化学平衡常数++知识清单 高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1+

化学平衡常数1.化学平衡常数及其应用1．概念在一定温度下，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，用符号K（或Kc）表示。2．表达式对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。3．意义及影响因素(1)K值越大，反应物的转化率越大，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。(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。4．应用(1)判断可逆反应进行的程度。(2)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【常考点】。对于化学反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的任意状态（可能平衡，也可能不平衡），浓度商：Qc＜K，反应向正反应方向进行；Qc＝K，反应处于平衡状态；Qc＞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【常考点：图像分析】。5．平衡常数的有关规律【常考点：平衡常数运算】(1)同一个可逆反应，平衡常数的表达式不是唯一的，它与化学方程式的书写方式有关。例：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)K12N2(g)+6H2(g)4NH3(g)K2则：K2=K12(2)对于同一个反应，正反应和逆反应的平衡常数互为倒数。例：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)K12NH3(g)N2(g)+3H2(g)K2则：K2=1/K1(3)若干方程式相加(减)，总反应的平衡常数等于分步平衡常数之积(商)：①2NO(g)+O2(g)2NO2(g)K1②2NO2(g)N2O4(g)K2③2NO(g)+O2(g)N2O4(g)K3③=①+②,则:K3=K1×K2【经典例题1】1.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的关系如表所示：t/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6回答下列问题：(1)该反应的化学平衡常数表达式为K＝。(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1molCO、5molH2O，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，容器中的化学反应已达到平衡。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。2.甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：化学反应平衡常数温度/℃500800①2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)K12.50.15②H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)K21.02.50③3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)K3(1)据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3＝(用K1、K2表示)。(2)反应③的ΔH(填“>”或“＜”)0。2.平衡常数之种种1.电离平衡常数Ka或Kb弱酸的电离平衡中，HA⇌H＋＋A－表达式Ka＝弱碱的电离平衡中，BOH⇌B＋＋OH－表达式Kb＝①T升高，K增大；电离是吸热的；②K越大，酸的酸性或碱的碱性相对越强；反之，K越小，酸的酸性或碱的碱性相对越弱。③多元酸的Ka1>>Ka2>>Ka3。主要考查点:(1)直接计算电离平衡常数、水解平衡常数;(2)由电离平衡常数、水解平衡常数推断弱酸、弱碱的相对强弱或浓度;(3)由Ka、Kb或Kh计算pH;(4)Ka、Kb、Kh、KW之间的定量关系。2.水的离子积常数Kw（1）纯水以及电解质水溶液中；H2O⇌H++OH-或H2O+H2O⇌H3O＋+OH-表达式KW＝c(OH-)·c(H＋)（2）拓展应用在液氨、H2O2、乙醇等的自偶电离平衡中。液氨：NH3+NH3⇌NH4++NH2-K的表达式类似。①T升高，Kw增大；H2O的电离是吸热的；②c指的是溶液中的总c(H＋)和c(OH-)；③由H2O电离出的c(H＋)＝c(OH-)。常考点:(1)计算温度高于室温时的KW;(2)利用KW的大小比较温度的高低;(3)利用KW=c(H+)·c(OH-)进行c(H+)与c(OH-)的相互换算;(4)溶液pH、水电离的c(H+)或c(OH-)的计算。3.水解平衡常数Kh弱酸盐的水解平衡中，A-+H2O⇌HA+OH-表达式Kh＝弱碱盐的水解平衡中，NHeq\o\al(＋,4)+H2O⇌NH3•H2O+H＋表达式Kh＝酸性越弱，或碱性越弱，对应离子的水解常数就越大(越弱越水解)。4.溶度积常数Ksp难溶物的沉淀溶解平衡中，MmAn（S）⇌mMn+（aq）+nAm-（aq）表达式Ksp＝cm(Mn+)·cn(Am－)①T升高，Ksp增大，Ca(OH)2除外；②Qc<Ksp，未饱和，无沉淀；Qc=Ksp，刚好饱和；Qc>Ksp，过饱和，有沉淀；③组成形式相同的物质，Ksp越小，溶解度越小；④Ksp较大的沉淀，易转化为Ksp小的，但反过来，也可以转化。压强平衡常数Kp【常考点】①Kp的含义：在化学平衡体系中，各气体物质的分压（物质分压等于总压强乘以该物质的物质的量分数）替代浓度，计算的平衡常数叫压强平衡常数。②计算技巧：第一步，根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度；第二步，计算各气体组分的物质的量分数或体积分数；第三步，求出各气体物质的分压，某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数)；第四步，根据平衡常数计算公式代入计算。例如，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，压强平衡常数表达式为Kp＝eq\f(p2NH3,pN2·p3H2)。【体验高考】1.(2018·全国卷Ⅰ)F.Daniels等利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5(g)分解反应：2N2O5(g)→4NO2(g)＋O2(g)2N2O4(g)其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如表所示[t＝∞时，N2O5(g)完全分解]：t/min0408016026013001700∞p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1已知：2N2O5(g)=2N2O4(g)＋O2(g)ΔH＝－4.4kJ·mol－12NO2(g)N2O4(g)ΔH＝－55.3kJ·mol－1(1)若提高反应温度至35℃，则N2O5(g)完全分解后体系压强p∞(35℃)________63.1kPa(填“大于”“等于”或“小于”)，原因是_________________________________。(2)25℃时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp＝________kPa(Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数)。[对点训练]一定量的CO2与足量的C在恒压密闭容器中发生反应：C(s)＋CO2(g)2CO(g)ΔH＝＋173kJ·mol－1，若压强为pkPa，平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图所示，回答下列问题：(1)650℃时CO2的平衡转化率为________。(2)t1℃时平衡常数Kp＝__________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)；该温度下达平衡后若再充入等物质的量的CO和CO2气体，则平衡________(填“正向”“逆向”或“不”)移动，原因是_________________________________________________。物质的量分数平衡常数Kx【常考点】①Kx的含义：在化学平衡体系中，用平衡时各气体物质的物质的量分数（或体积分数）替代平衡浓度，计算的平衡常数叫物质的量分数平衡常数。②计算技巧：第一步，根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度；第二步，计算各气体组分的物质的量分数或体积分数；第三步，根据平衡常数计算公式代入计算。例如，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，压强平衡常数表达式为：【体验高考】1.(2020·课标全国Ⅱ，28，改编)天然气的主要成分为CH4，一般还含有C2H6等烃类，是重要的燃料和化工原料。物质C2H6(g)C2H4(g)H2(g)燃烧热ΔH/(kJ·mol－1)－1

560－1

411－286(1)乙烷在一定条件可发生如下反应：C2H6(g)=C2H4(g)＋H2(g)ΔH1，相关物质的燃烧热数据如表所示：①ΔH1＝________kJ·mol－1。②提高该反应平衡转化率的方法有________、________。③容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压下(p)发生上述反应，乙烷的平衡转化率为α。反应的平衡常数Kx＝________(用平衡时物质的量分数代替平衡浓度计算)。(2)高温下，甲烷生成乙烷的反应如下：2CH4C2H6＋H2。反应在初期阶段的速率方程为：r＝k×cCH4，其中k为反应速率常数。①设反应开始时的反应速率为r1，甲烷的转化率为α时的反应速率为r2，则r2＝________r1。②对于处于初期阶段的该反应，下列说法正确的是________(填字母)。A.增加甲烷浓度，r增大 B.增加H2浓度，r增大C.乙烷的生成速率逐渐增大 D.降低反应温度，k减小7.标准平衡常数Kθ【新考点】在一定温度下，可逆反应达到平衡时，产物浓度计量系数次方的乘积与反应物浓度计量系数次方的乘积之比为平衡常数。若在上面的平衡常数表达式中，若各物质均以各自的标准态为参考态，所得的平衡常数为标准平衡常数。其由来是因为平衡常数Kc、Kp、Kx都称为实验平衡常数，使用时有两方面的困难，一个是Kc的单位是（mol·L-1）Δn，取决于Δn，Kp的单位为PaΔn，只有当Δn=0时，Kc、Kp的量纲为1，使用时容易出现混乱。二是对于涉及固、液、气三态的反应时，平衡常数难以表示。于是，人们提出了标准平衡常数。气相：某一气相其反应物和生成物都是气体的可逆反应，例如：在一定温度下达到平衡，其标准平衡常数表示为上式中：pθ=105Pa，为标准压力。

各组分气体的平衡分压与pθ的比值为各组分气体平衡时的相对分压，这样使得气体的相对分压量纲为1，Kθ的量纲也为1。液相：若某可逆反应在水溶液中进行：其标准平衡常数表示为：式中：cθ=1mol·L-1，为标准浓度。各物质的平衡浓度与标准浓度的比值为各物质平衡时的相对浓度。由于溶质的标准态是1，其标准常数表达式中常可将cθ隐藏起来，将Kθ简写。多相：对于多相反应，例如Zn(s)+2H+(aq)⇌H2(g)+Zn2+(aq)，其标准平衡常数表达式：纯液体或纯固体其活度为1，因而不出现在标准平衡常数的表达式中。【练习】2024年上海国际碳中和技术博览会以“中和科技、碳素未来”为主题，重点聚焦二氧化碳的捕捉、利用与封存(CCUS)等问题。回答下列问题：Ⅰ.是典型的温室气体，Sabatier反应可实现转化为甲烷，实现的资源化利用。合成过程中涉及如下反应：甲烷化反应(主反应)：①

逆变换反应(副反应)：②

(1)反应③

，该反应在(填“高温”“低温”或“任何温度”)下能自发进行。(2)下列叙述中能说明反应①达到平衡状态的是(填字母)。A．断裂4mol的同时断裂1mol

B．恒温恒容条件下，体系压强不再变化C．恒温恒容条件下，气体的密度不再变化

D．E．绝热恒容条件下，不再变化(3)科研小组按进行投料，下面探究影响选择性的一些因素。①若在恒容容器中进行反应(初始压强为0.1MPa)，平衡时各气体的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。图中表示的物质的量分数随温度变化的曲线是(填“曲线1”“曲线2”或“曲线3”)。曲线1和曲线3交叉点处的平衡分压为MPa(该空忽略副反应逆变换反应)。②积碳会使催化剂的活性降低，从而影响甲烷的选择性，各积碳反应的平衡常数与温度关系如下表所示：温度℃80021.600.1360.13385033.940.0580.06790051.380.0270.036反