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第3讲化学平衡常数化学反应进行的方向最新考纲要求核心素养脉络1.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。
2．能正确计算化学反应的转化率(α)。
3．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。
1.变化观念与平衡思想：能从化学平衡常数的角度分析化学反应，运用化学平衡常数解决问题。
能多角度、动态地分析化学反应中有关物质的转化率，运用化学反应原理解决实际问题。
2．证据推理与模型认识：知道可以通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系，建立模型。
能运用模型(Q c与K的关系)解释化学平衡的移动，揭示现象的本质和规律。
3．科学态度与社会责任：具有可持续发展意识和绿色化学观念，能运用化学平衡原理对与化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断。
考点一化学平衡常数一、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。
二、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)。
三、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。
四、应用1．判断可逆反应进行的程度2．利用化学平衡常数，判断反应是否达到平衡或向何方向进行。
对于化学反应a A(g)＋b B(g)c C(g)＋d D(g)的任意状态，浓度商：Q c＝c2(C)·c d(D)c a(A)·c b(B)。
Q c＜K，反应向正反应方向进行；Q c＝K，反应处于平衡状态；Q c＞K，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。
化学平衡中的平衡常数与反应进行方向化学平衡是化学反应达到动态平衡的状态，其中反应物和生成物的浓度保持不变。
在平衡状态下，反应物和生成物之间的反应速率相等，而平衡常数则是描述化学平衡的一个重要参数。
平衡常数可以帮助我们了解反应进行的方向以及反应的强弱程度。
一、平衡常数的定义和计算平衡常数（K）是指在给定温度下，反应物和生成物浓度的比值的乘积的稳定值。
对于一般的化学反应aA + bB ⇌ cC + dD，平衡常数的表达式为K = [C]^c[D]^d / [A]^a[B]^b，其中方括号表示浓度。
平衡常数的数值可以通过实验测定得到，也可以通过反应物和生成物的摩尔比来计算。
对于已知反应物和生成物的摩尔比的情况，可以通过平衡常数的定义式来计算。
而对于未知摩尔比的情况，可以通过实验测定反应物和生成物的浓度，然后代入平衡常数的表达式来计算。
二、平衡常数与反应进行方向平衡常数可以告诉我们反应进行的方向，即反应是向前进行还是向后进行。
当平衡常数大于1时，表示生成物的浓度较高，反应主要向右进行；而当平衡常数小于1时，表示反应物的浓度较高，反应主要向左进行。
当平衡常数等于1时，表示反应物和生成物的浓度相等，反应处于平衡状态。
平衡常数的数值还可以告诉我们反应的强弱程度。
当平衡常数的数值越大，表示反应进行得越彻底，生成物的浓度越高；而当平衡常数的数值越小，表示反应进行得越不完全，反应物的浓度越高。
平衡常数的数值越接近于1，表示反应进行得越平衡，反应物和生成物的浓度越接近。
三、改变平衡常数的方法平衡常数可以通过改变温度、浓度和压力来调节。
改变温度可以改变反应的放热或吸热性质，从而改变平衡常数的数值。
一般来说，温度升高会使平衡常数增大，反应向生成物的方向进行；而温度降低会使平衡常数减小，反应向反应物的方向进行。
改变浓度和压力也会对平衡常数产生影响。
增加反应物的浓度或压力会使平衡常数减小，反应向反应物的方向进行；而增加生成物的浓度或压力会使平衡常数增大，反应向生成物的方向进行。
第三节化学平衡常数化学反应进行的方向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。
(高频)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。
(中频)3.了解化学反应进行方向的判断方法.化学平衡常数以m A（g)＋n B（g) p C(g)＋q D(g）为例1．表达式：K＝错误!。
2．影响因素K仅与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。
3．意义4．注意事项(1）反应物或生成物中有固体和液态水存在时，由于其浓度可看做“常数”而不代入公式。
（2)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，但意义不变.化学反应进行的方向1．自发过程(1）含义：在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程.(2)特点：①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量）。
②在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性（无序体系更加稳定)。
2．化学反应方向的判据3．复合判据——自由能ΔG断据ΔG＝ΔH－TΔS（1)当ΔH<0,ΔS>0时反应自发进行。
(2)当ΔH>0，ΔS<0时反应不自发进行.(3)当ΔH〉0，ΔS〉0时，高温下可能自发进行.(4)当ΔH〈0，ΔS<0时，低温下可能自发进行.1．易误诊断（正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1）C（s）＋H2O（g)CO（g）＋H2(g）的平衡常数表达式为K＝错误!( )(2)对于N2(g)＋3H2（g)2NH3(g）达到平衡，在温度不变、容积不变的密闭容器中充入N2，化学平衡常数不变( ）（3）化学平衡移动，化学平衡常数一定改变（）（4）对某一可逆反应，升高温度则化学平衡常数一定变大( ) (5）增大反应物的浓度，平衡正向移动，化学平衡常数增大( ）（6)化学平衡常数和转化率都能体现反应进行的程度( ）（7)焓变和熵变都可以独立的作为判断化学反应进行的方向的判据( )（8)ΔH〈0的反应一定能自发进行( ）(9）相同温度下，可逆反应的两方向平衡常数互为倒数( ）【答案】（1)×（2)√（3)×（4)×（5）×（6）√（7）×(8）×(9)√2．(选修4P32T2，改编）已知反应A（g)＋3B(g)2C （g）在一定温度下达到平衡，各物质的平衡浓度分别为c（A）＝2.0 mol/L、c（B)＝2。
第三讲 化学平衡常数及反应进行的方向1．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。
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。
化学平衡常数及其相关计算[知识梳理]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，称为化学平衡常数，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．实例N 2(g)＋3H 2(g)2NH 3(g)12N 2(g)＋32H 2(g)NH 3(g)2NH 3(g)N 2(g)＋3H 2(g)(1)K 值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。
(当K >105时，该反应进行的基本完全)(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。
5．应用(1)判断、比较可逆反应进行的程度一般来说，一定温度下的一个具体的可逆反应：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：c c （C ）·cd （D ）c a （A ）·c b （B ）＝Q c ，称为浓度商。
Q c ⎩⎪⎨⎪⎧<K 反应向正反应方向进行，v 正>v 逆＝K 反应处于化学平衡状态，v 正＝v 逆>K 反应向逆反应方向进行，v 正<v 逆 (3)判断可逆反应的热效应(4)计算平衡体系中的相关量根据相同温度下，同一反应的平衡常数不变，计算反应物或生成物的浓度、转化率等。
二、化学平衡常数的相关计算“三段式”法是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。
解题时，要注意清楚条理地列出起始量、转化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。
1．明确三个量——起始量、变化量、平衡量N 2 ＋ 3H 2催化剂高温、高压2NH 3 起始量 1 3 0 变化量 a b c 平衡量 1－a 3－b c (1)反应物的平衡量＝起始量－变化量。
(2)生成物的平衡量＝起始量＋变化量。
(3)各物质的浓度变化量之比等于它们在化学方程式中化学计量数之比。
变化浓度是联系化学方程式、平衡浓度、起始浓度、转化率、化学反应速率的桥梁。
因此，浓度变化量是解题的关键。
2．掌握三个百分数(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：实际产量占理论产量的百分数。
一般来说，转化率越高，原料利用率越高，产率越高。
产率＝产物实际产量理论产量×100%(3)混合物中某组分的百分含量＝某组分的平衡量混合物的平衡总量×100%。
3．谨记答题模板 反应：m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)，令A 、B 起始物质的量(mol)分别为a 、b ，达到平衡后，A 的消耗量为mx ，容器容积为V L 。
m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)起始(mol) a b 0 0 变化(mol) mx nx px qx 平衡(mol) a －mx b －nx px qx 对于反应物：n (平)＝n (始)－n (变) 对于生成物：n (平)＝n (始)＋n (变)则有(1)平衡常数：K ＝⎝⎛⎭⎫px V p ·⎝⎛⎭⎫qx V q⎝⎛⎫a －mx V m ·⎝⎛⎭⎫b －nx V n(2)A 的平衡浓度：c 平(A)＝a －mx V__mol ·L －1。
(3)A 的转化率：α平(A)＝mxa×100%。
(4)A 的体积分数：φ(A)＝a －mxa ＋b ＋（p ＋q －m －n ）x ×100%。
(5)平衡与起始压强之比：p 平p 始＝a ＋b ＋（p ＋q －m －n ）xa ＋b 。
(6)混合气体的密度：ρ混＝a ·M （A ）＋b ·M （B ）V__g ·L －1。
(7)平衡时混合气体的平均摩尔质量：M ＝a ·M （A ）＋b ·M （B ）a ＋b ＋（p ＋q －m －n ）x__g ·mol －1。
[自我检测]1．判断正误(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)平衡常数不发生变化，化学平衡一定不发生移动。
()(4)对于反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，升高温度，K值减小，则ΔH>0。
()(5)对于一个可逆反应，化学计量数不同，化学平衡常数表达式及数值也不同。
()(6)化学平衡发生移动，平衡常数不一定发生变化。
()(7)平衡常数和转化率都能体现可逆反应进行的程度。
()答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√(6)√(7)√2．(教材改编题)已知反应A(g)＋3B(g)3C(g)在一定温度下达到平衡，该反应的平衡常数表达式为________________。
若各物质的平衡浓度分别为c(A)＝2.0 mol·L－1、c(B)＝2.0 mol·L－1、c(C)＝1.0 mol·L－1，则K＝________。
答案：K＝c3（C）c（A）·c3（B）0.062 53．(2016·高考上海卷)目前国际空间站处理CO2的一个重要方法是将CO2还原，所涉及的反应方程式为CO2(g)＋4H2(g)Ru CH4(g)＋2H2O(g)已知H2的体积分数随温度的升高而增加。
若温度从300 ℃升至400 ℃，重新达到平衡，判断下列表格中各物理量的变化。
(选填“增大”“减小”或“不变”)解析：由题意可知正反应是放热反应。
升温时v正、v逆均增大，平衡向左移动，则K 减小，转化率减小。
答案：(1)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＝c（HCl）·c（NH3·H2O）。
c（NH4Cl）②H2O的状态不是液态而是气态时，则需要代入平衡常数表达式。
(2)代入平衡常数表达式的数据是平衡浓度，而不是任意时刻的浓度，更不能将物质的量代入。
(3)同一化学反应，可以用不同的化学方程式表示，每个化学方程式都有自己的平衡常数表达式及相应的平衡常数。
因此，要注意使用与化学方程式相对应的平衡常数。
(2016·高考海南卷)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：t1温度下，k(正)＝0.006 s－1，k(逆)＝0.002 s－1，该温度下反应的平衡常数值K1＝________；该反应的活化能E a(正)小于E a(逆)，则ΔH________0(填“小于”“等于”或“大于”)。
(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的曲线是________(填曲线编号)，平衡常数值K2＝________；温度t2________t1(填“小于”“等于”或“大于”)，判断理由是___________________________________________________________________。
[解析](1)根据v(正)＝k(正)c(顺)，k(正)＝0.006 s－1，则v(正)＝0.006c(顺)；v(逆)＝k(逆)c(反)，k(逆)＝0.002 s－1，则v(逆)＝0.002c(反)，化学平衡状态时正、逆反应速率相等，则0.006c(顺)＝0.002c(反)，K1＝c(反)/c(顺)＝0.006/0.002＝3；该反应的活化能E a(正)小于E a (逆)，说明断键吸收的能量小于成键释放的能量，即该反应为放热反应，则ΔH 小于0。
(2)随着时间的推移，顺式异构体的质量分数不断减少，且反应速率越来越小，则符合条件的曲线是B ；设顺式异构体的起始浓度为x ，该可逆反应的反应物和生成物化学计量数相等，均为1，则平衡时，顺式异构体浓度为0.3x ，反式异构体浓度为0.7x ，所以平衡常数值K 2＝0.7x ÷0.3x ＝7/3，因为K 1>K 2，放热反应升高温度时平衡向逆反应方向移动，所以温度t 2大于t 1。
[答案] (1)3 小于(2)B 7/3 大于 放热反应升高温度时平衡向逆反应方向移动(1)t 2温度下，该反应的逆反应的平衡常数是多少？(2)t 1温度下，某时刻该反应的c (反)∶c (顺)＝3.5，此时化学反应进行的方向如何？ 答案：(1)K ＝c （顺）c （反）＝0.30.7＝37。
(2)t 1温度下，某时刻c (反)∶c (顺)＝3.5>3，此时v (逆)>v (正)，反应向逆反应方向进行。
题组一 化学平衡常数及其影响因素1．(2017·高考天津卷)常压下羰基化法精炼镍的原理为Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)。
230 ℃时，该反应的平衡常数K ＝2×10－5。
已知：Ni(CO)4的沸点为42.2 ℃，固体杂质不参与反应。
第一阶段：将粗镍与CO 反应转化成气态Ni(CO)4；第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至230 ℃制得高纯镍。
下列判断正确的是( )A ．增加c (CO)，平衡向正向移动，反应的平衡常数增大B ．第一阶段，在30 ℃和50 ℃两者之间选择反应温度，选50 ℃C ．第二阶段，Ni(CO)4分解率较低D ．该反应达到平衡时，v 生成[Ni(CO)4]＝4v 生成(CO)解析：选B 。
增加c (CO)，平衡正向移动，但平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，A 项错误；第一阶段，50 ℃时，反应速率较快且Ni(CO)4为气态，能从反应体系中分离出来，B 项正确；相同温度下，第二阶段与第一阶段的平衡常数互为倒数，则230 ℃时，第二阶段的平衡常数K ′＝5×104，反应进行的程度大，故Ni(CO)4分解率较高，C 项错误；该反应达到平衡时，4v 生成[Ni(CO)4]＝v 生成(CO)，D 项错误。
