定义：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，这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数），用K 表示。

2.对于一般的可逆反应 m A (g)＋n B(g) p C(g)＋q D(g)，在一定温度下：

n

m q P B A D C K ]

[][][][••= 3.注意：

①化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。

②反应物或生成物中有固体或纯液体存在时，由于其浓度可看做“1”而不代入公式。 ③化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变。

4.化学平衡常数的应用

①K 值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，它的正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物的转化率越大，反之亦然。

②若用任意状态的浓度幂之积的比值（称为浓度商，用Q c 表示），与K 比较，可判断可逆反应是否达到平衡状态和反应进行的方向。 Q c < K ，反应向正反应方向进行

Q c = K ，反应达到平衡状态 Q c > K ， 反应向逆反应方向进行

③利用K 可判断反应的热效应

若升高温度，K 值增大，则正反应为吸热反应； 若升高温度，K 值减小，则正反应为放热反应。 ④计算转化率

依据起始浓度（或平衡浓度）和平衡常数可以计算平衡浓度（或起始浓度），从而计算反应物的转化率。

1、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 1

K 2

C ．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 1

K 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。

2、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________。

答案 (1)25% (2)增大 (3)6 (4)41% 解析 (1)

M(g) ＋ N(g) P(g)＋ Q(g) 始态mol·L －

1 1

2.4

变化量mol·L －

1

1×60%

1×60%

因此N 的转化率为1 mol·L －

1×60%2.4 mol·L －

1

×100%＝25%。 (2)由于该反应的ΔH >0，即该反应为吸热反应，因此升高温度，平衡右移，M 的转化率增大。

(3)根据(1)可求出各平衡浓度： c (M)＝0.4 mol·L －

1 c (N)＝1.8 mol·L －

1 c (P)＝0.6 mol·L －

1 c (Q)＝0.6 mol·L －

1 因此化学平衡常数K ＝c P ·c Q

c M ·c N

＝

0.6×0.60.4×1.8＝1

2

由于温度不变，因此K 不变，达到平衡后 c (P)＝2 mol·L －

1 c (Q)＝

2 mol·L －

1 c (M)＝

2 mol·L －

1 c (N)＝(a －2)mol·L －

1

K＝c P·c Q

c M·c N＝2×2

2×a－2＝1 2

解得a＝6。

(4)设M的转化率为x，则达到平衡后各物质的平衡浓度分别为c(M)＝b(1－x)mol·L－1c(N)＝b(1－x)mol·L－1

c(P)＝bx mol·L－1c(Q)＝bx mol·L－1

K＝c P·c Q

c M·c N＝bx·bx

b1－x·b1－x ＝1 2

解得x≈41%。

3、在体积为1 L的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，化学平衡常数K与温度T的关系如下表：

T/℃700 800 850 1 000 1 200

K0.6 0.9 1.0 1.7 2.6

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(CO2)＝c(CO)

B．K不变

C．容器中的压强不变

D．v正(H2)＝v正(CO2)

E．c(H2)保持不变

(3)若某温度下，平衡浓度符合下列关系：c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，此时的温

度为__________；在此温度下，若该容器中含有1 mol CO2、1.2 mol H2、0.75 mol CO、1.5 mol H2O，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(CO2)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(CO2)与v正(H2)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(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，则计算出K＝1.0，即此时温度为850 ℃，此温度下

c CO·c H2O

c CO2·c H2＝0.75×1.5

1×1.2＝0.94<1.0，故反应向正反应方向进行中。