专题8-化学平衡常数及转化率的相关计算

化学平衡常数及转化率的计算一、化学平衡常数的计算1.平衡常数的定义对于反应总体方程式：aA+bB⇌cC+dD平衡常数（K）的定义为：K=[C]^c[D]^d/[A]^a[B]^b其中，[A]、[B]、[C]、[D]分别表示反应物A、B和生成物C、D的浓度。

需要注意的是，平衡常数只与温度有关，与浓度无关。

它表征了反应体系在平衡状态下反应物和生成物的浓度之间的比例关系。

2.平衡常数的计算方法对于已知的反应总体方程式和已知浓度，可以通过以下方法计算平衡常数：方法一：代入已知浓度直接计算根据反应总体方程式，将已知浓度代入化学平衡常数的定义式中，就可以得到平衡常数的数值。

例如，对于反应总体方程式：2NO2(g)⇌N2O4(g)当反应物NO2和生成物N2O4的浓度已知时，可以将它们的浓度代入平衡常数的定义式中计算平衡常数的数值。

方法二：根据摩尔浓度计算如果已知反应物和生成物的摩尔浓度，可以将摩尔浓度代入平衡常数的定义式中计算平衡常数的数值。

例如，对于反应总体方程式：2H2(g)+O2(g)⇌2H2O(g)当反应物H2和O2的摩尔浓度已知时，可以将它们的摩尔浓度代入平衡常数的定义式中计算平衡常数的数值。

需要注意的是，在计算平衡常数时需要保证浓度或摩尔浓度的单位一致，以确保计算的准确性。

转化率是指反应物转化成产物的比例或程度，通常用百分比表示。

转化率的计算方法取决于反应物和产物的类型以及实验条件。

下面以摩尔转化率和体积转化率为例介绍其计算方法。

1.摩尔转化率摩尔转化率（X_mol）表示反应物转化成产物的摩尔数与反应物的初始摩尔数之比。

X_mol = (n_0 - n_t) / n_0 * 100%其中，n_0表示反应物的初始摩尔数，n_t表示反应结束时反应物的剩余摩尔数。

例如，对于反应总体方程式：A⇌B+C当反应物A的初始摩尔数已知，并在反应结束时测得反应物A的剩余摩尔数，可以计算摩尔转化率。

2.体积转化率体积转化率（X_vol）表示反应物转化成产物的体积与反应物的初始体积之比。

高考化学—-平衡常数、转化率—-专题讲义组长审核:授课主题化学平衡常数、转化率及反应方向的判断教学目的能够写出化学平衡常数的表达式;能够计算出物质的平衡转化率;教学重难点判断反应是否达到平衡状态;反应物平衡转化率的变化判断;焓变、熵变及化学反应方向的关系教学内容本节知识点讲解１、化学平衡常数(1)定义在一定温度下,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,这个常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数),用K表示。

(2)表达式关于一般的可逆反应:m A(g)+ｎB(g)p C(g)+q D(g),K=、(3)应用①判断反应进行的限度K值大,说明反应进行的程度大,反应物的转化率高、Ｋ值小,说明反应进行的程度小,反应物的转化率低、Ｋ<1０−510−５～105〉105反应程度特别难进行反应可逆反应可接近完全②判断反应是否达到平衡状态化学反应a A(g)＋b B(g)cＣ(g)+ｄD(g)在任意状态时,浓度商均为Ｑc＝。

Qｃ>K时,反应向逆反应方向进行;Q c=K时,反应处于平衡状态;Ｑｃ<K时,反应向正反应方向进行。

③利用平衡常数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。

2、转化率关于一般的化学反应:aＡ+b B c C+dＤ,达到平衡时反应物Ａ的转化率为α(A)=×100%＝×10０%［c0(A)为起始时Ａ的浓度,c(A)为平衡时A的浓度］反应物平衡转化率的变化判断判断反应物转化率的变化时,不要把平衡正向移动与反应物转化率提高等同起来,要视具体情况而定。

常见有以下几种情形:反应类型条件的改变反应物转化率的变化有多种反应物的可逆反应m A(g)+n B(g)ｐC(g)+qＤ(g) 恒容时只增加反应物A的用量反应物A的转化率减小,反应物B的转化率增大同等倍数地增大(或减小)反应物A、B的量恒温恒压条件下反应物转化率不变恒温恒容条件下m+n〉p+ｑ反应物A和Ｂ的转化率均增大m＋n<ｐ+q反应物Ａ和B的转化率均减小m+n=p+q反应物A和B的转化率均不变只有一种反应物的可逆反应m A(g)ｎB(g)+ｐC(ｇ) 增加反应物A的用量恒温恒压条件下反应物转化率不变恒温恒容条件下m＞n＋p反应物A的转化率增大ｍ〈n+p反应物A的转化率减小m=ｎ＋p反应物A和B的转化率不变3。

【热门思想】1、化学均衡计算2、化学均衡常数【热门释疑】1、怎样运用“三段式”模式进行化学均衡计算?依据反响进行 ( 或均衡挪动 ) 的方向，设某反响物耗费的量，而后列式求解。

例：m A+n B p C+q D开端量：a b00变化量：mx nx px qx平权衡：a-mx b-nx px qx注意：①变化量与化学方程式中各物质的化学计量数成比率。

②这里 a、b 可指：物质的量、浓度、体积等。

③弄清开端量、平权衡、均衡转变率三者之间的交换关系。

④在使用均衡常数时，要注意反响物或生成物的状态。

2、化学均衡常数的意义是什么?使用化学均衡常数应注意哪些问题?（1）化学均衡常数的意义：①化学均衡常数可表示反响进行的程度。

K 越大，反响进行的程度越大， K>105时，能够以为该反响已经进行完整。

固然转变率也能表示反响进行的程度，但转变率不单与温度相关，并且与开端条件相关。

②K的大小只与温度相关，与反响物或生成物的开端浓度没关。

（2）在使用化学均衡常数时应注意：①不要把反响系统中纯固体、纯液体以及稀溶液中水的浓度写进均衡常数表达式中，但非水溶液中，如有水参加或生成，则此时水的浓度不行视为常数，应写进均衡常数表达式中。

②同一化学反响，化学反响方程式写法不一样，其均衡常数表达式及数值亦不一样。

所以书写均衡常数表达式及数值时，要与化学反响方程式相对应，不然就没存心义。

【热门考题】【典例】【 2014 年高考四川卷第7 题】在 10L 恒容密闭容器中充入X(g) 和 Y(g) ，发生反响X(g) ＋ Y(g) M(g) ＋ N(g) ，所得实验数据以下表：开端时物质的量 /mol 均衡时物质的量 /mol实验温度/ ℃编号n(X) n(Y) n(M)①700②800③800 a④900 b以下说法正确的选项是A．实验①中，若 5min 时测得 n(M) ＝，则 0 至 5min 时间内，用 N 表示的均匀反响速率υ(N) ＝× 10 －2mol/(L ·min)B．实验②中，该反响的均衡常数K＝C．实验③中，达到均衡是，X 的转变率为60%D．实验④中，达到均衡时，b＞【答案】 C开端浓度（ mol/L ）0 0转变浓度（ mol/L ）则该温度下均衡常数K＝错误!＝＞1，这说明高升温度均衡常数减小，即均衡向逆反响方向挪动，所以正方应是放热反响。

化学反应的平衡常数与反应物质转化率化学反应是物质转化的过程，而反应的平衡常数以及反应物质的转化率体现了该反应的特性和动力学行为。

本文将就化学反应的平衡常数和反应物质转化率进行探讨。

一、化学反应的平衡常数1. 平衡常数的定义和计算方式平衡常数是指在给定温度下，反应物与生成物的浓度之比，用于表示反应系统达到平衡时不同物质的相对含量。

一般情况下，化学反应可以用一个化学方程式来表示，例如：A +B ⇌C + D其中A和B为反应物，C和D为生成物。

根据质量守恒定律，反应物与生成物的摩尔数之和在反应过程中始终保持不变。

此外，每个参与反应的物质都有其浓度，可以用摩尔浓度或者压力来表示。

对于上述反应，平衡常数K可以用以下方式计算：K = [C][D] / [A][B]其中，[C]、[D]、[A]、[B]分别表示各物质的摩尔浓度。

2. 平衡常数的意义和应用平衡常数K可以用于判断反应的偏向性和速率。

若K > 1，则平衡体系中生成物的浓度较高，反应向生成物的方向偏移；若K < 1，则平衡体系中反应物的浓度较高，反应向反应物的方向偏移；若K ≈ 1，则反应物和生成物的浓度相近，反应达到动态平衡。

除了判断偏向性外，平衡常数还能用于反应的定量计算。

在给定反应物浓度的情况下，可以根据平衡常数计算生成物的浓度，或者根据生成物的浓度推算反应物浓度。

二、反应物质的转化率1. 转化率的定义和计算方式反应物质的转化率表示在反应过程中，反应物转化为生成物的程度。

转化率可以用不同方式进行计算，例如：转化率(%) = (生成物的摩尔数 / 反应物的初始摩尔数) × 100%在实际应用中，转化率还可以用质量、体积等方式进行计算，具体取决于反应物和生成物的性质。

2. 转化率与反应速率的关系转化率与反应速率密切相关。

反应速率是指单位时间内反应物转化为生成物的速率，可以用反应速率方程表示。

根据反应速率方程，可以得出在给定时间内反应物转化为生成物的摩尔数。

化学平衡常数与转化率的计算aA+bB↔cC+dD平衡常数的表达式为：Kc=([C]^c*[D]^d)/([A]^a*[B]^b)其中，[A]、[B]、[C]、[D]分别表示反应物A、B和生成物C、D的平衡态浓度。

a、b、c、d分别为反应物A、B与生成物C、D各自的摩尔系数。

对于气相反应，也可以使用气相的分压来表示平衡常数。

此时平衡常数的表达式为：Kp=(PC^c*PD^d)/(PA^a*PB^b)其中，PA、PB、PC、PD分别表示反应物A、B和生成物C、D的分压。

化学平衡常数的值可以根据实验测得的平衡浓度或分压数据计算得出。

在实验中，通常使用化学平衡常数来确定反应趋势和预测反应结果。

当平衡常数大于1时，表示反应偏向生成物一侧；当平衡常数小于1时，表示反应偏向反应物一侧；当平衡常数接近1时，则表示反应在平衡位置处。

转化率是指一个物质在化学反应中转化为其他物质的程度。

在反应过程中，原始物质转化为产物的比例是反应转化率。

它是反应物的消失与产物的形成之间的关系的一种相对测量。

转化率的计算可以使用消失物或形成物的摩尔数来表示。

对于一般的化学反应的平衡反应式：aA→bB+cC反应转化率的表达式为：转化率=(已转化物质的摩尔数)/(反应物初始摩尔数)*100%其中，已转化物质的摩尔数可以通过实验数据或反应物质的摩尔比来确定。

反应物初始摩尔数可以通过反应物质量和相应的摩尔质量关系来计算得出。

转化率可以用来评估反应的程度和速率，可以帮助确定反应条件和优化反应结果。

高转化率通常表示反应进行充分，而低转化率则表示反应进行不充分。

总结起来，化学平衡常数和转化率是用于描述和计算化学反应的两个重要物理量。

化学平衡常数表示了反应物与生成物浓度或分压之间的关系，可以用于预测反应的平衡位置和判断反应的趋势。

转化率则表示了反应中原始物质向产物转化的程度，可以用于评估反应的程度和速率。

两者的计算方法和应用都可以通过实验数据来确定。

化学平衡常数与转化率的计算1．明确三个量的关系(1)三个量：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，起始量＋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。

2．掌握四个公式(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%。

3．谨记一个答题模板反应：m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)，令A 、B 起始物质的量分别为a mol 、b mol ，达到平衡后，A 的转化量为mx mol ，容器容积为V L ，则有以下关系：m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)起始/mol a b 0 0 转化/mol mx nx px qx 平衡/mol a －mx b －nx px qx 对于反应物：n (平)＝n (始)－n (转)对于生成物：n (平)＝n (始)＋n (转)则有：①K ＝⎝⎛⎭⎫px V p ·⎝⎛⎭⎫qx V q ⎝⎛⎭⎫a －mx V m ·⎝⎛⎭⎫b －nx V n②c 平(A)＝a －mx Vmol·L －1③α(A)平＝mx a ×100%，α(A)∶α(B)＝mx a ∶nx b ＝mbna④φ(A)＝a －mxa ＋b ＋(p ＋q －m －n )x×100%⑤p 平p 始＝a ＋b ＋(p ＋q －m －n )x a ＋b⑥ρ混＝a ·M (A )＋b ·M (B )V g·L －1[其中M (A)、M (B)分别为A 、B 的摩尔质量]⑦平衡时体系的平均摩尔质量：M ＝a ·M (A )＋b ·M (B )a ＋b ＋(p ＋q －m －n )xg·mol －14．高考新宠——压强平衡常数(K p )的计算 (1)K p 含义在化学平衡体系中，用各气体物质的分压替代浓度，计算得到的平衡常数叫压强平衡常数，其单位与表达式有关。

化学平衡常数、转化率、体积分数及其有关计算补充资料一、必备知识1、平衡转化率α(A)＝c 0(A )－c 平(A )c 0(A )×100% （或=)()()(00A n A n A n -×100% ）2、体积分数ψ（A ）=V A V )( ×100% （或=n A n )( ×100% ）（公式中的“V ”不是容器体积，是气体本身的体积，这个体积并非空间体积，而是表示数量意义，这个体积越大，意味着充入容器中的气体物质的量就越多）3、化学平衡常数的表达式：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，K ＝)()()()(c p B c A c D c C n m q ⋅⋅ 。

（表达式中的各物质的浓度必须是平衡时的浓度）4．化学平衡常数的特点(1)对于一个已给定的可逆反应的化学平衡常数K 只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关，与体系压强大小无关，与某物质的转化率大小无关（K 可以影响转化率，但转化率不影响K 。

一个给定的可逆反应，K 只受温度影响，温度不变，K 值就不变）。

(2)反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，由于其浓度可看做“1”（100%）而不代入公式。

(3)化学平衡常数是指某一具体反应方程式的平衡常数．若反应方向改变，则平衡常数改变．若方程式中各物质的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，但意义不变。

所以化学平衡常数还跟化学反应本身有关！ 5、化学平衡常数的应用(1)利用K 可以推测可逆反应进行的程度K 的大小表示可逆反应进行的程度，K 值越大说明反应进行的程度越大，反应物的转化率越大；K 值越小说明反应进行的程度越小，反应物的转化率越小。

(2)利用K 可判断反应热效应若升高温度，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。

（3）借助平衡常数，可以判断一个化学反应是否达到化学平衡状态． 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 c (C )·c d (D )c a (A )·c b (B ) ，Q 叫做浓度商，表达式与平衡常数相同，但表达式中各物质的浓度不一定是平衡浓度，要比较Q 与K 的大小关系：① Q < K ，反应未达平衡，反应向正方向进行，υ正>υ逆 ； ② Q = K ，反应处于平衡状态，υ正= υ逆 ；（这时Q 表达式中的浓度就是平衡浓度了）③ Q > K ，反应未达平衡，反应向逆方向进行，υ正< υ逆 ；平 平平 平 平(总) (总)1．写出下列可逆反应的化学平衡常数的表达式： （1）N 2(g) + 3H 2(g) 2NH 3(g) （2）2NH 3(g)N 2(g) + 3H 2(g)（3）1/2 N 2(g) + 3/2H 2(g) NH 3(g) （3）Fe 2O 3 (s) + 3CO(g) 2Fe(s) + 3CO 2(g) （4）NH 4+ (aq) + H 2O(l) NH 3•H 2O(aq) + OH -（g ） （5）C(s) + H 2O (g)CO(g) + H 2(g)（6）CH 3COOH + CH 3CH 2OHCH 3COOCH 2CH 3 + H 2O（7）CO 吸入肺中与血红蛋白(Hb)反应：CO ＋HbO 2O 2＋HbCO2．在300℃时，将0.23 mol SO 2和0.11 mol O 2放入的密闭容器中，2SO 2＋O 2 2SO 3达到平衡时得到0.12 mol SO 3，则此温度下，该反应的化学平衡常数是[23.8V （或23.8 Vmol·L －1）] 3．2SO 2(g)＋O 2(g)2SO 3(g) ΔH ＜0，升高温度，平衡常数K 正 ，K 逆（填“增大”或“减小”，下同），降低温度，平衡常数K 正 ，K 逆 。

化学平衡常数及转化率的计算（答案在最后）1.提取信息计算化学平衡常数及转化率。

2．了解压强平衡常数的含义，并能进行简单计算。

考点一化学平衡常数及转化率的计算方法——“三段式”法1.分析三个量：即起始量、变化量、平衡量。

2．明确三个关系(1)对于反应物，起始量－变化量＝平衡量。

(2)对于生成物，起始量＋变化量＝平衡量。

(3)各转化量之比等于各参加反应的物质的化学计量数之比。

3．计算模型——“三段式”法(1)步骤：书写(写出有关化学平衡的化学反应方程式)―→列变量(列出各物质的起始、变化、平衡量)―→计算(根据已知条件列方程式计算)。

(2)模式：如反应：m A(g)＋n B(g)⇌p C(g)＋q D(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1L。

m A(g)＋n B(g)⇌p C(g)＋q D(g)起始/mol a b00变化/mol mx nx px qx平衡/mol a－mx b－nx px qx【教考衔接】典例1[全国卷Ⅰ]H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)＋CO2(g)⇌COS(g)＋H2O(g)。

在610K时，将0.10mol CO2与0.40mol H2S充入2.5L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。

(1)H2S的平衡转化率α1＝________%，反应平衡常数K＝________(保留三位有效数字)。

(2)在620K时重复实验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H2S的转化率α2________(填“>”“<”或“＝”，下同)α1，该反应的ΔH________0。

听课笔记典例2[2023·全国甲卷，28(2)]电喷雾电离等方法得到的M＋(Fe＋、Co＋、Ni＋等)与O3反应可得MO＋。

MO＋与CH4反应能高选择性地生成甲醇。

分别在300K和310K下(其他反应条件相同)进行反应MO＋＋CH4===M＋＋CH3OH，结果如下图所示。

05 平衡常数、转化率、产率的相关计算[内容框架][增分攻略]1．理解并掌握转化率、产率的意义 (1)转化率＝n (转化)n (起始)×100%＝c (转化)c (起始)×100%。

(2)生成物的产率：产率＝产物实际产量理论产量×100%。

其中理论产量是根据方程式计算出的数值。

(3)混合物中某组分的百分含量＝组分平衡量平衡混合物总量×100%。

可以是物质的量、物质的量浓度、气体体积等。

2．K 、K a 、K b 、K w 、K h 、K sp 的相似性(1)K 、K a 、K b 、K w 、K h 、K sp 分别表示化学平衡常数、弱酸电离平衡常数、弱碱电离平衡常数、水的离子积常数、盐的水解平衡常数、难溶物的溶度积常数。

表达该平衡过程进行的程度。

(2)其表达式的意义相同：K ＝生成物浓度的系数次方的乘积反应物浓度的系数次方的乘积，其中K sp 中难溶物无浓度，只有分子项。

(3)K p 仅适用于气相发生的反应。

当把化学平衡常数K 表达式中各物质的浓度用该物质的分压来表示时，就得到该反应的平衡常数K p 。

(4)K p 也同K 相似可以利用“三段式法”进行计算，往往可以使得问题简化。

3．用好“三段式法”解答平衡题依据方程式列出反应物、生成物各物质的初始量、变化量、平衡量，结合问题代入公式运算。

如m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)，令A 、B 起始物质的量浓度分别为a mol·L －1、b mol·L －1，达到平衡后A 的物质的量浓度变化为mx mol·L －1。

m A(g) ＋ n B(g)p C(g)＋q D(g)起始浓度/(mol·L －1) a b 0 0变化浓度/(mol·L －1) mx nx px qx平衡浓度/(mol·L －1) a -mx b -nx px qxK ＝(px )p ·(qx )q(a －mx )m ·(b －nx )n4．平衡常数的相关计算，通常需要通过图像、表格找出平衡体系中相关成分的浓度，或利用“三段式法”求出相关成分的浓度。

第七章化学反应的方向和限度【考纲要求】1.理解化学平衡常数及转化率的概念及意义。

2.能进行化学平衡常数的相关计算。

【方法指导】学生先认真阅读课本和资料，独立完成《知识梳理》的内容，然后完成对应的例题和练习题，对知识活学活用。

【知识梳理】导学一：化学平衡常数1、概念：在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡状态时，的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数）。

2、表达式：对于一般的可逆反应，mA（g）+ nB（g）pC（g）+ qD（g），当在一定温度下达到平衡时，K= 。

3、化学平衡常数的意义。

（1）平衡常数的大小反映了化学反应进行的（也叫）。

K值越大，表示反应正向进行得，反应物的转化率；K值越小，表示反应正向进行得，反应物的转化率。

（2）利用Ｋ可判断反应的热效应若升高温度，Ｋ值增大，则正反应为反应(填“吸热”或“放热”)。

若升高温度，Ｋ值减小，则正反应为反应(填“吸热”或“放热”)。

总结：使用平衡常数应注意的问题。

①化学平衡常数只与有关，与反应物或生成物的浓度无关。

②在平衡常数表达式中：水(液态)的浓度、固体物质的浓度可视为定值，不写入表达式。

C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)，K=c(CO)·c(H2)／c(H2O)③化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关例如：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数为K1，1/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g)的平衡常数为K2，；写出K1和K2的关系式：。

（3）利用K判断平衡移动的方向若用任意状态的浓度幂之积的比值，称为浓度商，即Qc表示，与K比较。

当Qc<K，反应向方向移动；当Qc=K，反应处于状态；当Qc>K，反应向方向移动；导学二、：化学平衡的转化率除了化学平衡常数外，还可以运用化学平衡转化率表示一定温度下的化学反应限度。

一定温度下，可逆反应达到平衡时，平衡转化率（）＝【能力提升】1、在某温度下，可逆反应mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)的平衡常数为K，下列说法正确的是（）A．K值越小，达到平衡时，反应物的转化率越大B．K值越大，达到平衡时，生成物的含量越大C．反应物的转化率越大，达到平衡时，K值越大D．温度越高，达到平衡时，K值越大2、在一定条件下，将3 molA和1 mol B两种气体混合于固定容积为2L的密闭容器中，发生如下反应：3A(g)+B(g)xC(g) +2D(g)。