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2020-2021学年高三化学一轮复习 第24讲 化学平衡常数及转化率的计算【考情分析】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。
【核心素养分析】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的转化率，运用化学反应原理解决实际问题。
证据推理与模型认知：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。
能运用模型解释化学平衡的移动，揭示现象的本质和规律。
科学探究与创新意识：具有可持续发展意识和绿色化学观念，能运用化学反应原理对与化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断。
【重点知识梳理】 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 (D)c 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 12(N 2)·c 32(H 2)2NH 3(g)N 2(g)＋3H 2(g)K 3＝c (N 2)·c 3(H 2)c 2(NH 3)3．注意事项(1)K值越大，反应物的转化率越高，正反应进行的程度越大。
化学平衡常数、转化率及反应方向的判断李仕才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；可以计算出物质的平衡转化率；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）表达式对于一般的可逆反应：m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)，K=(C)(D) (A)(B)p qm nc cc c⋅⋅。
（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反应程度很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)c C(g)+d D(g)在任意状态时，浓度商均为Q c=(C)(D) (A)(B)c da bc cc c⋅⋅。
Q c>K时，反应向逆反应方向进行；Q c=K时，反应处于平衡状态；Q c<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．转化率对于一般的化学反应：a A ＋b Bc C ＋d D ，达到平衡时反应物A 的转化率为α(A)＝A A A 的初始浓度－的平衡浓度的初始浓度×100％＝00(A)(A)(A)c c c ×100％［c 0(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： 3.化学反应进行的方向反应类型 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)p C(g)+q D(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)n B(g)+p C(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 的转化率不变一、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。
第24讲 化学平衡常数及转化率的计算【考情分析】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。
【核心素养分析】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的转化率，运用化学反应原理解决实际问题。
证据推理与模型认知：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。
能运用模型解释化学平衡的移动，揭示现象的本质和规律。
科学探究与创新意识：具有可持续发展意识和绿色化学观念，能运用化学反应原理对与化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断。
【重点知识梳理】 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 (D)c 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 12(N 2)·c 32(H 2)2NH 3(g)N 2(g)＋3H 2(g)K 3＝c (N 2)·c 3(H 2)c 2(NH 3)3．注意事项(1)K 值越大，反应物的转化率越高，正反应进行的程度越大。
高考化学一轮复习讲义—化学平衡常数的计算[复习目标]1.掌握平衡常数和平衡转化率计算的一般方法。
2.了解速率常数与化学平衡常数的关系并能进行有关计算。
考点一化学平衡常数与平衡转化率的计算1．常用的四个公式公式备注反应物的转化率n 转化n起始×100%＝c 转化c起始×100%①平衡量可以是物质的量、气体的体积；②某组分的体积分数，也可以是物质的量分数生成物的产率实际产量理论产量×100%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%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%2.平衡常数的计算步骤(1)写出有关可逆反应的化学方程式，写出平衡常数表达式。
(2)利用“三段式”(见化学反应速率及影响因素)，确定各物质的起始浓度、转化浓度、平衡浓度。
(3)将平衡浓度代入平衡常数表达式。
(4)注意单位的统一。
3．压强平衡常数(1)以a A(g)＋b B(g)c C(g)＋d D(g)为例，K p ＝p c C ·p d D p a A ·p b B[p (X)：X 在平衡体系中物质的量分数(或体积分数)×总压强]。
(2)计算方法①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。
②计算各气体组分的物质的量分数或体积分数。
③根据分压计算公式求出各气体物质的分压，某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数)。
④根据平衡常数计算公式代入计算。
例一定温度和催化剂条件下，将1mol N 2和3mol H 2充入压强为p 0的恒压容器中，测得平衡时N 2的转化率为50%，计算该温度下的压强平衡常数(K p )。
答案163p 20解析N 2(g)＋3H 2(g)2NH 3(g)起始/mol 130变化/mol 0.5 1.51平衡/mol0.51.51平衡时p (N 2)＝0.53p 0、p (H 2)＝1.53p 0、p (NH 3)＝13p 0。
课时作业24 化学平衡常数 化学反应的方向一、选择题（每小题只有1个选项符合题意）1．下列有关化学平衡常数的描述中正确的是（ ）A ．化学平衡常数的大小取决于化学反应的内因，与其他外界条件无关B ．相同温度下，反应A ＋B ⇌C 与反应C ⇌A ＋B 的化学平衡常数相同C ．反应2SO 2（g ）＋O 2（g ）⇌2SO 3（g ）ΔH <0的化学平衡常数随温度升高而增大D ．反应A （g ）＋B （g ）⇌2C （g ）的平衡常数表达式为K ＝c 2（C ）c （A ）·c （B ）2．某温度下气体反应达到化学平衡状态，平衡常数K ＝c （A ）·c 2（B ）c 2（E ）·c （F ），恒容时，若温度适当降低，F 的浓度增大。
下列说法正确的是（ ）A ．增大c （A ）、c （B ），K 增大 B ．降低温度，正反应速率增大C ．该反应的焓变为负值D ．该反应的化学方程式为2E （g ）＋F （g ）⇌A （g ）＋2B （g ） 3．在2L 密闭容器中充入气体A 和B ，发生反应A （g ）＋B （g ）⇌C （g ）＋2D （g ） ΔH ，所得实验数据如下表。
下列说法不正确的是（ ）A.Δ＞0B ．500℃该反应的平衡常数K ＝0.16C ．③中达到平衡时，A 的转化率大于20%D ．5min 末测得①中n （C ）＝0.05mol ，则0到5min 内v （D ）＝0.01mol·L －1·min －14．温度为T 1时，在三个容积均为1L 的恒容密闭容器中仅发生反应：2NO 2（g ）⇌2NO （g ）＋O 2（g ）（正反应吸热）。
实验测得v 正＝v （NO 2）消耗＝k 正·c 2（NO 2），v 逆＝v （NO ）消耗＝2v（O 2）消耗＝k 逆·c 2（NO ）·c （O 2），k 正、k 逆为速率常数，受温度影响。
化学反应平衡与高三化学一轮复习知识点化学反应平衡是指在一定条件下，反应物与生成物在浓度或压力方面达到一定的稳定状态。
在平衡状态下，反应物与生成物的浓度或压力之间建立了一种动态平衡，反应速率前后相等。
平衡常数是衡量反应平衡程度的指标，通常用K表示。
平衡常数的大小反映了反应物与生成物的相对浓度或压力。
当K > 1时，反应物浓度较高，反应向生成物的方向偏移；当K < 1时，生成物浓度较高，反应向反应物的方向偏移；当K = 1时，反应物与生成物的浓度相等，反应处于平衡状态。
反应物与生成物的浓度与平衡常数之间存在着一种定量关系，即反应物与生成物的浓度之比的乘积等于平衡常数。
这就是化学平衡定律，也称为反应物表达式。
对于一般化学反应式：aA + bB ⇄ cC + dD，其反应物表达式可以表示为：[K] = ([C] ^ c [D] ^ d) / ([A] ^ a [B] ^ b)其中，[A]、[B]、[C]和[D]分别表示反应物A、B、C和D的浓度。
在研究化学反应平衡时，需要考虑温度、压力和浓度等因素的影响。
化学反应的平衡位置可以通过改变温度、压力或浓度来调节，以改变反应物与生成物之间的平衡浓度比例。
改变温度会改变平衡常数的大小，这是因为反应物与生成物的化学反应速率与温度有关；改变压力会改变气体体积，从而改变气体的浓度，进而改变平衡常数的大小；改变浓度则会改变反应物与生成物的浓度比例，从而改变平衡常数的大小。
高三化学一轮复习中，需要掌握化学反应平衡的相关知识点，包括平衡常数的计算方法、影响平衡位置的因素、化学平衡定律的原理等。
同时，还需要了解平衡常数与反应物浓度之间的定量关系，以及如何通过改变温度、压力或浓度来调节化学反应平衡。
掌握这些知识点，有助于理解和解决化学反应平衡相关的问题，并在学习和实践中灵活运用化学反应平衡的原理。
在化学反应平衡的研究中，平衡常数是非常重要的一个概念。
平衡常数可以通过反应物浓度与生成物浓度的比例来确定。
第24讲化学平衡常数化学反应的方向A组基础题组1.氢气用于烟气的脱氮、脱硫反应:4H2(g)+2NO(g)+SO2(g) N2(g)+S(l)+4H2O(g) ΔH<0 。
下列有关说法正确的是( )A.当4v(H2)=v(N2)时,反应达到平衡B.升高温度,正反应速率减小,逆反应速率增大C.使用高效催化剂可提高NO的平衡转化率D.化学平衡常数表达式为K=2.(2017北京西城期末,14)已知:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92 kJ·mol-1,下图表示L一定时,H2的平衡转化率(α)随X的变化关系,L(L1、L2)、X分别代表压强或温度。
下列说法中,不正确．．．的是( )A.X表示温度B.L2>L1C.反应速率:v(M)>v(N)D.平衡常数:K(M)>K(N)3.(2017北京昌平期末,14)在1 L恒容密闭容器中充入X(g)和Y(g),发生反应X(g)+Y(g)M(g)+N(s),所得实验数据如下表:实验编号温度/℃起始时物质的量/mol 平衡时物质的量/moln(X) n(Y) n(M) n(N)①800 0.10 0.40 0.08 0.08②800 0.20 0.80 a a③900 0.10 0.15 0.06 0.06 下列说法不正确的是( )A.实验①中,5 min达平衡,用X表示的平均反应速率v(X)=0.016 mol/(L· min)B.实验②中,该反应的平衡常数K=12.5C.实验②中,达到平衡时,a大于0.16D.正反应为放热反应4.(2017北京海淀期中,14)已知:+2H+Cr2+H2O。
25 ℃时,调节初始浓度为1.0 mol·L-1的Na2CrO4溶液的pH,测定平衡时溶液中c(Cr2)和c(H+),获得下图所示的曲线。
下列说法不正确．．．的是( )A.平衡时,pH越小,c(Cr2)越大B.A点CrO的平衡转化率为50%C.A点CrO转化为Cr2反应的平衡常数K=1014D.平衡时,若溶液中c(Cr2)=c(Cr),则c(H+)>2.0×10-7mol·L-15.(2017北京房山期末,25)已知:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0 kJ· mol-1。
一定条件下,向体积固定为1 L的密闭容器中充入1 mol CO2和3 mol H2,测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化的曲线如图所示:(1)反应开始至第3分钟时,CO2的反应速率v(CO2)= mol·L-1· min-1。
(2)该条件下,反应的平衡常数K= ;(3)能使容器内n(CH3OH)∶n(CO2)增大的措施有。
a.升高容器内温度b.加入适当的催化剂c.将H2O(g)从容器中分离出去d.向容器内充入氦气增压(4)当反应进行到10分钟时,若向该密闭容器中再充入1 mol CO2和3 mol H2,维持其他反应条件不变,则对体系影响的下列观点,正确的是。
a.反应的K 值增大b.CO2的转化率增大c.达平衡后c(CH3OH)是10分钟时的2倍d.反应继续放出热能49 kJB组提升题组6.(2017北京西城二模,10)在一定条件下,利用CO2合成CH3OH的反应如下:CO2(g)+3H2(g) CH 3OH(g)+H2O(g) ΔH1研究发现,反应过程中会有副反应:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH2。
温度对CH3OH、CO的产率影响如下图所示。
下列说法中,的是( )A.ΔH1<0,ΔH2>0B.增大压强有利于加快合成反应的速率C.生产过程中,温度越高越有利于提高CH3OH的产率D.合成CH3OH反应的平衡常数表达式是K=7.羰基硫(COS)可用作粮食熏蒸剂,可由CO 与H2S 在一定条件下反应制得。
在恒容的密闭容器中发生反应CO(g)+H2S(g) COS(g)+H2(g),数据如下表所示:实验温度/℃起始时平衡时n(CO)/moln(H2S)/moln(COS)/moln(H2)/moln(CO)/mol1 150 10.0 10.0 0 0 7.02 150 7.0 8.0 2.0 4.5 a3 400 20.0 20.0 0 0 16.0下列说法正确的是( )A.上述反应是吸热反应B.实验1达平衡时,CO的转化率为70%C.实验2达平衡时,a<7.0D.实验3达平衡后,再充入1.0 mol H2,K值增大,平衡逆向移动8.(2017北京东城一模,12)某温度下,在甲、乙、丙、丁四个恒容密闭容器中通入H2和I2,发生反应:H2(g)+I2(g) 2HI(g)。
反应体系中各物质浓度的有关数据如下。
容器起始浓度平衡浓度c(H2)/mol·L-1c(I2)/mol·L-1c(HI)/mol·L-1甲0.01 0.01 0.004 乙0.01 0.02 a 丙0.02 0.01 b 丁0.02 0.02 —下列判断正确的是()A.HI的平衡浓度:a=b>0.004B.平衡时,H2的平衡转化率:丁>甲C.平衡时,乙中H2的平衡转化率等于20%D.丙中条件下,该反应的平衡常数K=49.(2017北京东城二模,11)CO2经催化加氢可合成乙烯:2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)。
0.1 MPa时,按n(CO2)∶n(H2)=1∶3投料,测得不同温度下平衡时体系中各物质浓度的关系如下图。
下列叙述不正确的是( )A.该反应的ΔH<0B.曲线b代表H2OC.N点和M点所处状态的c(H2)不一样D.其他条件不变,T1℃、0.2 MPa下反应达平衡时c(H2)比M点大10.单质碘的提取及应用中有关的转化关系如下图所示。
(1)可利用ⅰ中反应从海带灰浸取液中提取单质碘,若所用试剂为双氧水、稀硫酸,其离子方程式是。
(2)ⅱ中,2HI(g) H2(g)+I2(g) ΔH。
三种分子中化学键断裂时的能量变化如图1所示。
其他条件相同,1 mol HI在不同温度分解达平衡时,测得体系中I2的物质的量随温度变化的曲线如图2所示。
图1图2①比较2a b+c(填“<”“>”或“=”),理由是。
②某温度下该反应的平衡常数为,达平衡时,HI(起始加入量为1 mol)分解的转化率为。
③若利用此反应制备I2,则能提高HI转化率的措施是(填字母序号)。
a.移走I2b.加压c.升温d.增大HI浓度(3)ⅲ中,碱性条件下I2可以转化为I。
电解KI 溶液制备KIO3的工作原理如图所示。
电解过程中观察到阳极液变蓝,一段时间后又逐渐变浅。
①a 连接电源的极。
②结合实验现象和电极反应式说明制备KIO3的原理:。
答案精解精析A组基础题组1.D A项,不同物质的正、逆反应速率之比等于化学计量数之比的状态为平衡状态,当4v(H2)=v(N2)时,不能体现正、逆反应速率关系,不能判定平衡状态;B项,升高温度,正、逆反应速率均增大;C项,催化剂不影响平衡,使用高效催化剂,NO的平衡转化率不变;D项,K为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比,但S为纯液体,不出现在平衡常数表达式中,故K=。
2.D A项,升高温度,平衡逆向移动,H2的平衡转化率(α)减小,故X表示温度;B项,相同温度时,压强越大,H2的平衡转化率(α)越大,故L2>L1;C项,相同条件下,压强越大,反应速率越快,故v(M)>v(N);D项,温度不变,平衡常数不变。
3.D A项,v(X)=v(M)==0.016 mol/(L· min);B项,实验①中:X(g) + Y(g)M(g)+N(s)起始浓度(mol/L) 0.10 0.40 0转化浓度(mol/L) 0.08 0.08 0.08平衡浓度(mol/L) 0.02 0.32 0.08该反应的平衡常数K===12.5,又因为温度不变,平衡常数不变,所以实验②中反应的平衡常数K=12.5;C项,实验②相当于在实验①的基础上增大压强,平衡正向移动,因此a>2×0.08=0.16;D项,900 ℃时, X(g) + Y(g)M(g)+N(s)起始浓度(mol/L) 0.10 0.15 0转化浓度(mol/L) 0.06 0.06 0.06平衡浓度(mol/L) 0.04 0.09 0.06K===>12.5,说明升高温度,平衡正向移动,则正反应为吸热反应。
4.D A项,从题给图像看,pH越小,平衡时c(Cr2)越大;B项,A点c(Cr2)=0.25 mol·L-1,反应的c(CrO)=0.25 mol·L-1×2=0.5 mol·L-1,CrO的平衡转化率为50%;C项,A点时,平衡常数K==1014;D 项,若溶液中c(Cr2)=c(Cr),则二者约为0.33 mol·L-1,此时,c(H+)<2.0×10-7mol·L-1。
5.答案(1)(2)(3)c (4)b解析(1)反应开始至第3分钟时,CO 2的平均反应速率v(CO2)==mol·L-1· min-1。
(2)利用“三段式”计算:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)开始(mol/L): 1 3 0 0变化(mol/L): 0.75 2.25 0.75 0.75平衡(mol/L): 0.25 0.75 0.75 0.75故K==。
(3)a项,该反应正反应是放热反应,升高温度平衡向逆反应方向移动,n(CH3OH)∶n(CO2)减小;b项,加入适当的催化剂,平衡不移动,n(CH3OH)∶n(CO2)不变;c项,将H2O(g)从体系中分离出去,平衡向正反应方向移动,n(CH3OH)∶n(CO2)增大;d项,充入He(g),使体系压强增大,容器的容积不变,反应混合物的浓度不变,平衡不移动,n(CH3OH)∶n(CO2)不变。
(4)平衡常数K是温度的函数,温度不变,平衡常数不变,a错误;若向该密闭容器中再充入1 mol CO2和3 mol H2,相当于增大压强,平衡正向移动,CO2的转化率增大,达平衡后c(CH3OH)比10分钟时的2倍大,b正确,c错误;该反应为可逆反应,反应物不可能完全转化为生成物,所以反应继续放出的热能小于49 kJ,d错误。
B组提升题组6.C A项,观察图像可知,升高温度,CH3OH的产率减小,CO的产率增大,故ΔH1<0,ΔH2>0;B项,对于气体反应,压强越大,化学反应速率越快;C项,由图像可知,温度越高越不利于提高CH3OH的产率;D项,由已知反应和化学平衡常数的定义知,合成CH3OH反应的平衡常数表达式是K=。
