高三一轮复习化学平衡常数、转化率、平衡图像复习讲义

授课

主题化学平衡常数、转化率及反应方向的判断

教学目的能够写出化学平衡常数的表达式；可以计算出物质的平衡转化率；

重、难点判断反应是否达到平衡状态；反应物平衡转化率的变化判断；焓变、熵变及化学反应方向的关系

本节知识点讲解

1．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）表达式

对于一般的可逆反应：m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)，K=

(C)(D) (A)(B)

p q

m n

c c

c c

⋅

⋅

。

（3）应用

①判断反应进行的限度

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判断反应是否达到平衡状态

化学反应a A(g)+b B(g)c C(g)+d D(g)在任意状态时，浓度商均为Q c=

(C)(D) (A)(B)

c d

a b

c c

c c

⋅

⋅

。

Q c>K时，反应向逆反应方向进行；Q c=K时，反应处于平衡状态；

Q c

③利用平衡常数判断反应的热效应

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。 2．转化率

对于一般的化学反应：a A ＋b B c C ＋d D ，达到平衡时反应物A 的转化率为 α(A)＝

A A A 的初始浓度－的平衡浓度

的初始浓度

×100％＝

00(A)(A)

(A)

c c c ×100％

［c 0(A)为起始时A 的浓度，c (A)为平衡时A 的浓度］

反应物平衡转化率的变化判断

判断反应物转化率的变化时，不要把平衡正向移动与反应物转化率提高等同起来，要视具体情况而定。

常见有以下几种情形： 3.化学反应进行的方向 一、自发过程 1．含义

反应类型 条件的改变 反应物转化率的变化

有多种反应物的可逆反应m A(g)+n B(g)

p C(g)+q D(g)

恒容时只增加反应物A 的用量

反应物A 的转化率减小，反应物B 的转化率增大 同等倍数地增大（或减小）反应物A 、B 的量

恒温恒压条件下

反应物转化率不变

恒温恒容条件下

m +n >p +q

反应物A 和B 的转化

率均增大

m +n

反应物A 和B 的转化

率均减小

m +n =p +q

反应物A 和B 的转化

率均不变

只有一种反应物的可逆反应m A(g)

n B(g)+p C(g)

增加反应物A 的用量

恒温恒压条件下

反应物转化率不变

恒温恒容条件下

m >n +p 反应物A 的转化率增大 m

m =n +p

反应物A 和B 的转化率不变

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(体系对外部做功或放出热量)；

（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)。

3．自发反应

在一定条件下无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。

4．判断化学反应方向的依据

（1）焓变与反应方向

研究表明，对于化学反应而言，绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。可见，反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。

（2）熵变与反应方向

①研究表明，除了热效应外，决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的混乱度。大多数自发反应有趋向于体系混乱度增大的倾向。

②熵和熵变的含义

a．熵的含义

熵是衡量一个体系混乱度的物理量。用符号S表示。

同一条件下，不同物质有不同的熵值，同一物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S(g)>S(l)>S(s)。b．熵变的含义

熵变是反应前后体系熵的变化，用ΔS表示，化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行。

（3）综合判断反应方向的依据

①ΔH－TΔS<0，反应能自发进行。

②ΔH－TΔS＝0，反应达到平衡状态。

③ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。

例题解析

考向一化学平衡常数及影响因素

典例1 在一定条件下，已达平衡的可逆反应：2A(g)+B(g)2C(g)，下列说法中正确的是

A．平衡时，此反应的平衡常数K与各物质的浓度有如下关系：K=

() ()()

2

2

C

A B

c

c c⋅

B．改变条件后，该反应的平衡常数K一定不变C．如果改变压强并加入催化剂，平衡常数会随之变化D．若平衡时增加A和B的浓度，则平衡常数会减小

巩固练习

1．研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：

2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g)K1 ΔH1<0(Ⅰ)

2NO(g)+Cl2(g)2ClNO(g)K2ΔH2<0(Ⅱ)

（1）4NO 2(g)+2NaCl(s)2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K=(用K1、K2表示)。

（2）为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响，在恒温条件下，向2 L恒容密闭容器中加入0.2 mol NO和0.1 mol Cl2，

10 min时反应(Ⅱ)达到平衡。测得10 min内v(ClNO)=7.5×10−3 mol·L−1·min−1，则平衡后n(Cl2)=

mol，NO的转化率α1=。其他条件保持不变，反应(Ⅱ)在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率α2α1(填“>”“<”或“=”)，平衡常数K2(填“增大”“减小”或“不变”)。若要使K2减小，可采取的措施是。

平衡常数的几个易错点

（1）正、逆反应的平衡常数互为倒数；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。

（2）能代入平衡常数表达式的为气体、非水溶液中的H2O、溶液中的溶质，固体与纯液体以及溶液中H2O的浓度可看为常数，不能代入。

2．在一定体积的密闭容器中，进行化学反应CO 2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，其化学平衡常数K和温度T的关系如表：

T/℃700 800 830 1 000 1 200

K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 回答下列问题：

（1）该反应的化学平衡常数表达式K=。

（2）该反应为(填“吸热”或“放热”)反应。

（3）某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：3c(CO2)·c(H2)=5c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为。

（4）若830 ℃时，向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O，反应达到平衡后，其化学平衡常数K(填“大于”“小于”或“等于”)1.0。

（5）830 ℃时，容器中的反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下，扩大容器的体积，平衡(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动。