2022版高考人教版化学一轮复习学案：第七章 第三讲 化学平衡常数化学反应进行的方向

第三讲化学平衡常数化学反应进行

的方向

I.变化观念与平衡思想:能从化学平衡常数的角度分析化学反应，

1.了解化学平衡常数(Q的含义，

考点一化学平衡运用化学平衡常数解决问题：能多角度、动态地分析化学反应中

能利用化学平衡常数进行相关

常数的含义和应用有关物质的转化率，运用化学反应原理解决实际问题

计算。

考点二化学平衡2.证据推理与模型认知:知道可以通过分析、推理等方法认识研究

2.能正确计算化学反应的转化率

常数和转化率的有对象的本质特征、构成要素及其相互关系，建立模型。能运用模型

(a)o

关计算(Qc与K的关系)解释化学平衡的移动,揭示现象的本质和规律。

3.了解化学反应速率和化学平衡专点三化学反应

3.科学态度与社会责任:具有可持续发展意识和绿色化学观念，能

的调控在生活、生产和科学研究

方向的判断运用化学平衡原理对与化学有关的社会热点问题做出正确的价值

领域中的重要作用C

判断。

考点一化学平衡常数的含义和应用(命题指数★★★★★)

,必备知识•自我排查,

1.化学平衡常数：

(1)含义：在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物迭

度幕之积与反应物浓度幕之积的比值是一个常数,简称平衡常数,用

符号£表示。

(2)表达式：对于一般的可逆反应加A(g)+〃B(g同9c(g)+qD(g)平衡常数

3士、一、।d(C)d(D)

的表达式为K=c"(A)(B)-。

(3)化学平衡常数的意义

①化学平衡常数值的大小是可逆反应进行程度的标志，它能够表示可

逆反应进行的完全程度。可以说，化学平衡常数是一定温度下一个反

应本身固有的内在性质的定量体现。

②K值越大，说明反应进行的程度越完全,反应物转化率越大;反之,

反应进行的程度就越不完全,转化率就越小。一般来说，当K＞或时,

该反应就进行得基本完全了。

③对只有固体、水参加或生成的反应来说，固体和纯液体的浓度视为

，，

1O

④K只受温度影响,与反应物或生成物的浓度无关。

2.化学平衡常数的应用：

⑴判断反应进行的程度

TF反应讲行

|K值越大|一,二：一：」「反应物的转化率越高

的程度越大

IK值越小I-mi行「反应物的转化率越低

1—1的程度越小

(2)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。

利用“三段式”法，可以计算化学平衡常数，及利用化学平衡常数计算

投料量、转化率等。

(3)判断反应的热效应

值增大------正反应为吸热反应

升回温度值减小------正反应为放热反应

值增大正反应为放热反应

降低温度(&济।

值减小正反应为吸热反应

(4)判断化学反应进行的方向

对于可逆反应机A(g)+"B(g)==〃C(g)+qD(g)在任意状态下，生成物

(f(C)-cq(D)

的浓度和反应物的浓度之间的关系用的(浓度商)=产(A)丁(B)

表示，则:

当QC=K时,v正三v逆，反应处于平衡状态；

当Qc<K时,v正之丫逆,反应向正反应方向进行；

当QC>K时,vs<v逆,反应向逆反应方向进行。

基本技能•小测虫

1.判断下列说法是否正确，正确的打“小，错误的打“义”。

⑴平衡常数改变，化学平衡一定移动；化学平衡发生移动，平衡常数

一定改变。()

提示：Xo平衡常数只受温度影响，平衡移动片值不一定改变；平衡常

数改变，温度一定变化，平衡一定移动。

(2)K值随温度升高而增大，说明正反应吸热。()

提示：4。升高温度，平衡向吸热方向移动，片值增大。

(3)可逆反应：C(s)+C02(g)L2co(g)在一定温度下的平衡常数K的

士/3、,c2(C0)

表达式为K=c(C)((CO2)°()

提示：xo固体或纯液体的浓度可看作“1”而不必出现在平衡常数表达

、c(CO)

式中，应为K=c(曲)。

(4)合成氨反应N2(g)+3H2(g)02NH3(g)的平衡常数为K,反应;N2(g)

3

+2H2(g)一NH3(g)的平衡常数为K,反应2NH3(g)^N2(g)+3H2(g)

的平衡常数为K〃，若K=a,则K=G,K"=；。()

提示：7,写出表达式(；)(?’(比)c(NH3)

K=~3

Co(N2)❷(H2)

则K，=W，K"=a0

2.人体血液中的血红蛋白(Hb)可与O2结合生成HbCh，因此具有输氧

能力。若肺中吸入CO会发生反应CO+HbO2=^=^O2+HbCO,37℃

时，该反应的平衡常数K=220；HbCO浓度达到HbCh浓度的0.02倍

时，会使人智力受损。

与血红蛋白溶于血液中的氧

结合的氧(。2)(溶解氧)

每100mL中血液含氧量(20.7mL尸溶解氧(0.3mL)+

Hb结合氧(20.4mL)

(1)结合平衡常数分析，煤气(CO)中毒导致患者缺氧的原因？

(2)轻微煤气中毒患者需进入高压氧舱进行吸氧治疗，结合平衡移动原

理，分析原因。

(3)若39℃时，平衡常数K=200,则该反应的正反应是吸热反应还是

放热反应？

提示：(1)37℃时，K=220,反应正向进行程度较大，血红蛋白结合

。2较少，导致患者缺氧。

(2)高压氧舱中氧气浓度较高，可使平衡逆向移动，促进血红蛋白与。2

结合，恢复输氧能力。

⑶该反应的平衡常数随温度升高而减小，正反应是放热反应。

3.已知Fe(s)+C02(g)、、FeO(s)+CO(g)A^akJ-moF1,平衡常

数为K；测得在不同温度下，K值如下：

温度

500700900

/℃

K1.001.472.40

⑴若500℃时进行上述反应，CO2起始浓度为2moi［一ICO的平衡

浓度为o

(2)方程式中的。0(填“大于”“小于”或“等于”)。

(3)700℃上述反应达到平衡，要使得该平衡向右移动，其他条件不变

时，可以采取的措施有(填序号)。

A.缩小反应器体积

B.通入CO2

C.升高温度到900℃

D.使用合适的催化剂

(1)设500℃时CO的平衡浓度为xmol-L-1,则

Fe(s)+CO2(g)-FeO(s)+CO(g)

起始：20

变化：Xx

平衡：2一Xx

C(CO)X

贝UK=)—7—1,解得x—1o

c(CO2)2~x

故CO的平衡浓度为1mol-L-1o

(2)由表格中数据可知，温度越高K值越大，推知温度升高平衡向正反

应方向移动，故此反应的正反应为吸热反应，即Q大于0。

(3)A项缩小反应器体积，平衡不移动，错误；B项通入CO2,平衡向

右移动，正确；C项升高温度时，平衡向右移动，正确；D项使用催

化剂不会使平衡发生移动，错误。

答案：(1)1mol-L-1(2)大于(3)BC

、关键能力•层级突破，

命题角度1：平衡常数的概念辨析

【典例1】(2021.运城模拟)在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反

应：2X(g)+Y(s)=F^^Z(g)+W(g),若其化学平衡常数K和温度方的

关系如表。下列叙述不正确的是()

t℃70080090010001200

K0.61.01.31.82.7

A.上述反应的正反应是吸热反应

c(7)-c(W)

B.该反应的化学平衡常数表达式为K=-^一V

(X)-c(Y)

C.若在1L的密闭容器中通入X和Y各0.3moL5min后温度升高到

800℃,此时测得X为0.1mol,该反应达到平衡状态

D.混合气体的密度保持不变可作为该反应达到平衡的标志之一

选B。由图表分析，随温度升高，平衡常数增大，说明平衡正向进行,

正反应为吸热反应，故A正确；气相物质为主的反应，固态，纯液体

浓度视为常数，不列入平衡常数表达式，K应为；,故

B错误；若在1L的密闭容器中通入X和丫各0.3mol,5min后温度

升高到800℃,此时测得X为0.1mol,

2X(g)+Y(s)-Z(g)+W(g)

起始(mol)0.300

平衡(mol)0.10.10.1

所以°C—吃?=0•券」=1=K,则此时该反应达到平衡

c(X)U.1

状态，故C正确；混合气体密度"=7，反应前后气体质量发生改变,

所以密度改变，则混合气体的密度保持不变可作为该反应达到平衡的

标志之一，故D正确。

命题角度2：化学平衡常数的应用

【典例2】(2019•全国III卷节选)近年来，随着聚酯工业的快速发展，氯

气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此，将氯化氢转化

为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题：

Deacon发明的直接氧化法为4HCl(g)+O2(g)==2Cl2(g)+2H2O(g)0如

图为刚性容器中，进料浓度比c(HCl)：c(O2)分别等于1：1、4：1、7：

1时HC1平衡转化率随温度变化的关系：

可知反应平衡常数K(300℃)K(400℃)(填“大于”或“小于”)。

设HC1初始浓度为co,根据进料浓度比c(HCl)：c(O2)=l：1的数据计

算K(400℃)=(列出计算式)。按化学计量

比进料可以保持反应物高转化率，同时降低产物分离的能耗。进料浓

度比c(HCl)：c(O2)过低、过高的不利影响分别是

根据题中示意图可以看出随着温度的升高，HCI的转化率降低，说明升

高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应，所以温度越高，反应进行

的程度越小，片值越小，即做300℃)大于做400℃)o相同条件下进

料浓度比c(HCI)：c(02)越大,HCI的转化率越低;进料浓度比c(HCI)：

cSI越小，HCI的转化率越高。即三条曲线中，最上面一条是c(HCI)：

c@)=1：1的变化曲线。将400℃时的数据代入可得：K=

(0.42)2x(0.42)2,*q=,一,"、，.、〉

cn…—。由示意图可以看出进料浓度比过鬲或

—U.o4;x—U.zl;Co

过低对反应都不利，过高会造成HCI利用率降低，过低会有大量氧气

剩余，分离氧气能耗过高。

答案：大于(1-0.84))4XQ-0.21)co02和CL分离能耗较鬲、

HCI转化率较低

技法总结•提能s

1.平衡常数只与温度有关：

升高温度一K值增大一正反应为吸热反应

一K值减小一正反应为放热反应

降低温度一K值增大一正反应为放热反应

一K值减小一正反应为吸热反应

2.未知方程式③(&)与已知方程式①因)和②(&)的关系：

若③=2x①，则；

若③=gx①，则&=迎；；

若③=一①，则K3=1/K1；

若③二①十②，则K3=K1XK2；

若③二①一②，则Kj—K1/K20

,题组训练•技能通关,

命题点1:平衡常数的概念辨析(基础性考点)

1.(2021.潮州模拟谋温度下，反应2A(g)+B(g)；F^^2c(g)的平衡常

数Ki=50,在同一温度下，反应2c(g)^^=^2A(g)+B(g)的平衡常数

扁为()

A.2500B.50C.0.02D.0.002

选Co某温度下，反应2A(g)+B(g)—2c(g)的平衡常数K尸

c2(C)

丁7——k=50,在同一温度下，反应2c(g)—2A(g)+B(g)

ck7As；cID；

的平衡常数=!=白=0.02。

C\U/Ai3U

2.(2021.合肥模拟)对于反应C(s)+H2O(g)—^CO(g)+H2(g)AH>

0,下列有关说法正确的是()

A.平衡常数表达式为K=c

c(C)-c(也0)

B.增大体系压强，平衡常数K不发生变化

C.升高体系温度，平衡常数K减小

D.增加C（s）的量，平衡正向移动

选B。A.片为生成物浓度球之积与反应物浓度球之积的比，且纯固体不

能代入片的表达式中，K=JC°也_,故A错误；B.I与温度有

关，增大体系压强，平衡常数/不发生变化，故B正确；C.为吸热反

应，升高温度，吸热反应的平衡常数/增大，故C错误；D.C为固体，

增加C（s）的量，平衡不移动，故D错误。

命题点2：平衡常数的应用（应用性考点）

3.（2021.荔湾区模拟）臭氧是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方

便、经济等优点。臭氧可溶于水，在水中易分解，产生的［O］为游离氧

原子，有很强的杀菌消毒能力。常温常压下发生如下反应①：

O3^^O2+［O］A">0平衡常数为Ka，反应②：［0］+。3—^202

AH<0平衡常数为及，总反应：203—^302AH<0平衡常数为K。

下列说法错误的是（）

A.降低温度，K减小B.K=&Kb

C.适当升温，可提高消毒效率D.压强增大，以不变

选A。由于总反应A//V0,为放热反应，降低温度，放热反应的《增大，

故A错误；总反应=反应①+反应②，K=KaK„故B正确；反应①△//

>0,为吸热反应，反应②A//V0为放热反应，适当升温，反应①正移，

反应②逆移，则［0］含量增加，可提高消毒效率，故C正确；平衡常数

只与温度有关，故D正确。

【加固训练一拔高】

1.已知反应〃A(g)^=^A〃(g)的平衡常数为K,则;A〃(g)^=^:；«A(g)

的平衡常数是()

_1

A.KB.K0

C.蜉D.厂2

选B。对于同一可逆反应，相同温度下，正、逆两个方向的平衡常数互

为倒数，已知反应〃A(g)A.(g)的平衡常数为K,则有

1

A〃(g)=^:〃A(g)的平衡常数为力，又同一可逆反应，平衡常数与系数

A

11万

成对应赛次方关系，所以2A〃(g)、二］〃A(g)的平衡常数为、/彳=

K--o

2

2.反应I、II、in均会在工业生产硝酸过程中发生，其中反应I、II

发生在氧化炉中，反应iii发生在氧化塔中，不同温度下各反应的化学

平衡常数如表所示。下列说法正确的是()

化学平衡常数

温度反应I反应n反应in：

(K)4NH3+5O2一4NH3+302一2NO+O2一

4NO+6H2。2N2+6H2O2NO2

500l.lxlO267.1X10341.3xl02

7002.1X10192.6x10251.0

A.使用选择性催化反应I的催化剂可增大氧化炉中NO的含量

B.通过改变氧化炉的温度可促进反应I而抑制反应n

c.通过改变氧化炉的压强可促进反应I而抑制反应n

D.氧化炉出气在进入氧化塔前应进一步提高温度

选A。催化剂具有选择性，选择适合反应I的催化剂以加快反应I的速

率，抑制反应II的发生，从而增大氧化炉中NO的含量，故A正确；由

表中平衡常数数据可知，相同温度时，反应II的进行程度远大于反应

I,所以通过改变氧化炉的温度只能促进反应II而抑制反应I的发生，

故B错误；反应I和II正向均是气体体积增大的反应，增大压强或减

小压强对反应I和II的影响相同，不可能通过改变压强达到促进反应

I而抑制反应II的目的，故C错误；根据500°C、700°C时反应III的

平衡常数/数值可知，反应III正向是放热反应，温度过高会抑制反应

III的发生，所以氧化炉出气在进入氧化塔前应降温处理，D错误。

3.已知化学反应①：Fe(s)+CO2(g)^^FeO(s)+CO(g),其平衡常数

为KT；化学反应②：Fe(s)+H2O(g)^^FeO(s)+H2(g),其平衡常数

为K2。在温度973K和1173K情况下，&、&的值分别如表所示：

温度973K1173K

1.472.15

K22.331.67

⑴通过表格中的数值可以推断：反应①是(填“吸热”或“放热”)

反应。

(2)现有反应③：CO2(g)+H2(g)=^=^CO(g)+H2O(g),请你写出该反应

的平衡常数K3的数学表达式：&=o

⑶根据反应①与②可推导出&、&与&之间的关系式。根

据此关系式及表中数据，也能推断出反应③是(填“吸热”或

“放热”)反应。

(1)由表中数据可知，温度升高，①的平衡常数增大，说明平衡向正反

应方向移动，则正反应吸热；(2)依据反应CO2(g)+H2(g)==CO(g)+

H2O(g),根据平衡常数的概念，该反应的平衡常数K3的数学表达式：

c(CO)-c(也0)

&=c(H2)c(CO2)；⑶已知：①Fe(s)+C°2(g)—^Fe°(s)+

1

CO(g);@Fe(s)+H2O(g)=^^FeO(s)+H2(g);利用盖斯定律聘①一②

可得：

…,c(CO)-c(H，O)

则

@H2(g)+CO2(g)^^CO(g)+H2O(g);K3=C(H2)C(CQ)=

、x。(用？=?;依据图表平衡常数数据分析，温度升高

C，(JC%C)2)c(H2)K2

冬增大，说明平衡正向进行，反应是吸热反应。

也

诙但“珏cc(CO)-c(H2O)cK1”珏

合木：⑴吸心(2)c(玲)c(C02)⑶元吸

考点二化学平衡常数和转化率的有关计算(命题指数★★★★★)

、必备知识•自我排查，

1.化学平衡相关计算：

化学平衡的计算需要应用三段式：

N2(g)+3H2(g)^^2NH3(g)

起始量130

转化量abc

平衡量1—a3-bc

①反应物的平衡量=起始量一转化量

②生成物的平衡量=起始量+转化量

③各物质转化浓度之比等于化学计量数之比。转化浓度是联系化学方

程式、起始浓度、平衡浓度、转化率、化学反应速率的桥梁，因此抓

住转化浓度是解题的关键。

2.转化率相关计算：

槎小玄_反应物的转化浓度_反应物的转化物质的量

⑴转化率一反应物的起始浓度一反应物的起始物质的量

xlOO%=

气体反应物转化的体积

气体反应物起始体积X1OO/o0

(2)生成物的产率=实奈际褐产量端xlOO%

平衡量

(3)平衡时混合物组分的百分含量=平衡时各物质的总量xlOO%

⑷某组分的体积分数=盛某气组分腹的褊物质益的勺量量XI。。％

3.平衡常数和转化率计算注意事项:

⑴代入平衡常数K表达式的各浓度一定是某一温度下各反应物和生成

物的平衡浓度。

⑵①在同一条件下，平衡转化率是最大的转化率。

②产率=理论产量xlOO%,“产率”不一定是平衡状态下的。

③催化剂可以提高产率，但是不能提高平衡转化率。

某组分的平衡量

④平衡时混合物组分的百分含量=平衡时各物质的总量xlOO%。

基本技能•小测9

1.判断下列说法是否正确，正确的打“小，错误的打“义”。

⑴一定条件下，平衡转化率是反应的最大转化率。()

提示：4。平衡状态即化学反应限度，转化率是最大值。

⑵平衡常数K和浓度商&表达式一样，表示的含义也一样。()

提示：xo《和&表达式一样，但Q可以代表任意时刻的浓度关系，而

片只能代表平衡状态下的浓度关系。

(3)某温度下，反应2A(g)+B(g)—2c(g)的平衡常数Ki=50,在同

一温度下，反应2c(g)—2A(g)+B(g)的平衡常数K2也是50。()

提示：xo对反应2A(g)+B(g)、、20(g)的平衡常数K、=

c2(C)

丁——k，而同一温度下，反应2c(g)—2A(g)+B(g)的平

ckA；cIB；

.c(A)c(B)1

衡z吊数K?=2—(=T7=0.02。

CAi

(4)在1100℃时，一定容积的密闭容器中发生反应：FeO(s)+

v1

CO(g)vFe(s)+CO2(g)AH=akJ-mol-^),该温度下K=

0.263,达到化学平衡状态时,若c(CO)=0.100molL」，则c(CO2)=0.263

mol-L^o()

,c(C0)

提示：x平衡常数K=—而k2=0.263,故达到平衡时，若c(C0)

oc\UU)

11

=0.100mol-L_,贝4c(C02)=0.0263mol-L-o

2.已知可逆反应CO+H2O(g)母问型CO2+H2,达到平衡时，K

c(CO)-c(H)

22,K是常数，只与温度有关，与浓度无关。

c(CO)c(H2O)

-1-1

(1)830K时，若起始时：c(CO)=2mol-L,c(H2O)=3mol-L,平衡

时CO的转化率为60%,水蒸气的转化率为；K值为o

(2)830K时,若只将起始时，以也0)改为6moi则水蒸气的转化

率为O

1

(3)若830K时,起始浓度c(CO)=amoLL?c(H2O)=Z?mol-L-,H2

1

的平衡浓度C(H2)=Cmol-L-,

①a、b>c之间的关系式是

②当Q=。时，a=

(1)

嚼高嚓

CO+H2O(g)CO2+H2

起始浓度(mol1Ii)2300

转化浓度(moLL—i)1.21.21.21.2

平衡浓度(mol[-i)0.81.81.21.2

12x12

K—0.8X1.8f碎。)一3xl00%-40%o

⑵设水蒸气的转化浓度为％

CO+H2O(g)嚼同型CO2+H2

起始浓度(moLL—i)2600

转化浓度(moLL—i)XXXX

平衡浓度(molir)2~x6~xxX

_________x・x1.5

h(2—%)•(6一%)—1,x—1.5,a(H2。)一$xl00%=25%o

CO+H2O(g)嚼问蟹

(3)CO2+H2

起始浓度(mol1—i)ab00

转化浓度(mol-L-1)cccc

平衡浓度(moll〉)a-cb-ccc

'(Q—(7)(。—c)=1。当Z?=Q时，代入上式，可得a=2co

答案：(1)40%1(2)25%(3)-------;~7；——=1②2c

(Q—c)<b—c)

、关键能力•层级突破，

命题角度1：平衡常数的计算

【典例1】(2020.山东等级考节选)探究CH30H合成反应化学平衡的影

响因素，有利于提高CH30H的产率。以CO2、抵为原料合成CH30H

涉及的主要反应如下：

I.CO2(g)+3H2(g)^^=^CH3OH(g)+H2O(g)

AHi=-49.5kJ-mor1

II.CO(g)+2H2(g)^^CH3OH(g)

1

AH2=-90.4kLmor

III.CO2(g)+H2(g)^^=^CO(g)+H2O(g)AH3

一定条件下，向体积为VL的恒容密闭容器中通入1molCO2和3mol

H2发生上述反应,达到平衡时,容器中CH30H(g)为amoLCO为。mol,

此时H2(3(g)的浓度为moll」(用含a、b、V的代数式表示,

下同)，反应III的平衡常数为。

假设反应n中，CO反应了％mol,则n生成的CH30H为％mol,I生

成的CH30H为(a—%)mol,IH生成CO为S+%)mol,根据反应I:

82足)+3H九闾^^CH30H_(g)+H20号)，反应II:

CO(g)+2H2您)^^CH30H(g),反应III:C02您)+

H2您)^^CO&4(g)+H20/J§),所以平衡时水的物质的量为

(a+Z?)mol

(a—%)mol+(b+x)mol=(a+Z?)mol,浓度为

VL

mol-L1;平衡时CO2的物质的量为1mol-(«—x)mol—(b+x)mol=(l

—a~b)mol,H2的物质的量为3mol—3(«—x)mol—2x—(Z?+x)mol=

(3—3a—Z?)mol,CO的物质的量为》mol,水的物质的量为(a+b)mol,

ba~\~b

V

则反应ni的平衡常数为------~---=

1—a~b3~3a—b

VXy

_______bx(a+Z?)________

(1—Q—Z?)x(3—3Q—Z?)0

za+:_______b(a+b)________

*V(1—a—Z?)(3—3Q—b)

命题角度2：平衡常数和转化率的计算

【典例2】(2019•全国卷H节选)环戊二烯(C)是重要的有机化工原料,

广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题:

(1)已知：O(g)==O(g)+H2(g)

AHi=100.3kJ-mol"1①

-1

H2(g)+I2(g)=2HI(g)AH2=-11.0kJ-mol②

对于反应：Q(g)+l2(g)==C(g)+2HI(g)③

A%=kJ-mol-1

(2)某温度下，等物质的量的碘和环戊烯(Q)在刚性容器内发生反应③,

起始总压为105pa,平衡时总压增加了20%,环戊烯的转化率为

，该反应的平衡常数&=Pa0达到平衡后，欲增加

环戊烯的平衡转化率，可采取的措施有(填标号)。

A.通入惰性气体B.提高温度

C.增加环戊烯浓度D.增加碘浓度

(1)反应①+②可得反应③：则+AH2=100.3kJ-mol-1+

(-H.OkJ-mol—l)=89.3kJ-moL。

(2)设起始加入反应物的物质的量都为1mol,

起始(mol)1100

转化(mol)XXX2x

平衡(mol)1一%1—XX2x

反应后气体的总物质的量为2+%,平衡由压强之比等于气体物质的量

之比知：=1.2,%=0.4,环戊烯的转化率为亍x100%=40%;反

应后的气体的总压强为1.2x105pa,Q、卜、HI的分压分别为1

X1.2X105Pa=0.3xl05Pa、1xl.2xl05Pa=OJxlO^Pa.|xl,2xl0^Pa

555

=0.2xl0Pa、gxl.2xl0Pa=0.4xl0Pa,Kp=

(0.2X1Q5)x(Q.4X1Q5)2

4

(0.3x105)x(0.3x105)Pa~3.56><10Pa;达到平衡后，通入惰性气

体对平衡没有影响，环戊烯的平衡转化率不变，A错误；反应③是吸

热反应，提高温度平衡向正反应方向移动，环戊烯的平衡转化率增大，

B正确；增加环戊烯浓度，环戊烯的平衡转化率减小，C错误；增加碘

浓度平衡向正反应方向移动，环戊烯的平衡转化率增大，D正确。

答案：(1)89.3(2)40%3.56X104BD

技法总结•提能处

1.化学平衡常数相关计算：

对于反应：4A(g)+“B(g)T-----\?C(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VL。

mA(g)+nB(g)、、〃C(g)+^D(g)

起始/molab00

变化/molmxnxpxqx

平衡/mola—mxb-nxpxqx

/7—TDX

建立等式求解：①c平(A)=J^mol-L^o

@a(A)=—xl00%o

/7—rnx

④0(A)=-17J------------1X100%

。十匕十(p十q—m—n)x

Z(平)。+。+(p+q-m—Qx

5P(始)a-\-b

aM(A)(B)

⑥"(混)二一

Vg11°

a・M(A)+加(B)

⑦相对平均摩尔质量：M=g-mol1

Q+Z?+(p+q-m—n)x

2.平衡转化率的分析和判断方法:

⑴反应aA(g)+AB(g)—^cC(g)+#(g)的转化率分析

①若反应物起始物质的量之比等于化学计量数之比，达到平衡后，它

们的转化率相等。

②若只增加A的量，平衡正向移动，B的转化率提高，A的转化率降

低。

③若按原比例同倍数地增加(或降低)A、B的浓度，等效于压缩(或扩大)

容器体积，气体反应物的转化率与化学计量数有关。同倍增大c(A)和

c(B)

a+Z?=c+dA、B的转化率不变

ja+Z?>c+dA、B的转化率增大

、a+Z?<c+dA、B的转化率减小

⑵反应机A(g)―^〃B(g)+qC(g)的转化率分析在八V不变时，增加

A的量，等效于压缩容器体积，A的转化率与化学计量数有关。

(m^n+qA的转化率不变

增大c(Anm>n-\-qA的转化率增大

[m<n+qA的转化率减小

、题组训练•技能通关，

命题点1：平衡常数的计算(基础性考点)

1.(2021・南昌模拟)已知在25℃时，下列反应的平衡常数如下：

@N2(g)+O2(g)^^2NO(g)Ki=lxl(r3o

81

②2H2(g)+O2(g)—2H20(g)7C2=2X10

③2co2(g)=^=^2co(g)+O2(g)K3=4X10—92

下列说法正确的是()

A.NO分解反应NO(g)―N2(g)+1O2(g)的平衡常数为1x10-30

B.根据K2的值可以判断常温下H2和。2很容易反应生成HzO

C.常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出。2的倾向顺序为NO

>H2O>CO2

D.温度升高，上述三个反应的平衡常数均增大

选CoNO分解反应NO(g)、N2(g)+102(g)的平衡常数K=

yjc(N)-C(O)I1/T/1

—-------------2-------------------2---------/--------------------------------------------/--------八/--------------

c(NO)c2(NO)10-30

c(N2)-C(O2)

1015,故A错误；化学平衡常数表示化学反应进行的程度，但不表示反

应难易程度，故B错误；化学平衡常数K的数值越大，化学反应进行

的程度越大，常温下，NO、H2O、CO2三种化合物分解放出O2的化学

平衡常数K的数值逐渐减小，则化学反应进行倾向由大到小的顺序为

NO>H2O>CO2,故C正确；②是放热反应，①③是吸热反应，升高

温度平衡向吸热方向移动，所以升高温度②平衡常数减小、①③平衡

常数增大，故D错误。

2.(2021.邢台模拟)将1molN2O5置于2L密闭容器中，在一定温度下

发生下列反应：

®2N2O5(g)=F^^2N2O4(g)+O2(g)；(DN204(g)^^2N02(g)o达到平

衡时，c(O2)=0.2mol-Lc(NO2)=0.6mol-L则此温度下反应①的

平衡常数为()

14

A.3.2B.0.2C.TQT；D.77

ioU

选B。N2O5分解得到N2O4部分转化为N()2(g),平衡时c。)=0.2mol.「

1

-1

c(NC)2)=0.6mol-L,贝4:平衡时c(N204)=2c(02)--c(N02)=0.2

一1一“，，、1m。

moI-Lx2--x0.6moI-L=0.1moI-L,平衡时cWOs)=21_

2c(O2)=0.5moI—0.2moi.|_Tx2=0.1mol-L-1,故反应①的平衡常

2

…c(N204)XC。)0.1x0.2

数2,2(帆)一_o?T-=0.20

命题点2：平衡转化率计算(综合性考点)

3.在恒温时，一固定容积的容器内发生如下反应：

2NO2(g)^^N2O4(g),达到平衡时,再向容器内通入一定量的NO2(g),

重新达到平衡后，与第一次平衡时相比，NO?的转化率()

A.不变B.增大C.减小D.无法判断

选B。恒温恒容下，到达平衡时再向容器内通入一定量的N02(g),等效

为在原平衡基础上增大压强，平衡正向移动，MOKg)的体积分数增大，

NO2的体积分数减小，NO2的转化率增大，故选B。

4.将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：①

NH4I(S)^^=^NH3(g)+HI(g)；②2Hl(g)—^H2(g)+[2(g)。达到平衡

-1-1

时，C(H2)=0.5mol-L,c(HI)=4mol-L,则此温度下反应①的平衡

常数为()

A.9B.16C.20D.25

选C。平衡时c(HI)=4mol-L_1,HI分解生成的乩的浓度为0.5mol.L

t。NH4I分解生成的HI的浓度为4moi.「'+2x0.5mo|.|_T=5mo|.LT,

1

所以NH4I分解生成的N%的浓度为5mol-L-,所以反应①的平衡常数

/T=c(NH3)-c(HI)=5x4=20。

考点三化学反应方向的判断(命题指数★★★)

、必备知识•自我排查，

1.自发过程和自发反应：

(1)自发过程。

①含义：在一定条件下，不用借助外力就可以自动进行的过程。

②特点：

A.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)。

B.在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向(无序体系更

加稳定)。

③非自发过程：在一定条件下，需持续借助外力才能进行的过程。

⑵自发反应。

①含义：在给定的条件下，可以自发进行到显著程度的化学反应，称

为自发反应。

②非自发反应：不能自发进行，必须借助某种外力才能进行的反应。

2.化学反应方向的判断：

⑴烯判据。

①放热反应过程中体系能量降低,具有自发进行的倾向，因此可用蜡

变来判断反应进行的方向。

②局限性：放热反应有利于反应自发进行，但有些吸热反应也能自发

进行，例如：在25℃和101kPa时，2N2C）5（g）==4NO2（g）+O2（g）AH

=+56.7kJ-mol-^

（2）牖和燧判据。

①燧：用来量度体系混乱程度的物理量,符号为S单位为ImoLK

%体系混乱程度越大，燧值越大。

同一种物质，不同状态，焙值大小为S"）〉S⑴〉S（s）。

②燧变（AS）：AS=S（生成物）一S（反应物）。

③烯增原理：在与外界隔绝的体系中，自发过程将导致体系的嫡增大，

即燧变大于零。

④烯判据：

A.体系有自发地向混乱度增大（即牖增）的方向转变的倾向，因此可用

崎变来判断反应进行的方向。

B.局限性：燧增有利于反应自发进行，但有些燧值减小的反应，在一

定条件下也能自发进行。如：NH3(g)+HCl(g)==NH4Cl(s)AS<Oo

(3)复合判据。

研究表明，在恒温、恒压下，判断化学反应自发性的判据是体系自由

能变化(AG、单位：kJ-mol-1)：AG=AH—TAS(注意：7的单位是“K”，

不是“C”)。

①AG<0,反应能自发进行；

②AG=0,反应达到平衡状态;

③AG>0,反应不能自发进行。

基本技能•小测出

1.判断下列说法是否正确，正确的打“小，错误的打“义”。

⑴自发反应一定能发生，非自发反应一定不能发生。()

提示：Xo某些自发反应需要在一定条件下才能发生，非自发反应具备

了一定条件也能发生。

(2)Na与H2O的反应是燧增的放热反应，该反应能自发进行。()

提示：J该反应符合自发反应条件。

⑶吸热反应不可以自发进行。()

提示：xo吸热的嫡增反应可以自发进行。

(4)同种物质气态时燧值最大。()

提示：ylo同一种物质，不同状态，嫡值大小为S(g)>S(l)>S(s)。

(5)—10℃的水结成冰，可用燧变的判据来解释反应的自发性。()

提示：xo应该用蛤判据来解释。

2.工业上可以用焦炭还原氧化铁得到金属铁，但是金属铝冶炼时，却

是用电解熔融氧化铝的方法。

已知:25℃(298K)时,反应2Al2O3(s)+3C(s)==4Al(s)+3CO2(g)中，

AH=2171kJ-moF1,AS=635.5J-mor'-K-^

(1)室温下能否自发进行？该反应的最适宜温度是多少？

(2)为什么不选择此种方法冶炼铝？

提示：(1)室温下，AG=A”一TAS=2171kJ-mo「i—298Kx635.5xl(p3

kJ-mol^-K982kJ-mol因此室温下反应不能自发进行。该反应

为吸热的嫡增加反应，为使反应能自发进行，假设反应蛤变与反应嫡

变不随温度变化而变化，当AGV0时，2171x1000—7\635.5<0,7>3

416Ko

(2)当7>3416K时，该反应才能自发进行，而这么高的温度在工业生

产中一般是很难满足的。因此，不使用焦炭还原氧化铝制备金属铝。

、关键能力•层级突破，

命题角度1：化学反应方向的判断

【典例1】(2020.江苏高考)反应SiCl4(g)+2H2(g)A^Si(s)+4HCl(g)

可用于纯硅的制备。下列有关该反应的说法正确的是()

A.该反应AH>0、AS<0

B.该反应的平衡常数K=ye、…、

C.高温下反应每生成1molSi需消耗2x22.4LH2

D.用E表示键能，该反应AH=4石(Si—C1)+2E(H—H)—4E(H—Cl)

选B。A项，以也为还原剂的反应属于吸热反应，A//>0,该反应中气体

的物质的量增多，则AS>0,错误；B项，平衡常数表达式中，不写入

固体物质，用生成物浓度森之积除以反应物的浓度球之积，正确；C

项，没有指明乩在标准状况下的体积，错误；D项，1molSi中含有

2molSi—Si键，没有写入计算表达式中，错误。

命题角度2：化学反应方向的应用

【典例2】(2019•天津高考节选)多晶硅是制作光伏电池的关键材料。

将SiCl4氢化为SiHCb有三种方法，对应的反应依次为