第七章化学反应速率和化学平衡第23讲化学平衡常数及化学反应进行的方向

第23讲化学平衡常数及化学反应进行的方向

考纲要求考情分析命题趋势

1.了解化学平衡常数的

含义，能利用化学平

衡常数进行相关计

算。

2．能正确计算化学反

应的转化率。

2018，全国卷Ⅰ、Ⅲ，28T

2017，全国卷Ⅰ，28T

2016，全国卷甲，26T，乙，27T

预计2020年高考将重点考查

化学平衡常数及转化率的计

算，化工生产中适宜温度、

压强及酸碱度的选择。复习

备考应特别关注：化学平衡

常数及转化率的计算，化学

平衡图像的分析，化学平衡

的思想和勒夏特列原理在其

他平衡体系中的应用等。

分值：5～10分

考点一化学平衡常数及应用

[知识梳理]

1．概念

在一定__温度__下，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，用符号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)，在一定温度下达到平衡时：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，不计入平衡常数表达式中)。

3．意义

(1)K值越大，反应物的转化率__越高__，正反应进行的程度__越大__。

(2)K只受__温度__影响，与反应物或生成物的浓度变化无关，与压强变化无关。

(3)化学平衡常数是指某一具体反应“方程式”的平衡常数。

若反应方向改变或“方程式”中各物质的计量数等倍数扩大或缩小，平衡常数也会改变，但意义不变。

4．应用

(1)利用化学平衡常数，判断反应是否达到平衡或向何方向进行。

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)。

Q c

Q c＝K，反应处于__平衡__状态；

Q c >K ，反应向__逆__反应方向进行。

(2)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。

(3)计算转化率：利用平衡常数计算转化率的主要途径是利用温度不变时，平衡常数不变列方程求解。 (4)计算相关反应的平衡常数：若反应方向改变，则平衡常数变为其倒数；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，平衡常数也会改变同次幂，但意义不变。

[对点检测]

1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”。

(1)对某一可逆反应，升高温度则化学平衡常数一定变大。( ) (2)平衡常数发生变化，化学平衡必定发生移动达到新的平衡。( )

(3)改变条件，使反应物的平衡转化率都增大，该可逆反应的平衡常数一定增大。( )

(4)其他条件不变，当增加一种反应物的用量时，自身的平衡转化率降低，而其他反应物的转化率升高。 ( )

答案 (1)× (2)√ (3)× (4)×

2．已知在600 ℃时，以下三个反应的平衡常数： 反应①：CO(g)＋CuO(s)CO 2(g)＋Cu(s) K 1 反应②：H 2(g)＋CuO(s)Cu(s)＋H 2O(g) K 2 反应③：CO(g)＋H 2O(g)

CO 2(g)＋H 2(g) K 3

(1)反应①的平衡常数表达式为____________，反应2CO(g)＋2CuO(s)2CO 2(g)＋2Cu(s)的平衡常数

K 4与K 1的关系________。

(2)反应②的K 2值随着温度升高而增大，则反应②的反应热ΔH ________0。 (3)反应③的K 3值与K 1、K 2的关系是______________________________________。

(4)若其他条件不变，向反应③所在的密闭容器中充入H 2O(g)，则平衡将向______________移动，该反应的平衡常数______(填“变大”“变小”或“不变”)。

答案 (1)K 1＝c (CO 2)c (CO ) K 4＝K 21 (2)>

(3)K 3＝K 1

K 2 (4)正反应方向 不变

解题技巧

ΔH 的表达式与K 的计算式间的关系

若反应中存在ΔH 3＝ΔH 1＋ΔH 2，则K 3＝K 1·K 2；若反应中存在ΔH 3＝ΔH 1－ΔH 2，则K 3＝K 1/K 2。因此，一般地，ΔH 3＝a ΔH 1＋b ΔH 2，则

K 3＝K a 1×K b

2；ΔH 3＝a ΔH 1－b ΔH 2，则

K 3＝K a 1

K b 2

。

[考法精讲]

考法 化学平衡计算的一般思路和方法 1．内容

化学平衡计算一般涉及各组分的物质的量、浓度、转化率、百分含量、气体混合物的密度、平均摩尔质量、压强等计算内容。

2．方法

(1)通常的思路是写出平衡式，列出“三段”量(起始量、变化量、平衡量)，确定各量之间的关系。 (2)列出比例式或等式或依据平衡常数求解，这种思路和方法通常称为“三段式法”。 如以下反应：m A(g)＋n B(g)

p C(g)＋q D(g)，令A 、B 起始物质的量(mol)分别为a 、b ，达到平衡后，

A 的消耗量(mol)为mx ，容器容积为V L 。

m A(g)＋n B(g)

p C(g)＋q D(g)

起始n a b 0 0 变化n mx nx px qx 平衡n a －mx b －nx px qx 有关计算或物理量关系如下： ①K ＝c p (C )·c q (D )c m (A )·c n (B )

。

②对于反应物：n (平)＝n (始)－n (变)； 对于生成物：n (平)＝n (始)＋n (变)。 ③c (A)平＝n (A )平V ＝a －mx

V

。

④A 的转化率α(A)＝mx

a ×100%[或等于消耗的质量(浓度)与起始质量(浓度)之比]。

α(A)∶α(B)＝mx a ∶nx b ＝mb

na 。

⑤A 的体积(物质的量)分数：

φ(A)＝n (A )平n 总＝a －mx

a ＋

b ＋(p ＋q －m －n )x ×100%。

⑥

p (平)p (始)＝n (平)n (始)＝a ＋b ＋(p ＋q －m －n )x a ＋b

。 ⑦K p 用平衡分压代替平衡浓度计算。分压＝总压×物质的量分数。

名师叮嘱

“三段”量中，只有变化量一定与计量系数成正比，起始量、平衡量则不一定(但可能)与计量系数成正比。

[例](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N 2O 5(g)分解反应：