文档介绍：该【高考化学一轮复习第七章化学反应速率和化学平衡第3讲化学平衡常数学生用书 】是由【知识徜徉土豆】上传分享，文档一共【19】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【高考化学一轮复习第七章化学反应速率和化学平衡第3讲化学平衡常数学生用书 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。1
第3讲 化学平衡常数
考 纲要 求
，能利用化学平衡常数进行相关计算。
。
，能够利用化学反应的焓变和熵变判断化学反应的方向。
考点一 化学平衡常数
基础梳理·自我排查
在一定温度下，当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．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________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)平衡常数与反应方程式的关系
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＝1K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。
③两方程式相加得总方程式，则总方程式的平衡常数等于两分方程式平衡常数的乘积，即K总＝K1·K2。
4．常见应用
(1)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
对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)⇌pC(g)＋qD(g)，若浓度商Qc＝cpC·cqDcmA·cnB，则将浓度商和平衡常数作比较可判断可逆反应所处的状态。
Qc<K：反应向正反应方向进行，v正>v逆Qc=K：反应处于化学平衡状态，v正=v逆Qc>K：反应向逆反应方向进行，v正<v逆
(2)判断可逆反应的热效应
升高温度—→K值增大→正反应为____反应→K值减小→正反应为____反应
降低温度—→K值增大→正反应为____反应→K值减小→正反应为____反应
[思考]
1．在某温度下，N2＋3H2⇌2NH3的平衡常数为K1，则该温度下，NH3⇌12N2＋32H2的平衡常数K2＝________________。
2
2．在一定温度下，已知以下三个反应的平衡常数：
反应①：CO(g)＋CuO(s)⇌CO2(g)＋Cu(s) K1
反应②：H2(g)＋CuO(s)⇌Cu(s)＋H2O(g) K2
反应③：CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g) K3
a．反应①的平衡常数表达式为________________。
b．反应③的K3与K1、K2的关系是K3＝________。
[判断] (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)温度、浓度、压强、催化剂均能改变平衡常数( )
(3)升高温度，平衡常数一定增大( )
(4)平衡常数变化，化学平衡不一定发生移动( )
(5)化学平衡发生移动，平衡常数一定改变( )
(6)平衡常数和转化率都能体现可逆反应进行的程度( )
(7)反应A(g)＋3B(g)⇌2C(g)，达平衡后，温度不变，增大压强，平衡正向移动，平衡常数K值增大( )
(8)对于反应：2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)，升高温度，K值减小，则ΔH>0( )
微点拨
关于H2O的浓度问题
(1)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NH4Cl＋H2O⇌NH3·H2O＋HCl的平衡常数表达式为K＝cHCl·cNH3·H2OcNH4Cl。
(2)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。
考点专练·层级突破
练点一 化学平衡常数的判断
1．O3也是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优点。O3可溶于水，在水中易分解，产生的[O]为游离氧原子，有很强的杀菌消毒能力。常温常压下发生反应如下：
反应① O3⇌O2＋[O] ΔH＞0 平衡常数为K1；
反应② [O]＋O3⇌2O2 ΔH＜0 平衡常数为K2；
总反应：2O3⇌3O2 ΔH＜0 平衡常数为K。
下列叙述正确的是( )
A．降低温度，K减小
B．K＝K1＋K2
C．适当升温，可提高消毒效率
D．压强增大，K 2减小
2．在恒容密闭容器中，由CO合成甲醇：CO(g)＋2H2(g)⇌CH3OH(g)，在其他条件不变的情况下研究温度对反应的影响，实验结果如图所示，下列说法正确的是( )
4
A．平衡常数K＝cCH3OHcCO·cH2
B．该反应在T1时的平衡常数比T2时的小
C．CO合成甲醇的反应为吸热反应
D．处于A点的反应体系从T1变到T2，达到平衡时cH2cCH3OH增大
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/℃
700
800
830
1 000
1 200
K
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1 mol CO、5 mol H2O，反应达到平衡后，(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”)。
(6)若1 200 ℃时，在某时刻平衡体系中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2 mol·L－1、2 mol·L−1、4 mol·L－1、4 mol·L−1，则此时上述反应的平衡移动方向为________(填“正反应方向”“逆反应方向”或“不移动”)。
4．用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益，减少污染。新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的总反应具有更好的催化活性。
实验测得在一定压强下，总反应的HCl平衡转化率随温度变化的αHCl～T曲线如下图：
(1)则总反应的ΔH________0(填“＞”“＝”或“＜”)；A、B两点的平衡常数K(A)与K(B)中较大的是________。
(2)在上述实验中若压缩体积使压强增大，请在上图画出相应αHCl～T曲线的示意图，并简要说明理由：________________________________________________________________________
4
________________________________________________________________________。
(3)下列措施中，有利于提高αHCl的有________。
A．增大n(HCl)
B．增大n(O2)
C．使用更好的催化剂
D．移去H2O
练点二 平衡常数(K)的应用计算
5．催化还原CO2是解决温室效应及能源问题的重要手段之一。研究表明，在Cu/ZnO催化剂存在下，CO2和H2可发生两个平行反应，分别生成CH3OH和CO。反应的热化学方程式如下：
CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g)
ΔH1＝－ kJ·mol－1Ⅰ
CO2(g)＋H2(g)⇌CO(g)＋H2O(g) ΔH2Ⅱ
某实验室控制CO2和H2初始投料比为1∶，在相同压强下，经过相同反应时间测得如下实验数据：
T/(K)
催化剂
CO2转化率(%)
甲醇选择性(%)
543
543
553
553
注：：Cu/ZnO纳米棒；：Cu/ZnO纳米片；甲醇选择性：转化的CO2中生成甲醇的百分比
已知：①CO和H2的标准燃烧热分别为－ kJ·mol－1和－ kJ·mol－1
②H2O(l)===H2O(g) ΔH3＝＋ kJ·mol－1
请回答(不考虑温度对ΔH的影响)：
(1)反应Ⅰ的平衡常数表达式K＝________；反应Ⅱ的ΔH2＝________kJ·mol－1。
(2)有利于提高CO2转化为CH3OH平衡转化率的措施有________。
C．降低反应温度
D．投料比不变，增加反应物的浓度
E．增大CO2和H2的初始投料比
(3)表中实验数据表明，在相同温度下不同的催化剂对CO2转化成CH3OH的选择性有显著的影响，其原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
6．氮的氧化物直接排放会引发严重的环境问题，请回答下列问题：
NOx的排放主要来自于汽车尾气，包含NO2和NO，有人提出用活性炭对NOx进行吸附，发生反应如下：
反应a：C(s)＋2NO(g)⇌N2(g)＋CO2(g)
ΔH＝－ kJ·mol－1
反应b：2C(s)＋2NO2(g)⇌N2(g)＋2CO2(g)
ΔH＝－ kJ·mol－1
5
(1)对于反应a，在T1℃时，借助传感器测得反应在不同时间点上各物质的浓度如下：
①0～10 min内，NO的平均反应速率v(NO)＝______，当升高反应温度，该反应的平衡常数K________(填“增大”“减小”或“不变”)。
②30 min后，只改变某一条件，反应重新达到平衡；根据上表中的数据判断改变的条件可能是________(填字母)。
A．加入一定量的活性炭 B．通入一定量的NO
C．适当缩小容器的体积 D．加入合适的催化剂
(2)某实验室模拟反应b，在密闭容器中加入足量的C和一定量的NO2气体，维持温度为T2℃，如图为不同压强下反应b经过相同时间NO2的转化率随着压强变化的示意图。请分析1 050 kPa前，反应b中NO2转化率随着压强增大而增大的原因________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
在1 100 kPa时，NO2的体积分数为________。
(3)用某物质的平衡分压代替其物质的量浓度也可以表示化学平衡常数(记作Kp)；在T2℃、×106 Pa时，该反应的化学平衡常数Kp＝________(用计算表达式表示)。
练后归纳
化学平衡计算中常用的“三关系四公式”
1．三个量的关系
(1)三个量：即起始量、变化量、平衡量。
(2)关系
①对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。
②对于同一生成物，始起量＋变化量＝平衡量。
③各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。
6
2．四个计算公式
(1)反应物的转化率＝n转化n起始×100%＝c转化c起始×100%。
(2)生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。
产率＝实际产量理论产量×100%。
(3)平衡时混合物组分的百分含量＝平衡量平衡时各物质的总量×100%。
(4)某组分的体积分数＝某组分的物质的量混合气体总的物质的量×100%。
考点二 化学反应进行的方向
基础梳理·自我排查
(1)含义
在一定条件下，不需要借助外力作用就能________进行的过程。
(2)特点
①体系趋向于从________状态转变为________状态(体系对外部做功或释放热量)。
②在密闭条件下，体系有从________转变为________的倾向性(无序体系更加稳定)。
2．自发反应
在一定条件下____________就能自发进行的反应称为自发反应。
3．化学反应方向的判据
[判断] (正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)CaCO3(s)高温CaO(s)＋CO2(g)是一个熵增加的过程( )
(2)ΔH<0，ΔS>0的反应，一定是自发反应( )
(3)吸热且熵增加的反应，当温度升高时，反应一定能自发进行( )
(4)凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的( )
(5)Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行( )
(6)反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，该反应的ΔH＜0( )
微点拨
1．反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响。
7
2．化学反应方向的判据指出的仅仅是在一定条件下化学反应自发进行的趋势，并不能说明在该条件下反应一定能实际发生，还要考虑化学反应的快慢问题。
考点专练·层级突破
练点一 化学反应的自发性
1．下列关于化学反应自发性的说法中正确的是( )
A．熵增加的化学反应一定能自发进行
B．自发进行的化学反应一定能迅速发生
C．在一定条件下，吸热反应可自发进行
D．电解池中的化学反应属于自发过程
2．实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解正确的是( )
A．所有的放热反应都是自发进行的
B．所有的自发反应都是放热的
C．焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素
D．焓变是决定反应是否具有自发性的唯一判据
练点二 化学反应的方向性
3．下列说法正确的是( )
A．凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的
B．自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小
C．常温下，反应C(s)＋CO2(g)⇌2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0
D．反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则该反应的ΔH>0
4．已知在100 kPa、 K时石灰石分解反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)的ΔH＝+ kJ·mol−1，ΔS＝+ J·mol−1·K−1，则：
(1)该反应常温下________(填“能”或“不能”)自发进行。
(2)据本题反应数据分析，温度________(填“能”或“不能”)成为反应方向的决定因素。
(3)若温度能决定反应方向，则该反应自发进行的最低温度为________。
5．(1)汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO(g)===2C(s)＋O2(g)已知该反应的ΔH>0，简述该设想能否实现的依据：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式如下：
2NO＋2CO⇌2CO2＋N2。反应能够自发进行，则反应的ΔH________0(填“>”“<”或“＝”)。
6．(1)已知体系自由能变ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG<0时反应自发进行。三个氢化反应的ΔG与温度的关系如图1所示，可知：反应①能自发进行的最低温度是________；相同温度下，反应②比反应①的ΔG小，主要原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
8
(2)不同温度下反应②中SiCl4转化率如图2所示。下列叙述正确的是________(填序号)。
a．B点：v正>v逆
b．v正：A点>E点
c．反应适宜温度：480～520 ℃
(3)反应③的ΔH3＝________(用ΔH1，ΔH2表示)。温度升高，反应③的平衡常数K________(填“增大”“减小”或“不变”)。
练后归纳
焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响
ΔH
ΔS
ΔH－TΔS
反应情况
－
＋
永远是负值
在任何温度下过程均自发进行
＋
－
永远是正值
在任何温度下过程均非自发进行
＋
＋
低温为正高温为负
低温时非自发，高温时自发
－
－
低温为负高温为正
低温时自发，高温时非自发
9
真题演练·素养通关
1.[2021·全国乙卷，28]一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物，具有强氧化性，可与金属直接反应，也可用作有机合成中的碘化剂。回答下列问题：
(1)历史上海藻提碘中得到一种红棕色液体，由于性质相似，Liebig误认为是ICl，从而错过了一种新元素的发现。该元素是________。
(2)氯铂酸钡(BaPtCl6)固体加热时部分分解为BaCl2、Pt和Cl2， ℃时平衡常数K′p＝×104Pa2。在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl6，抽真空后，通过一支管通入碘蒸气(然后将支管封闭)。 ℃， kPa。 ℃平衡时， kPa，则pICl＝________ kPa，反应2ICl(g)===Cl2(g)＋I2(g)的平衡常数K＝________(列出计算式即可)。
(3)McMorris测定和计算了在136～180 ℃范围内下列反应的平衡常数Kp ：
2NO(g)＋2ICl(g)⇌2NOCl(g)＋I2(g) Kp1
2NOCl(g)⇌2NO(g)＋Cl2(g) Kp2
得到lg Kp1～1T和lg Kp2～1T均为线性关系，如下图所示：
①由图可知，NOCl分解为NO和Cl2反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)。
②反应2ICl(g)===Cl2(g)＋I2(g)的K＝________(用Kp1、Kp2表示)；该反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)，写出推理过程________________________________________________________________________。
(4)Kistiakowsky曾研究了NOCl光化学分解反应，在一定频率(ν)光的照射下机理为：
NOCl＋hν―→NOCl*
NOCl＋NOCl*―→2NO＋Cl2
其中hν表示一个光子能量，NOCl*表示NOCl的激发态。可知，分解1 mol的NOCl需要吸收________mol的光子。
2．[2020·全国卷Ⅰ，28]硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化： SO2(g)＋12O2(g) 钒催化剂 SO3(g) ΔH＝－98 kJ·mol－1。回答下列问题：
(1)钒催化剂参与反应的能量变化如图(a)所示，V2O5(s)与SO2(g)反应生成VOSO4(s)和V2O4(s)的热化学方程式为________________________________________________。
11
(2)当SO2(g)、O2(g)和N2(g)%、%和82%时， MPa、 MPa压强下，SO2平衡转化率α随温度的变化如图(b)所示。 MPa、550℃时的α＝________ ，判断的依据是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
影响α的因素有________________。
(3)将组成(物质的量分数)为2m% SO2(g)、m% O2(g)和q% N2(g)的气体通入反应器，在温度t、压强p条件下进行反应。平衡时，若SO2转化率为α，则SO3压强为________ ，平衡常数Kp＝________ (以分压表示，分压＝总压×物质的量分数)。
(4)研究表明，SO2催化氧化的反应速率方程为：
v＝kαα'−(1－nα′)
式中：k为反应速率常数，随温度t升高而增大；α为SO2平衡转化率，α′为某时刻SO2转化率，n为常数。在α′＝，将一系列温度下的k、α值代入上述速率方程，得到v～t曲线，如图(c)所示。
曲线上v最大值所对应温度称为该α′下反应的最适宜温度tm。t<tm时，v逐渐提高；t>tm后，v逐渐下降。原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．[2020·全国卷Ⅲ，28]二氧化碳催化加氢合成乙烯是综合利用CO2的热点研究领域。回答下列问题：