高考专题化学平衡常数化学反应进行的方向考点一化学平衡常数及其应用讲义高三一轮复习

高考专题：化学平衡常数化学反应进行的方向[考纲要求]1.了解化学平衡常数（K）的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算。2.了解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。3.能正确计算化学反应的转化率（α）考点一化学平衡常数及其应用[要点细化]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，用符号K表示。2．表达式(1)对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，K＝eq\f(cp(C)·cq(D),cm(A)·cn(B))(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)。(2)平衡常数与方程式的关系①在相同温度下，对于给定的可逆反应，正逆反应的平衡常数互为倒数，即K正＝eq\f(1,K逆)。②方程式乘以某个系数x，则平衡常数变为原来的x次方。③两方程衡常数的乘积，即K总＝K1·K2。3．意义(1)K值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。当K>105时，可以认为反应进行得较完全。

K值越小，正反应进行的程度越小，反应物的转化率越小。当K<10-5时,认为反应很难进行。

(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)影响因素。①内因：反应物本身的性质。

②外因：只受温度影响，与浓度、压强、催化剂等外界因素无关。

2.平衡转化率对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),A(g)的平衡转化率可表示为:α(A)=×100%[用c0(A)表示A的初始浓度，c平(A)表示A的平衡浓度]。

3.有关化学平衡常数的计算及应用(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化学反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)的任意状态,浓度商Q=,Q和K存在以下关系：(3)判断可逆反应的热效应升高温度，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。(4)化学平衡的“三段式法”计算“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。具体方法：可按下列模式进行计算：如mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为amol·L-1、bmol·L-1，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mxmol·L-1。mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)起始/(mol·L-1) ab0 0变化/(mol·L-1) mxnx px qx平衡/(mol·L-1) a-mxb-nx px qx相关计算：平衡常数：K=。A的平衡转化率：α(A)平=100%。A的物质的量分数：w(A)=100%。混合气体的密度：ρ混=。混合气体的平均相对分子质量：。[温馨提示]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。当有水参与反应时，计算平衡常数要从两方面考虑：①稀溶液中进行的反应，由于水的浓度视为常数而不必出现在平衡常数表达式中。②非水溶液中进行的反应，水则应出现在平衡常数表达式中。如：CH3COOH(l)＋CH3CH2OH(l)CH3COOCH2CH3(l)＋H2O(l)K＝eq\f(cCH3COOCH2CH3·cH2O,cCH3COOH·cCH3CH2OH)[总结归纳]Kp含义：在化学平衡体系中，用各气体物质的分压替代浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数。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，根据分压计算公式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(p2(NH3),p(N2)·p3(H2))。[正误判断](1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度()(2)增大反应物的浓度，平衡正向移动，化学平衡常数增大()(3)平衡常数和转化率都能体现可逆反应进行的程度()(4)对某一可逆反应，升高温度则化学平衡常数一定变大()(5)平衡常数发生变化，化学平衡必定发生移动()(6)反应A(g)＋3B(g)2C(g)达到平衡后，温度不变，增大压强，平衡正向移动，平衡常数增大()答案(1)×(2)×(3)√(4)×(5)√(6)×[能力提升]1．羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中，将CO和H2S混合加热并达到下列平衡：CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g)K＝0.1反应前CO的物质的量为10mol，平衡后CO的物质的量为8mol。下列说法正确的是()A．升高温度，H2S浓度增大，表明该反应是吸热反应B．通入CO后，正反应速率逐渐增大C．反应前H2S物质的量为7molD．CO的平衡转化率为80%[解析]A项，升高温度，H2S浓度增大，说明平衡向逆反应方向移动，逆反应吸热，正反应放热，错误；B项，通入CO气体瞬间正反应速率增大，达到最大值，向正反应方向建立新的平衡，正反应速率逐渐减小，错误；C项，设反应前H2S的物质的量为nmol，容器的容积为VL，则CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g)K＝0.1n始/mol10n00n转/mol2222n平/mol8n－222K＝eq\f(\f(2,V)·\f(2,V),\f(8,V)·\f(n－2,V))＝0.1，解得n＝7，正确；D项，根据上述计算可知CO的转化率为20%，错误。答案C2．已知反应：CH2CHCH3(g)＋Cl2(g)CH2CHCH2Cl(g)＋HCl(g)。在一定压强下，按w＝eq\f(nCl2,nCH2=CHCH3)向密闭容器中充入氯气与丙烯。图甲表示平衡时，丙烯的体积分数(φ)与温度(T)、w的关系，图乙表示逆反应的平衡常数与温度的关系。则下列说法中错误的是()A．图甲中w2＞1B．图乙中，A线表示逆反应的平衡常数C．温度为T1、w＝2时，Cl2的转化率为50%D．若在恒容绝热装置中进行上述反应，达到平衡时，装置内的气体压强增大[解析]根据图甲中信息可知，增大n(Cl2)，w增大，平衡正向移动，丙烯的体积分数(φ)减小，故w2＞1，A项正确；根据图甲可知，升高温度，丙烯的体积分数增大，说明平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，则升高温度，正反应的平衡常数减小，逆反应的平衡常数增大，图乙中，A线表示逆反应的平衡常数，B项正确；由图乙知，温度为T1时，正、逆反应的平衡常数相等，又因两者互为倒数，则平衡常数K＝1，w＝2时，设CH2=CHCH3和Cl2的物质的量分别为amol、2amol，参加反应的Cl2的物质的量为bmol，利用三段式可列关系式eq\f(b2,a－b2a－b)＝1，解得eq\f(b,2a)＝eq\f(1,3)，则Cl2的转化率约为33.3%，C项错误；该反应为反应前后气体体积不变的放热反应，反应向正反应方向进行，体系温度升高，气体膨胀，达到平衡时，装置内的气体压强将增大，D项正确。答案C3．将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：①NH4I(s)NH3(g)＋HI(g)，②2HI(g)H2(g)＋I2(g)。达到平衡时：c(H2)＝0.5mol·L－1，c(HI)＝4mol·L－1，则此温度下反应①的平衡常数为____________。[解析]mol·L－1，故①式生成c(HI)＝c平衡(HI)＋c分解(HI)＝4mol·L－1＋1mol·L－1＝5mol·L－1，则c平衡(NH3)＝5mol·L－1，根据平衡常数表达式K＝c平衡(NH3)·c平衡(HI)＝5×4＝20。答案204．一定量的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_________________________________________。[解析](1)650℃时，平衡时CO2的体积分数为60%，设其物质的量为0.6mol，则平衡时CO的物质的量