2019届高考化学总复习 第7章 化学反应速率和化学平衡 第3讲 化学平衡常数 化学反应进行的方向配

第3讲 化学平衡常数 化学反应进行的方向

【2019·备考】

最新考纲:1。了解化学平衡常数的含义，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。

考点一 化学平衡常数 转化率

(频数：★★★ 难度:★★☆)

1．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＝错误!。

（3）意义及影响因素

①K值越大,反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。

②K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:Qc＝cc（C）·cd（D）ca（A）·cb（B）.

Q＜K，反应向正反应方向进行；

Q＝K，反应处于平衡状态；

Q＞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。

①计算化学平衡常数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。

②催化剂能加快化学反应速率,但对化学平衡无影响，也不会改变平衡常数的大小。

2．平衡转化率

对于上例反应中A(g)的平衡转化率可表示为：

α（A)＝错误!×100％{c0(A)代表A的初始浓度，c平(A）代表A的平衡浓度｝.

1．(RJ选修4·P322改编）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＝错误! 0.062 5

2．教材知识拓展

一定温度下，分析下列三个反应的平衡常数的关系

①N2（g)＋3H2（g)2NH3（g） K1

②错误!N2（g)＋错误!H2(g）NH3(g） K2

③2NH3(g）N2（g）＋3H2（g) K3 (1）K1和K2,K1＝________.

（2)K1和K3，K1＝________。

解析 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。

答案 (1)K错误! (2）错误!

3．(溯源题)[2017·课标全国Ⅰ，28（3）]近期发现,H2S是继NO、CO之后第三个生命体系气体信号分子,它具有参与调解神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题：

H2S与CO2在高温下发生反应:H2S（g）＋CO2（g）COS（g)＋H2O(g).在610 K时,将0.10

mol CO2与0.40 mol H2S充入2。5 L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＝________。

（2）在620 K重复试验，平衡后水的物质的量分数为0。03,H2S的转化率α2________α1，该反应的ΔH________0。(填“〉”“<”或“＝”)

(3）向反应器中再分别充入下列气体,能使H2S转化率增大的是________（填标号）。

A。 H2S B. CO2

C．COS D．N2

解析

错误!

H2O％＝错误!＝0。02，x＝0.01。H2S的转化率为错误!×100％＝2.5%。K＝错误!＝2。8×10－3。(2)水的物质的量分数增大,说明平衡正向移动,H2S的转化率增大；温度升高，平衡正向移动，说明正反应是吸热反应。(3）增大H2S浓度,平衡正向移动，CO2转化率增大，H2S转化率降低，A错误；同理，增大CO2浓度，H2S转化率增大，CO2转化率降低,B正确；增大COS浓度，平衡向逆反应方向移动,H2S转化率降低，C错误；加入不反应的N2,反应物、生成物浓度均不变，平衡不移动,H2S转化率不变，D错误。

答案 （1)2.5 2.8×10－3 (2)〉 > (3）B 探源：本考题源于教材RJ选修4 P29“例1"及拓展，对化学平衡常数的理解及运用进行了考查。

题组一 化学平衡常数的理解及表示方法

1．(2018·邢台期末联考）只改变一个影响化学平衡的因素，平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述不正确的是（ ）

A．K值不变，平衡可能移动

B．平衡向右移动时，K值不一定变化

C．K值有变化,平衡一定移动

D．相同条件下，同一个反应的方程式的化学计量数增大2倍,K值也增大两倍

解析 因改变压强或浓度引起化学平衡移动时，K值不变,K只与温度有关,A项和B项均正确；K值只与温度有关，K值发生了变化,说明体系的温度改变,则平衡一定移动，C项正确;相同条件下，同一个反应的方程式的化学计量数增大2倍，K值应该变为[K（原）］2，D项错误.

答案 D

2．(2018·潍坊质检）某温度下，在一个2 L的密闭容器中，加入4 mol X和2 mol Y进行如下反应:3X（g)＋2Y(g)4Z（s)＋2W(g),反应一段时间后达到平衡，测得生成1。6 mol

Z，则下列说法正确的是( )

A．该反应的化学平衡常数表达式是K＝错误!

B．此时,Y的平衡转化率是40%

C．增大该体系的压强，化学平衡常数增大

D．增加Y，Y的平衡转化率增大

解析 化学平衡常数的表达式中不能出现固体或纯液体物质,而物质Z是固体,A错误；根据化学方程式可知，平衡时减少的Y的物质的量是1。6 mol×错误!＝0。8 mol，所以Y的转化率为错误! ×100％＝40%，B正确;平衡常数只与温度有关，增大压强时平衡常数不变，C错误;增加Y后平衡右移，X的转化率增大，而Y的转化率减小，D错误.

答案 B

3．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） ΔH＝＋24。4 kJ/mol。

（1）平衡常数K可用反应体系中气体物质的分压表示,即K表达式中用平衡分压代替平衡浓度,分压＝总压×物质的量分数[例如：p（NO2)＝p总×x(NO2）]。写出上述反应平衡常数Kp的表达式________(用p总、各气体物质的量分数x表示）；影响Kp的因素为________。

(2）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)。

解析 (1)Kp＝错误!＝错误!，与化学平衡常数K一样，影响Kp的因素为温度。(2)Kp＝错误!，达到平衡时,v正＝v逆,即k正·p（N2O4)＝k逆·p2（NO2)，错误!＝错误!，故Kp＝错误!。

答案 (1）错误!(其他合理答案亦可) 温度

(2）错误!

题组二 化学平衡常数及转化率的求算

4．(2018·安徽省“江淮十校”高三第一次联考）300 ℃时，将气体X和气体Y各0.16 mol充入10 L恒容密闭容器中，发生反应:X(g）＋Y(g)2Z（g） ΔH<0，一段时间后达到平衡。反应过程中测定的数据如下表：

t/min 2 4 7 9

n(Y）/mol 0.12 0.11 0.10 0.10

下列说法正确的是（ ）

A．前2 min的平均反应速率v(X）＝2.0×10－2 mol/(L·min) B．其他条件不变，再充入0.1 mol X和0.1 mol Y,再次平衡时Y的转化率不变

C．当v逆(Y）＝2v正(Z）时，说明反应达到平衡

D．该反应在250 ℃时的平衡常数小于1.44

解析 A．前2 min的平均反应速率v(X）＝v(Y）＝（0。04/10/2) mol/（L·min)＝2.0×

10－3 mol/(L·min），故A错误；B。其他条件不变，再充入0。1 mol X和0.1 mol Y,相当于加压,加压平衡不移动，再次平衡时Y的转化率不变，故B正确；C.当v逆(Y)＝2v正(Z）时，反应未达到平衡,故C错误；D。该反应在300 ℃时，平衡常数为1。44，降温平衡右移，250 ℃时的平衡常数大于1.44,故D错误。

答案 B

5．（2018·山东名校联盟期末联考）氮和碳一样也存在一系列氢化物如NH3、N2H4、N3H5、N4H6等。

（1)上述氮的系列氢化物的通式为________；N3H5的电子式为________。

（2)已知4NH3（g）＋5O2(g)===4NO（g）＋6H2O(g) ΔH1＝a kJ/mol K1①；

4NH3（g)＋3O2(g)===2N2(g）＋6H2O（g) ΔH2＝b kJ/mol K2②;

写出N2与O2反应生成1 mol NO气体的热化学方式程式为_______________________________________________________________；

该反应式的平衡常数表达式K＝________（用K1、K2表示)。

（3）已知NH3·H2O为一元弱碱，N2H4·H2O为二元弱碱，在水溶液中的一级电离方程式表示为N2H4·H2O＋H2ON2H5·H2O＋＋OH－，则可溶性盐盐酸肼(N2H6Cl2)第一步水解的离子方程式为_________________________________________；

溶液中离子浓度由大到小的顺序为_____________________________________.

(4）如图所示，隔板Ⅰ固定不动,活塞Ⅱ可自由移动，M、N两个容器均发生如下反应:N2（g)＋3H2（g)2NH3(g）

①向M、N中，各通入2 mol N2和6 mol H2。初始M、N容积相同，并保持温度不变。则到达平衡时H2的转化率α（H2）为M________N(填“＞”“＝”“＜”）。

②若在某条件下，反应N2(g）＋3H2（g)2NH3（g）在容器N中达到平衡，测得容器中含有1。0 mol N2、0。4 mol H2、0.2 mol NH3，此时容积为2.0 L。则此条件下的平衡常数为________。

解析 (1)氮的系列氢化物的通式为NnHn＋2；N3H5电子式为.

(1)[①－②］÷4得:1/2N2（g）＋1/2O2（g）===NO(g) ΔH＝(a－b)/4 kJ·mol－1，K＝［NO]/[［N2]1/2·［O2］1/2］＝（K1/K2）1/4。

（3）由题目所给信息可知N2H错误!分2步水解，N2H错误!＋H2ON2H5·H2O＋＋H＋(主要)，N2H5·H2O＋＋H2ON2H4·H2O＋H＋＋H2O，因而离子浓度的大小顺序为［Cl－］＞［N2H错误!］＞［H＋］＞[N2H5·H2O＋］＞［OH－］。

（4）①由于隔板Ⅰ固定不动，活塞Ⅱ可自由移动，N2(g)＋3H2（g）2NH3(g）是总体积减小的反应，活塞Ⅱ向左移动.向M、N中,各通入2 mol N2和6 mol H2，N容器相当于在M容器达平衡的基础上再缩小容器的体积，平衡将右移,平衡时α（H2)为M＜N。②K＝0。12/［0.5×0.23］＝2.5 mol－2·L2

答案 （1）NnHn＋2

（2）1/2N2(g）＋1/2O2（g）===NO（g) ΔH＝(a－b)/4 kJ·mol－1 (K1/K2）1/4

（3）N2H错误!＋H2ON2H5·H2O＋＋H＋

［Cl－]＞［N2H错误!］＞[H＋]＞［N2H5·H2O＋]＞［OH－］