（人教通用版）2015届高考化学一轮总复习讲义 第三节 化学平衡常数化学反应进行的方向

1、第三节化学平衡常数_化学反应进行的方向明考纲要求理主干脉络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。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。一、化学平衡常数1表达式对于可逆反应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，其化学平衡常数K。2影响因素化学平衡常数与反应物和生成物的浓度无关，只与温度有关。3意义K值越大，正反应进行的程度越大，反应物的转化率越大。二、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：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)。在密闭条件

2、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 1 / 11 1.甲反应的平衡常数比乙反应的平衡常数大，是否甲比乙进行的程度就大呢？提示：不是，因为甲反应与乙反应的平衡常数表达式不同，计算出的K值不同，不能比较。2在一定温度下，三个反应：H2(g)I2(g)2HI(g)K1H2(g)I2(g)HI(g)K22HI(g)H2(g)I2(g)K3，K1与K2、K3有何关系？提示：由平衡常数表达式可以推出：K1KK1·K313升高温度，化学反应速率增大，化学平衡常数一定会增大吗？提示：化学平衡常数只受温度影响，升高温度，若正反应为吸热反应，则平衡常数增大，若正

3、反应为放热反应，则平衡常数减小。4能自发进行的反应一定能在自然界自然发生吗？提示：能自发进行并不一定能实际发生，它往往需要一定的条件，如有机物的燃烧是自发反应，但需要点燃才能够发生。5如何理解复合判据的应用？提示：焓判据和熵判据能作为反应自发进行的一般判据，而由焓判据和熵判据组成的复合判据才是反应是否自发进行的根本判据：反应是否自发与温度有关，一般低温时以焓变影响为主；高温时以熵变影响为主。根据HTS可准确判断反应进行的方向。6实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解正确的是()A所有的放热反应都是自发进行的B所有的自发反应都是放热的C焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因

4、素D焓变是决定反应是否具有自发性的唯一判据解析：选C焓变是判断反应能否自发进行的一种判据。但不是唯一判据，有些放热反应不是自发反应，有些自发反应是吸热的。化学平衡常数及其应用1在一定温度下的1 L的密闭容器中发生反应：C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)，平衡时测得C、H2O、CO、H2的物质的量都为0.1 mol。(1)该反应的平衡常数K_。(2)若升高平衡体系的温度，该反应的平衡常数会增大，则该反应的H_零(填“大于”或“小于”)。(3)相同条件下，向该密闭容器中充入各物质的起始量如下：均为0.2 molC(s)、H2O为0.2 mol，CO、H2为0.1 mol，你能判断该反应进行的

5、方向吗？解析：(1)容积为1 L，则H2O、CO、H2的平均浓度均为0.1 mol·L1，K0.1。(2)升高温度平衡常数增大，说明平衡右移，正反应为吸热反应，H大于零。(3)Qc0.2>0.1K，反应向逆反应方向进行；Qc0.05<0.1K，则反应向正反应方向进行。答案：(1)0.1(2)大于(3)向逆反应方向向正反应方向2在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，其化学平衡常数K和温度t的关系如下表：t 7008008301 0001 200K0.60.91.01.72.6回答下列问题：(1)该反应的化学平衡常数表达式为K

6、_。(2)该反应为_反应(填“吸热”或“放热”)。(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_1.0(选填“大于”、“小于”或“等于”)。(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。平移_移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)。解析：(1)根据化学方程式可写出K。(2)分析表中数据可知，随着温度的升高，K值逐渐增大，说明正反应是吸热反应。(3)某温

7、度下，由3c(CO2)·c(H2)5c(CO)·c(H2O)得出0.6K，K只与温度有关，温度一定则K为定值，查表知K0.6时对应温度是700 。(4)只要温度不变，K数值就不变，故830 条件下，K的数值是1.0。(5)830 时达到平衡，扩大容器体积的瞬间，反应物和生成物的浓度都减小相同的倍数，据K可知，浓度同时改变相同倍数时，则平衡不移动。答案：(1)(2)吸热(3)700 (4)等于(5)不3高考组合题(1)(2012·江苏高考节选)一定条件下，NO与NO2存在下列反应：NO(g)NO2(g)N2O3(g)，其平衡常数表达式为K_。(2)(2012

8、3;安徽高考节选)工业上从废铅蓄电池的铅膏回收铅的过程中，可用碳酸盐溶液与处理后的铅膏(主要成分为PbSO4)发生反应：PbSO4(s)CO(aq)PbCO3(s)SO(aq)；上述反应的平衡常数表达式：K_。(3)(2013·江苏高考节选)一定条件下反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)；H>0现有两个相同的2 L恒容绝热(与外界没有热量交换)密闭容器，中充入1 mol CO和1 mol H2O，中充入2 mol CO和2 mol H2O,700条件下开始反应，达到平衡时，平衡常数K_K(填“>”、“”或“”)(4)(2012·福建高考节选)在恒容

9、绝热(不与外界交换能量)条件下进行2A(g)B(g)2C(g)D(s)反应，按下表数据投料，反应达到平衡状态，测得体系压强升高。简述该反应的平衡常数与温度的变化关系：_ 。物质ABCD起始投料/mol2120解析：(3)由于容器绝热，与相比反应的量多，所吸收的热量多，所以平衡时中的温度要比中的低，根据平衡移动原理，中平衡左移，所以平衡常数KK。(4)因为开始还未加入D，所以开始反应肯定正向进行，反应后气体的物质的量减小，但压强增大，只温度升高才能满足该条件，说明该反应为放热反应，所以升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小。答案：(1)(2)(3)(4)平衡常数随温度的升高而减小(或其他合理答案)

10、4已知可逆反应：A(g)B(g)C(g)D(g)H<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(A)1 mol·L1，c(B)2.4 mol·L1，达到平衡时，A的转化率为60%，此时B的转化率为_。(2)若反应温度降低，则B的转化率将_(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(A)4 mol·L1，c(B) a mol·L1，达到平衡后c(C)2 mol·L1，则a_。(4)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为c(A)c(B)b mol·L1，达到平衡后c(D)

11、_。(保留两位有效数字)解析：(1)根据A的转化率可知，转化的A的浓度为0.6 mol·L1，转化的B的浓度也为0.6 mol·L1，B的转化率为×100%25%。(2)因为正反应为放热反应，所以降低温度，平衡向正反应方向移动，B的转化率增大。(3)根据平衡时C的浓度可知，达到平衡时A、B、C、D的物质的量浓度分别为2 mol·L1、(a2) mol·L1、2 mol·L1、2 mol·L1，根据(1)可知此温度下的平衡常数为K(0.6×0.6)/(0.4×1.8)0.5，所以0.5，解得a6。(4)设达

12、到平衡后c(D)x，则 A(g)B(g)C(g)D(g)起始(mol·L1)bb0 0转化(mol·L1)xxx x平衡(mol·L1) bx bx x x则K0.5，解得x0.41b mol·L1答案：(1)25%(2)增大(3)6(4)0.41b mol·L11理解化学平衡常数的三种关系(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。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。(2)与反应热的关系：若正反应吸热，升温时，K值增大，若正反应放热，升温

13、时，K值减小。(3)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。在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。在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)K2化学平衡常数的三大应用(1)判断、比较可逆反应进行的程度：一般来说，一定温度下的一个具体的可逆反应：K值正反应进行的程度平衡时生成物浓度平衡时反应物浓度反应物转化率越大越大越大越小越高越小越小越小越大越低(2)判断正在进行的可逆反应是否达到平衡或反应进行的方向：对于可

14、逆反应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，若Qc，则将Qc和K作比较可判断可逆反应所处的状态。(3)判断可逆反应的反应热：升高温度，若K值增大，则正反应为吸热反应；若K值减小，则正反应为放热反应。化学平衡的计算5(2013·四川高考)在一定温度下，将气体X和气体Y各0.16 mol充入10 L恒容密闭容器中，发生反应X(g)Y(g)2Z(g) H0，一段时间后达到平衡，反应过程中测定的数据如下表：t/min2479n(Y)/mol0.120.110.100.10下列说法正确的是()A反应前2 min的平均速率v(Z)2.0×103mol/(L·min)B其

15、他条件不变，降低温度，反应达到新平衡前v(逆)v(正)C该温度下此反应的平衡常数K1.44D其他条件不变，再充入0.2 mol Z，平衡时X的体积分数增大解析：选C反应前2 min, Y的浓度变化为0.004 mol/L，则v(Z)2v(Y)0.004 mol/(L·min)，A项错误；此反应正反应为放热反应，降低温度平衡正向移动，v(正)>v(逆)，B项错误；由表可知7 min 时反应达到平衡，这时c(Z)0.012 mol/L，c(X)c(Y)0.01 mol/L，K1.44，C项正确；此反应是一个反应前后气体体积不变的反应，再充入0.2 mol Z，达到平衡后X的体积分数

16、不变，D项错误。6(2012·四川高考)在体积恒定的密闭容器中，一定量的SO2与1.100 mol O2在催化剂作用下加热到600 发生反应：2SO2O22SO3H<0。当气体的物质的量减少0.315 mol时反应达到平衡，在相同温度下测得气体压强为反应前的82.5%。下列有关叙述正确的是()A当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等时反应达到平衡B降低温度，正反应速率减小程度比逆反应速率减小程度大C将平衡混合气体通入过量BaCl2溶液中，得到沉淀的质量为161.980 gD达到平衡时，SO2的转化率是90%解析：选DSO3的生成速率与SO2的消耗速率都是正反应速率，两者相等不

17、能作为反应达到平衡的标志，A项错误；温度降低，吸热的逆反应方向的化学反应速率下降的程度更大，B项错误；混合气体中，只有SO3能与BaCl2溶液反应，n(BaSO4)2×0.315 mol0.63 mol，m(BaSO4)0.63 mol×233 g·mol1146.79 g，C项错误；气体的物质的量减少了0.315 mol，据差量法可知，反应的SO2为0.63 mol，反应的O2为0.315 mol，生成的SO3为0.63 mol，设SO2开始时的物质的量为a mol，引出量的关系为： 2SO2(g)O2(g)2SO3(g)起始/mol a 1.100 0转化/m

18、ol 0.63 0.315 0.63平衡/mola0.63 0.785 0.63据平衡时的压强为反应前的82.5%可得0.825，解得a0.7，故SO2的转化率为×100%90%，故D正确。7(2011·大纲全国卷)在容积可变的密闭容器中，2 mol N2和 8 mol H2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数接近于()A5%B10%C15% D20%解析：选CN23H22NH3起始/mol 2 8 0转化/mol 2/3 2 4/3平衡/mol 4/3 6 4/3平衡时氮气的体积分数为×100%15%。8(2010

19、83;北京高考)某温度下，H2(g)CO2(g)H2O(g)CO(g)的平衡常数K。该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入H2(g)和CO2(g)，其起始浓度如下表所示。起始浓度甲乙丙c(H2)(mol/L)0.0100.0200.020c(CO2)(mol/L)0.0100.0100.020下列判断不正确的是()A平衡时，乙中CO2的转化率大于60%B平衡时，甲中和丙中H2的转化率均是60%C平衡时，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.012 mol/LD反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢解析：选C设平衡时甲中CO2的转化浓度为x mol/L，则H2(g)CO2(g)H

20、2O(g)CO(g)起始(mol/L) 0.010 0.010 0 0转化(mol/L) x x x x平衡(mol/L) 0.010x 0.010x x x根据平衡常数得：，解得x0.006，则甲中CO2的转化率为：×100%60%。由于乙相对甲增大了c(H2)，因此CO2的转化率增大，A项正确。设平衡时丙中CO2的转化浓度为y mol/L，则H2(g)CO2(g)H2O(g)CO(g)起始(mol/L) 0.020 0.020 0 0转化(mol/L) y y y y平衡(mol/L) 0.020y 0.020y y y根据平衡常数得：，解得y0.012，则丙中CO2的转化率为：

21、×100%60%，B项正确。平衡时甲中c(CO2)0.010 mol/L0.006 mol/L0.004 mol/L，丙中c(CO2)0.020 mol/L0.012 mol/L0.008 mol/L，C项错误；丙中反应物浓度最大，反应速率最快，甲中反应物浓度最小，反应速率最慢，D项正确。化学平衡计算的常用方法三段式法“三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时，要注意清楚条理地列出起始量、转化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。1解题步骤(1)写出涉及的可逆反应的化学方程式。(2)找出起始量、转化量和平衡量中哪些是已知量，哪些是未知量，按“三段式”

22、列出。(3)根据问题建立相应的关系式进行计算。 2.具体方法(1)分析三个量：即起始量、变化量、平衡量。(2)明确三个关系：对于同一反应物，起始量变化量平衡量。对于同一生成物，起始量变化量平衡量。各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。(3)计算模式：对于反应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，令A、B起始物质的量(mol)分别为a、b，达到平衡后，A的消耗量为mx，容器容积为V L。mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)起始(mol)ab00变化(mol) mx nx pxqx平衡(mol)amx bnx pxqx则有：平衡常数：KA的平衡浓度：c平(A) (mol·L1)。A的转化率：(A)平×100%，(A)(B)。A的体积分数：(A)×100%。平衡与起始压强之比：。混合气体的平均密度：(混)(g·L1)。混合气体的平均摩尔质量：(g·mol1)。特别提醒(1)反应起始时，反应物和生成物可能同时存在。(2)不同物质的起始浓度之比不一定是化学计量数比。若反应物起始浓度之比等于化学计量数比，则反应物的转化率相等，平衡时反应物的浓度之比也等于计量数之比。(3)起始浓度、平衡浓度之比不一定等于化学计量数之比，但物质之间是按化学计量数反应和生成的