高考專題化學平衡常數(shù)化學反應進行的方向考點一化學平衡常數(shù)及其應用講義高三一輪復習

高考專題：化學平衡常數(shù)化學反應進行的方向[考綱要求]1.了解化學平衡常數(shù)（K）的含義，能利用化學平衡常數(shù)進行相關(guān)計算。2.了解化學平衡的調(diào)控在生活、生產(chǎn)和科學研究領(lǐng)域中的重要作用。3.能正確計算化學反應的轉(zhuǎn)化率（α）考點一化學平衡常數(shù)及其應用[要點細化]1.化學平衡常數(shù)(1)定義在一定溫度下，當一個可逆反應達到化學平衡時，生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值是一個常數(shù)，用符號K表示。2．表達式(1)對于反應mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，K＝eq\f(cp(C)·cq(D),cm(A)·cn(B))(固體和純液體的濃度視為常數(shù)，通常不計入平衡常數(shù)表達式中)。(2)平衡常數(shù)與方程式的關(guān)系①在相同溫度下，對于給定的可逆反應，正逆反應的平衡常數(shù)互為倒數(shù)，即K正＝eq\f(1,K逆)。②方程式乘以某個系數(shù)x，則平衡常數(shù)變?yōu)樵瓉淼膞次方。③兩方程衡常數(shù)的乘積，即K總＝K1·K2。3．意義(1)K值越大，反應物的轉(zhuǎn)化率越大，正反應進行的程度越大。當K>105時，可以認為反應進行得較完全。

K值越小，正反應進行的程度越小，反應物的轉(zhuǎn)化率越小。當K<10-5時,認為反應很難進行。

(2)K只受溫度影響，與反應物或生成物的濃度變化無關(guān)。(3)化學平衡常數(shù)是指某一具體反應的平衡常數(shù)。(4)影響因素。①內(nèi)因：反應物本身的性質(zhì)。

②外因：只受溫度影響，與濃度、壓強、催化劑等外界因素無關(guān)。

2.平衡轉(zhuǎn)化率對于反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),A(g)的平衡轉(zhuǎn)化率可表示為:α(A)=×100%[用c0(A)表示A的初始濃度，c平(A)表示A的平衡濃度]。

3.有關(guān)化學平衡常數(shù)的計算及應用(1)判斷、比較可逆反應進行的程度一般來說，一定溫度下的一個具體的可逆反應：K值正反應進行的程度平衡時生成物濃度平衡時反應物濃度反應物轉(zhuǎn)化率越大越大越大越小越高越小越小越小越大越低(2)判斷正在進行的可逆反應是否達到平衡或反應進行的方向?qū)τ诨瘜W反應aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)的任意狀態(tài),濃度商Q=,Q和K存在以下關(guān)系：(3)判斷可逆反應的熱效應升高溫度，若K值增大，則正反應為吸熱反應；若K值減小，則正反應為放熱反應。(4)化學平衡的“三段式法”計算“三段式法”是有效解答化學平衡計算題的“萬能鑰匙”。解題時，要注意清楚條理地列出起始量、轉(zhuǎn)化量、平衡量，按題目要求進行計算，同時還要注意單位的統(tǒng)一。具體方法：可按下列模式進行計算：如mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，令A、B起始物質(zhì)的量濃度分別為amol·L-1、bmol·L-1，達到平衡后消耗A的物質(zhì)的量濃度為mxmol·L-1。mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)起始/(mol·L-1) ab0 0變化/(mol·L-1) mxnx px qx平衡/(mol·L-1) a-mxb-nx px qx相關(guān)計算：平衡常數(shù)：K=。A的平衡轉(zhuǎn)化率：α(A)平=100%。A的物質(zhì)的量分數(shù)：w(A)=100%?；旌蠚怏w的密度：ρ混=?；旌蠚怏w的平均相對分子質(zhì)量：。[溫馨提示]與物質(zhì)狀態(tài)的關(guān)系由于固體或純液體的濃度視為常數(shù)，所以在平衡常數(shù)表達式中不再寫出。當有水參與反應時，計算平衡常數(shù)要從兩方面考慮：①稀溶液中進行的反應，由于水的濃度視為常數(shù)而不必出現(xiàn)在平衡常數(shù)表達式中。②非水溶液中進行的反應，水則應出現(xiàn)在平衡常數(shù)表達式中。如：CH3COOH(l)＋CH3CH2OH(l)CH3COOCH2CH3(l)＋H2O(l)K＝eq\f(cCH3COOCH2CH3·cH2O,cCH3COOH·cCH3CH2OH)[總結(jié)歸納]Kp含義：在化學平衡體系中，用各氣體物質(zhì)的分壓替代濃度計算的平衡常數(shù)叫壓強平衡常數(shù)。計算技巧：第一步，根據(jù)“三段式”法計算平衡體系中各物質(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度；第二步，計算各氣體組分的物質(zhì)的量分數(shù)或體積分數(shù)；第三步，根據(jù)分壓計算公式求出各氣體物質(zhì)的分壓，某氣體的分壓＝氣體總壓強×該氣體的體積分數(shù)(或物質(zhì)的量分數(shù))；第四步，根據(jù)平衡常數(shù)計算公式代入計算。例如，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，壓強平衡常數(shù)表達式為Kp＝eq\f(p2(NH3),p(N2)·p3(H2))。[正誤判斷](1)平衡常數(shù)表達式中，可以是物質(zhì)的任一濃度()(2)增大反應物的濃度，平衡正向移動，化學平衡常數(shù)增大()(3)平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率都能體現(xiàn)可逆反應進行的程度()(4)對某一可逆反應，升高溫度則化學平衡常數(shù)一定變大()(5)平衡常數(shù)發(fā)生變化，化學平衡必定發(fā)生移動()(6)反應A(g)＋3B(g)2C(g)達到平衡后，溫度不變，增大壓強，平衡正向移動，平衡常數(shù)增大()答案(1)×(2)×(3)√(4)×(5)√(6)×[能力提升]1．羰基硫(COS)可作為一種糧食熏蒸劑，能防止某些昆蟲、線蟲和真菌的危害。在恒容密閉容器中，將CO和H2S混合加熱并達到下列平衡：CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g)K＝0.1反應前CO的物質(zhì)的量為10mol，平衡后CO的物質(zhì)的量為8mol。下列說法正確的是()A．升高溫度，H2S濃度增大，表明該反應是吸熱反應B．通入CO后，正反應速率逐漸增大C．反應前H2S物質(zhì)的量為7molD．CO的平衡轉(zhuǎn)化率為80%[解析]A項，升高溫度，H2S濃度增大，說明平衡向逆反應方向移動，逆反應吸熱，正反應放熱，錯誤；B項，通入CO氣體瞬間正反應速率增大，達到最大值，向正反應方向建立新的平衡，正反應速率逐漸減小，錯誤；C項，設(shè)反應前H2S的物質(zhì)的量為nmol，容器的容積為VL，則CO(g)＋H2S(g)COS(g)＋H2(g)K＝0.1n始/mol10n00n轉(zhuǎn)/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，正確；D項，根據(jù)上述計算可知CO的轉(zhuǎn)化率為20%，錯誤。答案C2．已知反應：CH2CHCH3(g)＋Cl2(g)CH2CHCH2Cl(g)＋HCl(g)。在一定壓強下，按w＝eq\f(nCl2,nCH2=CHCH3)向密閉容器中充入氯氣與丙烯。圖甲表示平衡時，丙烯的體積分數(shù)(φ)與溫度(T)、w的關(guān)系，圖乙表示逆反應的平衡常數(shù)與溫度的關(guān)系。則下列說法中錯誤的是()A．圖甲中w2＞1B．圖乙中，A線表示逆反應的平衡常數(shù)C．溫度為T1、w＝2時，Cl2的轉(zhuǎn)化率為50%D．若在恒容絕熱裝置中進行上述反應，達到平衡時，裝置內(nèi)的氣體壓強增大[解析]根據(jù)圖甲中信息可知，增大n(Cl2)，w增大，平衡正向移動，丙烯的體積分數(shù)(φ)減小，故w2＞1，A項正確；根據(jù)圖甲可知，升高溫度，丙烯的體積分數(shù)增大，說明平衡逆向移動，逆反應為吸熱反應，正反應為放熱反應，則升高溫度，正反應的平衡常數(shù)減小，逆反應的平衡常數(shù)增大，圖乙中，A線表示逆反應的平衡常數(shù)，B項正確；由圖乙知，溫度為T1時，正、逆反應的平衡常數(shù)相等，又因兩者互為倒數(shù)，則平衡常數(shù)K＝1，w＝2時，設(shè)CH2=CHCH3和Cl2的物質(zhì)的量分別為amol、2amol，參加反應的Cl2的物質(zhì)的量為bmol，利用三段式可列關(guān)系式eq\f(b2,a－b2a－b)＝1，解得eq\f(b,2a)＝eq\f(1,3)，則Cl2的轉(zhuǎn)化率約為33.3%，C項錯誤；該反應為反應前后氣體體積不變的放熱反應，反應向正反應方向進行，體系溫度升高，氣體膨脹，達到平衡時，裝置內(nèi)的氣體壓強將增大，D項正確。答案C3．將固體NH4I置于密閉容器中，在一定溫度下發(fā)生下列反應：①NH4I(s)NH3(g)＋HI(g)，②2HI(g)H2(g)＋I2(g)。達到平衡時：c(H2)＝0.5mol·L－1，c(HI)＝4mol·L－1，則此溫度下反應①的平衡常數(shù)為____________。[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，則c平衡(NH3)＝5mol·L－1，根據(jù)平衡常數(shù)表達式K＝c平衡(NH3)·c平衡(HI)＝5×4＝20。答案204．一定量的CO2與足量的C在恒壓密閉容器中發(fā)生反應：C(s)＋CO2(g)2CO(g)ΔH＝＋173kJ·mol－1，若壓強為pkPa，平衡時體系中氣體體積分數(shù)與溫度的關(guān)系如圖所示，回答下列問題：(1)650℃時CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為________。(2)t1℃時平衡常數(shù)Kp＝________(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分數(shù))；該溫度下達平衡后若再充入等物質(zhì)的量的CO和CO2氣體，則平衡________(填“正向”“逆向”或“不”)移動，原因是_________________________________________。[解析](1)650℃時，平衡時CO2的體積分數(shù)為60%，設(shè)其物質(zhì)的量為0.6mol，則平衡時CO的物質(zhì)的量