1、考纲要求 1.了解化学平衡常数(K)的含义。2.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，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)。cpCcqDcmAcnB3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 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应用(1)判断可逆反应进行的程度。(2)利用化学
2、平衡常数，判断反应是否达到平衡或向何方向进行。对于化学反应 aA(g)bB(g) cC(g)dD(g)的任意状态，浓度商：Q c 。ccCcdDcaAcbBQK，反应向正反应方向进行；QK，反应处于平衡状态；QK，反应向逆反应方向进行。(3)利用 K 可判断反应的热效应：若升高温度，K 值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K 值减小，则正反应为放 热反应。深度思考1正误判断，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)催化剂能改变化学反应速率，也能改变平衡常数( )(3)平衡常数发生变化，化学平衡不一定发生移动( )(4)化学平衡发生移动，平衡常数不
3、一定发生变化( )(5)平衡常数和转化率都能体现可逆反应进行的程度( )(6)化学平衡常数只受温度的影响，温度升高，化学平衡常数的变化取决于该反应的反应热( )2书写下列化学平衡的平衡常数表达式。(1)Cl2H 2OHClHClO(2)C(s)H 2O(g)CO(g)H 2(g)(3)CH3COOHC 2H5OHCH3COOC2H5H 2O(4)CO H 2OHCO OH 23 3(5)CaCO3(s)CaO(s)CO 2(g)3一定温度下，分析下列三个反应的平衡常数的关系N 2(g)3H 2(g)2NH3(g) K1 N2(g) H2(g)NH3(g) K212 322NH 3(g)N2(g
4、)3H 2(g) K3(1)K1 和 K2，K 1K 。2(2)K1 和 K3，K 1 。1K3题组一 平衡常数的含义1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) K 12NO(g)Cl 2(g)2ClNO(g) K 2则 4NO2(g)2NaCl(s) 2NaNO3(s)2NO(g)Cl 2(g)的平衡常数 K (用 K1、K 2 表示)。2在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO 2(g)H 2(g)CO(g)H 2O(g)，其化学平衡常数 K 和温度 t 的关系如表所示：t/ 700 800 830 1
5、 000 1 200K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6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 (填“吸热 ”或“放热”)反应。(3)某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：3c(CO 2)c(H2)5c(CO)c(H 2O)，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 (填“大于” “小于”或“等于 ”)1.0。(5)830 时，容器中的化学反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下，扩大容器的体积。平衡 (填“向正反应方向 ”、 “向逆反应方向”或“不”) 移动。题组二 化
6、学平衡常数的应用3甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用 CO 或 CO2 来生产燃料甲醇。已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：温度/化学反应 平衡常数500 8002H 2(g)CO(g) CH3OH(g) K1 2.5 0.15H 2(g)CO 2(g)H2O(g) CO(g) K2 1.0 2.503H 2(g)CO 2(g)CH3OH(g)H 2O(g) K3(1)据反应与可推导出 K1、K 2 与 K3 之间的关系，则 K3 (用 K1、K 2 表示)。(2)反应的 H (填“”或“”)0 。4在一个体积为 2 L 的真空密闭容器
7、中加入 0.5 mol CaCO3，发生反应 CaCO3(s)CaO (s)CO 2(g)，测得二氧化碳的物质的量浓度随温度的变化关系如下图所示，图中 A 表示 CO2的平衡浓度与温度的关系曲线，B 表示不同温度下反应经过相同时间时 CO2 的物质的量浓度的变化曲线。请按要求回答下列问题：(1)该反应正反应为 (填“吸”或“放”)热反应，温度为 T5 时，该反应耗时 40 s 达到平衡，则 T5时，该反应的平衡常数数值为 。(2)如果该反应的平衡常数 K 值变大，该反应 (选填字母 )。a一定向逆反应方向移动b在平衡移动时正反应速率先增大后减小c一定向正反应方向移动d在平衡移动时逆反应速率先减
8、小后增大(3)请说明随温度的升高，曲线 B 向曲线 A 逼近的原因： 。(4)保持温度、体积不变，充入 CO2 气体，则 CaCO3 的质量 ，CaO 的质量 ，CO 2 的浓度 (填“ 增大” ， “减小”或“不变”)。(5)在 T5下，维持温度和容器体积不变，向上述平衡体系中再充入 0.5 mol N2，则最后平衡时容器中的 CaCO3 的质量为 g。1一个模式“三段式”如 mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)，令 A、B 起始物质的量浓度分别为 a molL1 、b molL 1，达到平衡后消耗 A 的物质的量浓度为 mx molL1 。mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)c
9、 始 /(molL1 ) a b 0 0c 转 /(molL1 ) mx nx px qxc 平 /(molL1 ) amx bnx px qxK 。pxpqxqa mxmb nxn2明确三个量的关系(1)三个量：即起始量、变化量、平衡量。(2)关系对于同一反应物，起始量变化量平衡量。对于同一生成物，起始量变化量平衡量。各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。3掌握四个公式(1)反应物的转化率 100% 100%。n转 化 n起 始 c转 化 c起 始 (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 100%。实 际 产 量
10、理 论 产 量(3)混合物组分的百分含量 100%。平 衡 量平 衡 时 各 物 质 的 总 量(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 量题组一 平衡常数与转化率的关系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)H 2(g) K 0.1反应前 CO 物质的量为 10 mol，平衡后 CO 物质的量为 8 mol。下列说法正确的是( )A升高温度，H 2S 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
11、渐增大C反应前 H2S 物质的量为 7 molDCO 的平衡转化率为 80%2已知可逆反应：M(g)N(g) P(g)Q(g) H0，请回答下列问题：(1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为 c(M)1 molL1 ，c(N) 2.4 molL1 ；达到平衡后，M 的转化率为 60%，此时 N 的转化率为 。(2)若反应温度升高，M 的转化率 (填“增大” 、 “减小”或“不变”)。(3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为 c(M)4 molL1 ，c(N)a molL1 ；达到平衡后，c(P)2 molL 1 ，a 。(4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为 c(M)c(N)b molL
12、1 ，达到平衡后，M 的转化率为 。题组二 速率常数与平衡常数的关系3(2016海南，16)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：t 1 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 (填“小于” 、 “等于”或“大于”)0。(2)t2 温度下，图中能表示顺式异构体的质量分数随时间变化
13、的曲线是 (填曲线编号) ，平衡常数值 K2 ；温度 t1 t2(填“小于” 、 “等于”或“大于”)，判断理由是 。4无色气体 N2O4 是一种强氧化剂，为重要的火箭推进剂之一。 N2O4 与 NO2 转换的热化学方程式为 N2O4(g)2NO2(g) H24.4 kJmol 1 。上述反应中，正反应速率 v 正 k 正 p(N2O4)，逆反应速率 v 逆 k 逆 p2(NO2)，其中 k 正 、k 逆为速率常数，则 Kp 为 (以 k 正 、k 逆 表示)。若将一定量 N2O4 投入真空容器中恒温恒压分解(温度 298 K、压强 100 kPa)，已知该条件下 k 正 4.810 4 s1
14、 ，当 N2O4 分解 10%时，v 正 kPas1 。题组三 压强平衡常数的相关计算5汽车尾气是造成雾霾天气的重要原因之一，尾气中的主要污染物为CxHy、NO、CO、SO 2 及固体颗粒物等。研究汽车尾气的成分及其发生的反应，可以为更好的治理汽车尾气提供技术支持。请回答下列问题：活性炭也可用于处理汽车尾气中的 NO，在 1 L 恒容密闭容器中加入 0.100 0 mol NO 和2.030 mol 固体活性炭，生成 A、B 两种气体，在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量以及容器内压强如下表：活性炭 /mol NO/mol A/mol B/mol p/MPa200 2.000 0.040
15、 0 0.030 0 0.030 0 3.93335 2.005 0.050 0 0.025 0 0.025 0 p根据上表数据，写出容器中发生反应的化学方程式： ，判断 p (用“” 、 “”或“”填空)3.93 Pa。计算反应体系在 200 时的平衡常数 Kp (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压体积分数)。Kp 含义：在化学平衡体系中，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。单位与表达式有关。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，根据分压计算分式求出各气体物质的分压，某气体
16、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，N 2(g)3H 2(g)2NH3(g)，压强平衡常数表达式为Kp 。p2NH3pN2p3H2在 2017 最新考试大纲中明确提出：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。所以在全国新课标卷以及各省市高考卷中均有所涉及，且具有一定的难度，属于难点拉分型题目，做该类题目应注意以下两个方面：1化工生产适宜条件选择的一般原则(1)从化学反应速率分析，既不能过快，又不能太慢。(2)从化学平衡移动分析，既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的矛盾性。(3)
17、从原料的利用率分析，增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本。(4)从实际生产能力分析，如设备承受高温、高压能力等。(5)注意催化剂的活性对温度的限制。2平衡类问题需综合考虑的几个方面(1)原料的来源、除杂，尤其考虑杂质对平衡的影响。(2)原料的循环利用。(3)产物的污染处理。(4)产物的酸碱性对反应的影响。(5)气体产物的压强对平衡造成的影响。(6)改变外界条件对多平衡体系的影响。专题训练题组一 平衡原理对工农业生产的理论指导1化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。(1)利用“化学蒸气转移法”制备 TaS2 晶体，发生如下反应：TaS2(s)2I 2(g)TaI4(g)S
18、 2(g) H 0( )如下图所示，反应()在石英真空管中进行，先在温度为 T2 的一端放入未提纯的 TaS2 粉末和少量 I2(g)，一段时间后，在温度为 T1 的一端得到了纯净 TaS2 晶体，则温度 T1 T2(填“ ” 、 “”或“”)。上述反应体系中循环使用的物质是 。(2)CO 可用于合成甲醇，反应方程式为 CO(g)2H 2(g)CH3OH(g)。CO 在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图所示。该反应 H 0(填“”或“”)。实际生产条件控制在 250 、1.310 4 kPa 左右，选择此压强的理由是 。2如何降低大气中 CO2 的含量及有效地开发利用 CO2 是当前科学家研究的重要课题。(1)科学家用 H2 和 CO2 生产甲醇燃料。为探究该反应原理，进行如下实验：某温度下，在容积为 2 L 的密闭容器中充入 1 mol CO2 和 3.25 mol H2，在一定条件下反应，测得CO2、CH 3OH(g)和 H2O(g)的物质的量 (n)随时间的变化关系如图所示。从反应开始到 3 min 时，氢气的平均反应速率 v(H2) 。下列措施中一定能使 CO2 的转化率增大的是 。A在原容器中再充入 1 mol CO2B在原容器中再充入 1 mol H2C在原容器中充入 1 mol HeD使用更有效的催化剂E缩小容器的容积
