化学平衡常数化学反应进行的方向考纲要求掌握化学平衡的特征。

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。

考点一化学平衡常数1.概念在一定温度下,一个可逆反应达到化学平衡时,生成物与反应物的比值是一个常数,用符号表示。

2.表达式对于一般的可逆反应m A(g)+n B(g)⇌p C(g)+q D(g),在一定温度下达到平衡时:浓度平衡常数K c=;压强平衡常数K p= (固体和纯液体的浓度视为常数,不用注明)。

3.意义(1)K值的大小反映了化学反应进行的程度。

K值越大,反应物的转化率越,正反应进行的程度越。

当K≥105时,认为反应进行得较完全。

(2)K值的大小只能预示某可逆反应向某方向进行的最大限度,不能预示反应达到平衡所需要的时间。

(3)K只受影响,与反应物或生成物的浓度变化无关,与压强变化无关。

4.应用(1)利用化学平衡常数,判断反应是否达到平衡或非平衡状态时向何方向进行。

对于化学反应a A(g)+b B(g)⇌c C(g)+d D(g)的任意状态,浓度商Q c=。

Q c<K,反应向反应方向进行,即此时:v正>v逆。

Q c=K,反应处于状态。

即此时:v正=v逆。

Q c>K,反应向反应方向进行。

即此时:v正<v逆。

(2)利用K可判断反应的热效应:若升高温度,K值增大,则正反应为热反应;若升高温度,K值减小,则正反应为热反应。

(3)计算转化率:利用平衡常数计算转化率的主要途径是利用温度不变时,平衡常数不变列方程求解。

(4)计算相关反应的平衡常数。

若反应方向改变,则平衡常数变为其倒数;若方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也会改变同次幂,但意义不变。

对点自测1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)合成氨的反应达平衡后,保持其他条件不变,将各物质浓度增大一倍,K不变,平衡正向移动()(2)对某一可逆反应,升高温度则化学平衡常数一定变大()(3)可逆反应若有水反应或生成,平衡常数表达式中均不写水的浓度()(4)平衡常数发生变化,化学平衡必定发生移动()(5)化学平衡发生移动,其平衡常数一定随之改变()(6)改变条件,使反应物的平衡转化率都增大,该可逆反应的平衡常数一定增大()(7)一个可逆反应的正反应K正与逆反应K逆相等()2.在密闭容器中进行反应2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)(正反应为放热反应),请按下表所示回答:温度/℃200300400平衡常数K1K2K3(1)此反应的平衡常数表达式为K=。

(2)表中最大的平衡常数是。

(3)当反应在200 ℃达到平衡时,如增加氧气的量,则平衡(填“正向”“逆向”或“不”)移动,K1值(填“增大”“减小”或“不变”)。

题组一化学平衡常数表达式及其影响因素1.[2018·重庆联考]放热反应CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)在温度T1时达到平衡,c1(CO)=c1(H2O)=1.0 mol·L-1,其平衡常数为K1。

升高反应体系的温度至T2时,反应物的平衡浓度分别为c2(CO)和c2(H2O),平衡常数为K2,则()A.K2和K1的单位均为mol·L-1B.K2>K1C.c2(CO)=c2(H2O)D.c1(CO)>c2(CO)2.工业上合成氨是在一定条件下进行如下反应:N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH=-92.44 kJ·mol-1。

回答下列问题:(1)写出该反应的化学平衡常数表达式:,随着温度的升高,K值(填“增大”“减小”或“不变”)。

(2)平衡常数K值越大,表明(填字母)。

A.N2的转化率越高B.NH3的产率越大C.原料中N2的含量越高D.化学反应速率越快(3)对于合成氨反应而言,图7-27-1中有关图像一定正确的是(填字母)。

图7-27-1规律小结平衡常数表达式书写注意事项1.不要把反应体系中纯固体、纯液体以及稀溶液中水的浓度写进平衡常数的表达式中。

2.非水溶液中发生的反应,若有水参加或生成,则此时水的浓度不可视为常数,应写进平衡常数的表达式中。

3.若化学反应为离子反应时,书写其化学平衡常数时应先改写成离子反应再进行书写。

如Cl 2+H 2O H ++Cl -+HClO 的化学平衡常数为K =c (H +)·c (Cl -)·c (HClO )c (Cl 2)。

4.同一化学反应,化学方程式写法不同,其平衡常数表达式及数值亦不同。

如: N 2O 4(g) ⇌2NO 2(g) K =c 2(NO 2)c (N 2O 4) 12N 2O 4(g) ⇌NO 2(g) K '=c (NO 2)c 12(N 2O 4)=√K 2NO 2(g) ⇌N 2O 4(g) K ″=c (N 2O 4)c 2(NO 2)=1K5.有气体参与的反应,用平衡分压(总压乘以各自的物质的量分数)表示平衡常数。

如:2A(g)+B(s) ⇌C(g)。

若达到平衡时,n (A)=n 1,n (C)=n 2,密闭体系的压强为p ,则K =p ·p2p 1+p 2(p ·p 1p 1+p 2)2=p 2(p 1+p 2)pp 12。

题组二 利用平衡常数判断反应状态及其热效应1.[2018·云南大理州统测] 某温度下气体反应达到化学平衡状态,平衡常数K =,恒容时,若温度适当降低,F 的浓度增加,下列说法正确的是 ( )A.增大c (A)、c (B),K 增大B.降低温度,正反应速率增大C.该反应的焓变为负值D.该反应的化学方程式为2E(g)+F(g) ⇌A(g)+2B(g)2.[2018·合肥高三模拟] 在体积为1 L 的密闭容器中,进行如下化学反应:CO 2(g)+H 2(g) ⇌CO(g)+H 2O(g)。

化学平衡常数K 与温度T 的关系如下表:T /℃700 800 850 1000 1200 K0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 回答下列问题:(1)升高温度,化学平衡向 (填“正反应”或“逆反应”)方向移动。

(2)若某温度下,平衡浓度符合下列关系:c (CO 2)·c (H 2)=c (CO)·c (H 2O),此时的温度为 ;在此温度下,若该容器中含有1 mol CO 2、1.2 mol H 2、0.75 mol CO 、1.5 mol H 2O,则此时反应所处的状态为 (填“向正反应方向进行中”“向逆反应方向进行中”或“平衡状态”)。

规律小结 借助平衡常数判断反应状态及热效应规律1.判断反应状态:对于可逆反应a A(g)+b B(g) ⇌c C(g)+d D(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:Q c =Q c {<p 反应向正反应方向进行,p 正>p 逆=p 反应处于化学平衡状态,p 正=p 逆>p 反应向逆反应方向进行,p 正<p 逆2.判断热效应:升高温度{p 值增大→正反应为吸热反应p 值减小→正反应为放热反应降低温度{p 值增大→正反应为放热反应p 值减小→正反应为吸热反应题组三 化学平衡常数、转化率的有关计算1.已知反应X(g)+Y(g) ⇌R(g)+Q(g)的平衡常数与温度的关系如下表所示。

830 ℃ 时,向一个2 L 的密闭容器中充入0.2 mol X 和0.8 mol Y ,反应初始4 s 内v (X)=0.005 mol·L -1·s -1。

下列说法正确的是 ( )温度/℃ 700 800 830 1000 1200平衡常数 1.7 1.11.0 0.6 0.4A.4 s 时容器内c (Y)=0.76 mol·L -1B.830 ℃达平衡时,X 的转化率为80%C.反应达平衡后,升高温度,平衡正向移动D.1200 ℃时反应R(g)+Q(g) ⇌X(g)+Y(g)的平衡常数K =0.42.[2018·人大附中月考] 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H 2S 混合加热并达到下列平衡: CO(g)+H 2S(g) ⇌COS(g)+H 2(g) K =0.1反应前CO 的物质的量为10 mol,平衡后CO 的物质的量为8 mol 。

下列说法正确的是()A.升高温度,H2S浓度增加,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7 molD.CO的平衡转化率为80%方法技巧化学平衡计算题的解题思路考点二化学反应速率和化学平衡的图像1.速率—压强(或温度)图像图7-27-2曲线的意义是外界条件(如温度、压强等)对正、逆反应速率影响的变化趋势及变化幅度。

如图7-27-2中交点A是平衡状态,压强增大,正反应速率增大得快,平衡移动。

2.转化率(或百分含量)—时间—温度(或压强)图像已知不同温度或压强下,反应物的转化率α(或百分含量)与时间的关系曲线,推断温度的高低及反应的热效应或压强的大小及气体物质间的化学计量数的关系。

[以a A(g)+b B(g)⇌c C(g)中反应物的转化率αA为例说明]图7-27-3正确掌握图像中反应规律的判断方法①图7-27-3甲中,T2>T1,升高温度,αA降低,平衡逆向移动,正反应为反应。

②图乙中,p1>p2,增大压强,αA升高,平衡正向移动,则正反应为反应。

③图丙中,a表示使用了或(气体分子数反应前后相等的可逆反应)。

注意:若纵坐标表示A的百分含量,则甲中正反应为吸热反应,乙中正反应为气体体积增大的反应。

3.恒温线(或恒压线)图像图7-27-4已知不同温度下的转化率-压强图像或不同压强下的转化率-温度图像,推断反应的热效应或反应前后气体物质间化学计量数的关系。

[以反应a A(g)+b B(g)⇌c C(g)中反应物的转化率αA为例说明]解答这类图像题时应注意以下两点:(1)“定一议一”原则:可通过分析相同温度下不同压强时反应物A的转化率大小来判断平衡移动的方向,从而确定反应方程式中反应物与产物气体物质间的化学计量数的大小关系。

如图7-27-4甲中任取一条温度曲线研究,压强增大,αA增大,平衡正向移动,正反应为气体体积减小的反应,图乙中任取横坐标一点作横坐标垂直线,也能得出结论。

(2)通过分析相同压强下不同温度时反应物A的转化率的大小来判断平衡移动的方向,从而确定反应的热效应。

如利用上述分析方法,在图甲中作垂直线,图乙中任取一曲线,即能分析出正反应为放热反应。

4.几种特殊图像(1)如图7-27-5,对于反应m A(g)+n B(g)⇌p C(g)+q D(g),M点前,表示化学反应从反应物开始,则v正>v逆;M点为刚达到的平衡点。