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第3讲 化学平衡常数、化学反应进行的方向[考纲要求] 1.理解化学平衡常数的定义并能进行简单计算。
2.了解化学反应的方向与化学反应的焓变与熵变的关系。
3.掌握化学反应在一定条件下能否自发进行的判断依据，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m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)，K ＝c p C ·c q D c m A ·c n B(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(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。
深度思考1．对于给定反应，正逆反应的化学平衡常数一样吗？是什么关系？ 答案 正逆反应的化学平衡常数不一样，互为倒数关系。
2．化学平衡常数只受温度的影响，温度升高，化学平衡常数是增大还是减少？答案 温度升高化学平衡常数的变化要视反应而定，若正反应是吸热反应，则温度升高K 值增大，反之则减小。
3．对于一个可逆反应，化学计量数扩大或缩小，化学平衡常数表达式是否改变？是什么关系？转化率是否相同？试举例说明。
答案 对于一个可逆反应，化学计量数不一样，化学平衡常数表达式也就不一样，但对应物质的转化率相同。
例如： (1)a A(g)＋b B(g)c C(g) K 1＝c c Cc aA ·c bB(2)na A(g)＋nb B(g)nc C(g)K2＝c nc Cc na A·c nb B ＝K n1或K1＝nK2无论(1)还是(2)，A或B的转化率是相同的。
题组一化学平衡常数及其影响因素1．温度为t℃时，在体积为10 L的真空容器中通入1.00 mol氢气和1.00 mol碘蒸气，20 min后，反应达到平衡，此时测得碘蒸气的浓度为0.020 mol·L－1。
第三节 化学平衡的移动 化学平衡常数 【高考新动向】考点梳理（三年17考）1.理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。
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。
【考纲全景透析】 一、化学平衡常数 1.化学平衡常数 （1）定义：在一定温度下，达到平衡的可逆反应，其平衡常数用生成物平衡浓度(气体平衡分压)的方次之积与反应物平衡浓度(气体平衡分压)的方次之积的比值来表示，这时的平衡常数称为浓度平衡常数(压强平衡常数) （2）表达式 用Kc(Kp)表示。
对[][][][]b a dc c B A D C K = )()()()(B p A p D p C p K b ad c p=（3）影响因素：.平衡常数K 与温度有关，与浓度和压强无关。
（4）.平衡常数的意义：①K 的大小，可推断反应进行的程度。
K 越大，表示反应进行的程度越大，反应物的转化率越大；K 越小，表示反应进行的程度越小，反应物的转化率越小 ②.平衡常数表达式表明在一定温度条件下达成平衡的条件。
在某温度下，某时刻反应是否达平衡，可用该时刻产物的浓度商Qc 与Kc 比较大小来判断。
当Qc>kc ，υ(正)<υ(逆),未达平衡，反应逆向进行； 当Qc<kc ，υ(正)>υ(逆),未达平衡，反应正向进行； 当Qc=kc ，υ(正)=υ(逆),达到平衡，平衡不移动。
③平衡常数数值的大小，只能大致告诉我们一个可逆反应的正向反应所进行的最大程度，并不能预示反应达到平衡所需要的时间。
如2SO3(g) 298K 时Kp ＝3.6×1024很大，但由于速度太慢，常温时，几乎不发生反应。
二、化学反应进行的方向。
1．自发过程含义：在一定条件下，不需要借助外力作用就能自发进行的过程。
2、化学反应方向进行的判据 （1）焓判据放热过程中体系能量降低，△H ＜0，具有自发进行的倾向，但有些吸热反应也可以自发进行，故只用焓变判断反应的方向不全面。
高三化学一轮 练出高分 化学平衡常数、化学反映进行的方向新人教版1．下列说法正确的是( )A ．凡是放热反映都是自发的，因为吸热反映都是非自发的B ．自发反映的熵必然增大，非自发反映的熵必然减小C ．常温下，反映C(s)＋CO 2(g)2CO(g)不能自发进行，则该反映的ΔH >0D ．反映2Mg(s)＋CO 2(g)===C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则该反映的ΔH >0 答案 C解析 反映的自发性是由熵变和焓变一路决定的。
若ΔH <0，ΔS >0，则必然自发，若ΔH >0，ΔS <0，则必然不能自发，若ΔH <0，ΔS <0或ΔH >0，ΔS >0，反映可否自发，和温度有关，A 、B 错误；C 项中反映的ΔS >0，若ΔH <0，则必然自发，现常温下不自发，说明ΔH >0，正确；D 项中反映的ΔS <0，能自发，说明ΔH <0，错误。
2．反映Fe(s)＋CO 2(g)FeO(s)＋CO(g)，700 ℃时平衡常数为1.47,900 ℃时平衡常数为。
下列说法正确的是( )A ．升高温度该反映的正反映速度增大，逆反映速度减小B ．该反映的化学平衡常数表达式为K ＝c FeO ·c COc Fe ·c CO 2C ．该反映的正反映是吸热反映D ．增大CO 2浓度，平衡常数增大 答案 C解析 A 项，升温，正、逆反映速度均增大，不正确；B 项，该化学平衡常数表达式为c COc CO 2；C 项，升温，平衡常数增大，表明平衡向正反映方向移动，即正反映为吸热反映，故正确；D 项，增大反映物浓度，平衡常数不变，故不正确。
3．加热N 2O 5，依次发生的分解反映为①N 2O 5(g)N 2O 3(g)＋O 2(g)，②N 2O 3(g)N 2O(g)＋O 2(g)。
在容积为2 L 的密闭容器中充入8 mol N 2O 5，加热到t ℃，达到平衡状态后O 2为9 mol ，N 2O 3为 mol ，则t ℃时反映①的平衡常数为( )A ．B ．8.5C ．D ．答案 B解析 N 2O 5N 2O 3＋O 2起始/mol 8 0 0平衡/mol 8－x x xN 2O 3N 2O ＋ O 2 起始/mol x平衡/mol x －y y y错误!，则错误! 所以K (①)＝c O 2·c N 2O 3c N 2O 5＝错误!＝，B 正确。
目夺市安危阳光实验学校【导学教程】（教师用书）高考化学总复习考点核心突破 7.3 化学平衡常数化学反应进行的方向[热点集训]1．下列叙述中，不正确的是A．某特定反应的平衡常数仅是温度的函数B．催化剂不能改变平衡常数的大小C．平衡常数发生变化，化学平衡不一定发生移动D．化学平衡发生移动，平衡常数不一定发生变化解析平衡常数发生变化，平衡一定发生移动；平衡发生移动，平衡常数不一定发生变化。
答案C2．下列说法正确的是A．自发进行的反应一定是放热反应B．非自发进行的反应一定是吸热反应C．自发进行的反应一定能发生D．有些吸热反应也能自发进行解析放热反应常常是容易自发进行的，但也有不容易自发进行的，如熵减小的反应；吸热反应有些也是自发反应；反应的自发性只是一种趋势，只能用于判断反应的方向，不能确定反应是否一定会发生。
答案D3．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)解析升高温度平衡向逆反应方向移动，平衡常数K2＜K1，K1、K2单位均为1，c1(CO)＜c2(CO)，C正确。
答案C4．(2014·绵阳二诊)某温度下，H2(g)＋CO2(g) H2O(g)＋CO(g)的平衡常数K＝9/4，该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入H2(g)和CO2(g)，其起始浓度如表所示，下列判断不正确的是起始浓度甲乙丙c(H2)/mol·L－10.010 0.020 0.020c(CO2)/mol·L－10.010 0.010 0.020A.平衡时，乙中CO2的转化率大于60%B．平衡时，甲中和丙中H2的转化率均是60%C．平衡时，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.012 mol·L－1D．反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢解析A项，增大H2浓度，CO2的转化率增大。
第3讲 化学平衡常数 化学反应进行的方向1.了解化学反应的方向与焓变和熵变的关系；能够利用焓变和熵变判断化学反应的方向。
2.了解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行相关计算。
知识点一 化学平衡常数 一、化学平衡常数的概念及应用 1．化学平衡常数在一定温度下，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(1)对于反应m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)，K ＝c p C ·c q Dc m A ·c n B(计算K 利用的是物质的平衡浓度，而不是任意时刻浓度，也不能用物质的量。
固体和纯液体物质的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。
(2)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数，化学反应方向改变或化学计量数改变，化学平衡常数均发生改变。
举例如下：化学方程式平衡常数关系式N 2(g)＋3H 2(g)2NH 3(g)K 1＝c 2?NH 3?c ?N 2?·c 3?H 2?K 2＝K 1 K 3＝1K 112N 2(g)＋32H 2(g) NH 3(g)K 2＝c ?NH 3?c 12N 2?·c 32H 2?2NH 3(g) N 2(g)＋3H 2(g)K 3＝c ?N 2?·c 3?H 2?c 2?NH 3?3．须知(1)K 值越大，反应物的转化率越高，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)催化剂能加快化学反应速率，但对化学平衡常数无影响。
4．应用(1)判断可逆反应进行的程度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反应程度很难进行反应可逆反应可接近完全(2)判断化学反应进行的方向 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，称为浓度商。
1．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 答案 C解析 反应的自发性是由熵变和焓变共同决定的。
若ΔH<0，ΔS>0，则一定自发，若ΔH>0，ΔS<0，则一定不能自发，若ΔH<0，ΔS<0或ΔH>0，ΔS>0，反应能否自发，和温度有关，A 、B 错误；C 项中反应的ΔS>0，若ΔH<0，则一定自发，现常温下不自发，说明ΔH>0，正确；D 项中反应的ΔS<0，能自发，说明ΔH<0，错误。
2．反应Fe(s)＋CO2(g) FeO(s)＋CO(g)，700 ℃时平衡常数为1.47,900 ℃时平衡常数为2.15。
下列说法正确的是 ( ) A ．升高温度该反应的正反应速率增大，逆反应速率减小B ．该反应的化学平衡常数表达式为K ＝c F eO ·cC O c F e ·c C O2C ．该反应的正反应是吸热反应D ．增大CO2浓度，平衡常数增大 答案 C解析 A 项，升温，正、逆反应速率均增大，不正确；B 项，该化学平衡常数表达式为c C O c C O2；C 项，升温，平衡常数增大，表明平衡向正反应方向移动，即正反应为吸热反应，故正确；D 项，增大反应物浓度，平衡常数不变，故不正确。
3．加热N2O5，依次发生的分解反应为①N2O5(g) N2O3(g)＋O2(g)，②N2O3(g) N2O(g)＋O2(g)。
在容积为2 L 的密闭容器中充入8 mol N2O5，加热到t ℃，达到平衡状态后O2为9 mol ，N2O3为3.4 mol ，则t ℃时反应①的平衡常数为 ( ) A ．10.7 B ．8.5 C ．9.6 D ．10.2 答案 B解析 N2O5 N2O3＋O2 起始/mol 8 0 0 平衡/mol 8－x x x N2O3 N2O ＋ O2 起始/mol x 0 0 平衡/mol x －y y y⎩⎪⎨⎪⎧ x ＋y ＝9x －y ＝3.4，则⎩⎪⎨⎪⎧x ＝6.2y ＝2.8所以K(①)＝c O 2·c N 2O3c N 2O5＝92×3.421.82＝8.5，B 正确。
4．在300 mL 的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的CO 气体，一定条件下发生反应：Ni(s)＋4CO(g)下列说法不正确的是 ( ) A ．上述生成Ni(CO)4的反应为放热反应 B ．25 ℃时反应Ni(CO)4(g) Ni(s)＋4CO(g)的平衡常数为2×10－5 C ．在80 ℃时，测得某时刻Ni(CO)4、CO 的浓度均为0.5 mol·L －1，则此时v 正>v 逆 D ．80 ℃达到平衡时，测得n(CO)＝0.3 mol ，则Ni(CO)4的平衡浓度为2 mol·L －1 答案 C解析 温度升高，平衡常数减小，说明平衡向逆反应方向移动，正反应为放热反应，A 正确；Ni(CO)4(g) Ni(s)＋4CO(g)为题给反应的逆反应，两个反应的平衡常数互为倒数关系，B正确；C 项中该时刻Qc ＝c[Ni C O 4]c4C O ＝8>K ，反应逆向进行，v 逆>v 正，C 错误；D 项中CO 的平衡浓度为1 mol·L －1，由K ＝2可计算出Ni(CO)4的平衡浓度为2 mol·L －1。
5．已知可逆反应X(g)＋2Y(g) Z(g) ΔH<0，一定温度下， 在体积为2 L 的密闭容器中加入4 mol Y 和一定量的X 后， X 的浓度随时间的变化情况如图所示，则下列说法正确的 是 ( ) A ．a 点正反应速率大于逆反应速率 B ．增大X 的浓度，X 的转化率增大C ．容器中压强恒定时，不能说明反应已达平衡状态D ．保持温度和密闭容器的容积不变，再充入1 mol X 和2 mol Y ，再次达到平衡时n(Z)/n(X)的值会变小 答案 A解析 由图像可知，a 点尚未达到平衡状态，此时正反应速率大于逆反应速率，A 项正确；增大X 的浓度，平衡正向移动，但根据平衡移动原理可知X 的转化率减小，B 项错误；该反应为反应前后气体分子数不相等的反应，由压强不变可判断反应已达到平衡，C 项错误；由题意，起始加入4 mol Y ，由图像可知起始时加入2 mol X ，达到平衡后，再充入1 mol X 和2 mol Y 所达到的平衡相当于在原平衡的基础上增大压强，平衡正向移动，所以n(Z)/n(X)的值会变大，D 项错误。
6．一定温度下，在容积为2 L 的密闭容器中发生反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)，下列说法正确的是( )A ．反应在t1 min 内的反应速率为v(H2)＝0.40t1mol·L －1·min －1B ．平衡时CO 的转化率为66.67%C ．该温度下反应的平衡常数为1D ．其他条件不变，若起始时n(CO)＝0.60 mol ，n(H2O)＝1.20 mol ，则平衡时n(CO2)＝0.20mol答案 C解析 根据化学方程式可知在t1 min 内生成0.40 mol H2，因此在t1 min 内的反应速率为v(H2)＝0.40 mol 2 L×t1 min ＝0.20t1 mol·L －1·min －1，故A 错误；根据化学方程式可知t1、t2时刻均有n(CO)＝0.80 mol ，n(H2O)＝0.20 mol ，n(CO2)＝n(H2)＝0.40 mol ，故表格中t1、t2时的数据均为平衡时的物质的量。
据此可求出CO 的平衡转化率为0.40 mol/1.2 mol×100%＝33.33%，故B 错误；由于该反应是一个气体体积不变的反应，将平衡时的物质的量代入平衡常数表达式，可计算出反应的平衡常数为1，C 正确；根据平衡常数值可计算出D 选项中平衡时n(CO2)＝0.40 mol ，故D 错误。
7．用CO 合成甲醇(CH3OH)的化学方程式为CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0，按照相同的物质的量投料，测得CO 在不同温度下的平 衡转化率与压强的关系如右图所示。
下列说法正确的 是 ( ) A ．温度：T1>T2>T3B ．正反应速率：v(a)>v(c) v(b)>v(d)C ．平衡常数：K(a)>K(c) K(b)＝K(d)D ．平均摩尔质量：M(a)<M(c) M(b)>M(d) 答案 C解析 A 项，因为ΔH<0，温度越高，CO 的转化率越小，所以T3>T2>T1，错误；B 项，由于T3>T1，所以v(c)>v(a)，由于p(b)>p(d)，所以v(b)>v(d)，错误；C 项，平衡常数只受温度影响，由于ΔH<0，温度越高，平衡常数越小，正确；D 项，升温，平衡左移，M 减小，M(a)>M(c)，加压，平衡右移，M 增大，M(b)>M(d)，错误。
8．已知：3A(g)＋B(g) 催化剂△2C(g)，在不同温度和压强时A 的转化率如表所示。
由此可知，( )答案 A解析由题表分析知，该反应的正反应为放热反应，且p1>p2。
选项A，减小压强，平衡逆向移动，v逆>v正，A正确；其他条件不变时，温度高则反应先达到平衡，B错误；温度不变时，增大压强平衡正向移动，C的百分含量增大，故C错误；其他条件不变时升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，D错误。
9．二氧化碳捕集、存储和转化是当今化学研究的热点问题之一。
(1)用钌的配合物作催化剂，一定条件下可直接光催化分解CO2，发生反应：2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)，该反应的ΔH______0，ΔS______0(选填“>”、“<”或“＝”)，在低温下，该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。
(2)CO2转化途径之一是利用太阳能或生物质能分解水制H2，然后将H2与CO2转化为甲醇或其他化学品。
你认为该方法需要解决的技术问题有________。
a．开发高效光催化剂b．将光催化制取的氢气从反应体系中有效分离，并与CO2发生催化转化c．二氧化碳及水资源的供应答案(1)>>不能(2)ab解析该反应是分解反应，且CO燃烧时放热，所以该反应为吸热反应，即ΔH>0，因气体的物质的量增多，所以ΔS>0。
ΔH－TΔS<0时，反应可自发进行，所以在低温下，该反应不能自发进行。
10．活性炭可用于处理大气污染物NO。
在1 L密闭容器中加入NO和活性炭(无杂质)，生成气体E和F2.030(1)请结合上表数据，写出NO与活性炭反应的化学方程式：__________________。
(2)上述反应在T1 ℃时的平衡常数为K1，在T2 ℃时的平衡常数为K2。
①计算K1＝__________________。
②根据上述信息判断，T1和T2的关系是__________。
a．T1>T2 b．T1<T2c．无法比较(3)在T1 ℃下反应达到平衡后，下列措施不能改变NO的转化率的是________(填序号)。
a．增大c(NO) b．增大压强c．升高温度d．移去部分F答案(1)C＋2NO N2＋CO2(2)①9/16②c(3)ab解析(1)由T1 ℃、T2 ℃时，活性炭、NO物质的量变化与E、F物质的量变化关系可知化学计量数之比为1∶2∶1∶1，由此写出化学方程式。
(2)①T1 ℃时，NO的平衡浓度为0.04 mol·L－1，而CO2、N2的平衡浓度均为0.03mol·L－1，则K1＝c N2·c C O2c2N O＝9/16(注意活性炭为固体)。
②由于无法判断反应的热效应，故无法判断T1和T2的关系。
(3)该反应为气体分子数不变的反应，因此选择ab。
11．在恒温恒容条件下，将一定量NO2和N2O4的混合气体通入容积为2 L的密闭容器中发生反应：N2O4(g) 2NO2(g)ΔH>0，反应过程中各物质的物质的量浓度(c)随时间(t)的变化曲线如图所示。
(1)该温度下，该反应的平衡常数为______________，若温度升高，K值将________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
