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1、第三讲化学平衡常数及反应进行的方向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。化学平衡常数及其相关计算知识梳理一、化学平衡常数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，称为化学平衡常数，用符号K表示。2表达式对于反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，K(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实例化学方程式平衡常数关系式N2(g)3H2(g)2NH3(g)K1K2(或K1)K3N2(g)H2(g)NH3(g)K22
2、NH3(g)N2(g)3H2(g)K34.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K105时，该反应进行的基本完全)(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。5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)判断化学反应进行的方向对于可逆反应aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)，在一定温度下的任意时刻，反应物与生成物浓度有如下关系：Qc，称为浓度商。Qc(3)判断可逆
3、反应的热效应 (4)计算平衡体系中的相关量根据相同温度下，同一反应的平衡常数不变，计算反应物或生成物的浓度、转化率等。二、化学平衡常数的相关计算“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。1明确三个量起始量、变化量、平衡量N2 3H22NH3起始量 1 3 0变化量 a b c平衡量 1a 3b c(1)反应物的平衡量起始量变化量。(2)生成物的平衡量起始量变化量。(3)各物质的浓度变化量之比等于它们在化学方程式中化学计量数之比。变化浓度是联系化学方程式、平衡浓度、起始浓度、转化率、化学反应
4、速率的桥梁。因此，浓度变化量是解题的关键。2掌握三个百分数(1)转化率100%100%。(2)生成物的产率：实际产量占理论产量的百分数。一般来说，转化率越高，原料利用率越高，产率越高。产率100%(3)混合物中某组分的百分含量100%。3谨记答题模板反应：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) a b 0 0变化(mol) mx nx px qx平衡(mol) amx bnx px qx对于反应物：n(平)n(始)n(变)对于生成物：n(平)n
5、(始)n(变)则有(1)平衡常数：K。(2)A的平衡浓度：c平(A)_molL1。(3)A的转化率：平(A)100%。(4)A的体积分数：(A)100%。(5)平衡与起始压强之比：。(6)混合气体的密度：混_gL1。(7)平衡时混合气体的平均摩尔质量：M_gmol1。自我检测1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度。()(2)催化剂能改变化学反应速率，也能改变平衡常数。()(3)平衡常数不发生变化，化学平衡一定不发生移动。()(4)对于反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)，升高温度，K值减小，则H0。()(5)对于一个可逆反应，化学计量数不
6、同，化学平衡常数表达式及数值也不同。()(6)化学平衡发生移动，平衡常数不一定发生变化。()(7)平衡常数和转化率都能体现可逆反应进行的程度。()答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2(教材改编题)已知反应A(g)3B(g)3C(g)在一定温度下达到平衡，该反应的平衡常数表达式为_。若各物质的平衡浓度分别为c(A)2.0 molL1、c(B)2.0 molL1、c(C)1.0 molL1，则K_。答案：K0.062 53(2016高考上海卷)目前国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原，所涉及的反应方程式为CO2(g)4H2(g)CH4(g)2H2O(g)已知H2的体积分数
7、随温度的升高而增加。若温度从300 升至400 ，重新达到平衡，判断下列表格中各物理量的变化。(选填“增大”“减小”或“不变”)v正v逆平衡常数K转化率解析：由题意可知正反应是放热反应。升温时v正、v逆均增大，平衡向左移动，则K减小，转化率减小。答案：v正v逆平衡常数K转化率增大增大减小减小(1)关于H2O的浓度问题稀水溶液中进行的反应，虽然H2O参与反应，但是H2O只作为溶剂，不能代入平衡常数表达式。如NH4ClH2ONH3H2OHCl的平衡常数表达式为K。H2O的状态不是液态而是气态时，则需要代入平衡常数表达式。(2)代入平衡常数表达式的数据是平衡浓度，而不是任意时刻的浓度，更不能将物质的
8、量代入。(3)同一化学反应，可以用不同的化学方程式表示，每个化学方程式都有自己的平衡常数表达式及相应的平衡常数。因此，要注意使用与化学方程式相对应的平衡常数。(2016高考海南卷)顺1，2二甲基环丙烷和反1，2二甲基环丙烷可发生如下转化：该反应的速率方程可表示为v(正)k(正)c(顺)和v(逆)k(逆)c(反)，k(正)和k(逆)在一定温度时为常数，分别称作正、逆反应速率常数。回答下列问题：(1)已知：t1温度下，k(正)0.006 s1，k(逆)0.002 s1，该温度下反应的平衡常数值K1_；该反应的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，则H_0(填“小于”“等于”或“大于”)。(2)t2温度下
9、，图中能表示顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是_(填曲线编号)，平衡常数值K2_；温度t2_t1(填“小于”“等于”或“大于”)，判断理由是_。解析(1)根据v(正)k(正)c(顺)，k(正)0.006 s1，则v(正)0.006c(顺)；v(逆)k(逆)c(反)，k(逆)0.002 s1，则v(逆)0.002c(反)，化学平衡状态时正、逆反应速率相等，则0.006c(顺)0.002c(反)，K1c(反)/c(顺)0.006/0.0023；该反应的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，说明断键吸收的能量小于成键释放的能量，即该反应为放热反应，则H小于0。(2)随着时间的推移，顺式异构体的质量分数
10、不断减少，且反应速率越来越小，则符合条件的曲线是B；设顺式异构体的起始浓度为x，该可逆反应的反应物和生成物化学计量数相等，均为1，则平衡时，顺式异构体浓度为0.3x，反式异构体浓度为0.7x，所以平衡常数值K20.7x0.3x7/3，因为K1K2，放热反应升高温度时平衡向逆反应方向移动，所以温度t2大于t1。答案(1)3小于(2)B7/3大于放热反应升高温度时平衡向逆反应方向移动(1)t2温度下，该反应的逆反应的平衡常数是多少？(2)t1温度下，某时刻该反应的c(反)c(顺)3.5，此时化学反应进行的方向如何？答案：(1)K。(2)t1温度下，某时刻c(反)c(顺)3.53，此时v(逆)v(正
11、)，反应向逆反应方向进行。 题组一化学平衡常数及其影响因素1(2017高考天津卷)常压下羰基化法精炼镍的原理为Ni(s)4CO(g)Ni(CO)4(g)。230 时，该反应的平衡常数K2105。已知：Ni(CO)4的沸点为42.2 ，固体杂质不参与反应。第一阶段：将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4；第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至230 制得高纯镍。下列判断正确的是()A增加c(CO)，平衡向正向移动，反应的平衡常数增大B第一阶段，在30 和50 两者之间选择反应温度，选50 C第二阶段，Ni(CO)4分解率较低D该反应达到平衡时，v生成Ni(CO)44v生成(CO)解析
12、：选B。增加c(CO)，平衡正向移动，但平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，A项错误；第一阶段，50 时，反应速率较快且Ni(CO)4为气态，能从反应体系中分离出来，B项正确；相同温度下，第二阶段与第一阶段的平衡常数互为倒数，则230 时，第二阶段的平衡常数K5104，反应进行的程度大，故Ni(CO)4分解率较高，C项错误；该反应达到平衡时，4v生成Ni(CO)4v生成(CO)，D项错误。2研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：2NO2(g)NaCl(s)NaNO3(s)ClNO(g)K1H10()2NO(g)Cl2(g)2ClNO(g)K2H20()则4NO
13、2(g)2NaCl(s)2NaNO3(s)2NO(g)Cl2(g)的平衡常数K_(用K1、K2表示)。解析：观察题给的三个方程式可知，题目所求的方程式可由()2()得到，故该反应的平衡常数K。答案：3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：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_。(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关系式：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(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，平衡_移动(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)。
