高考一轮人教版化学 第7章 第3节 化学平衡常数 化学反应进行的方向.docx

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高考一轮人教版化学第7章第3节化学平衡常数化学反应进行的方向

第三节　

化学平衡常数　化学反应进行的方向

考纲定位

考情播报

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。

2016·全国甲卷T27

（1）

（2）/全国乙卷T27

（2）/全国丙卷T26（3）

2015·全国卷ⅠT28（4）/全国卷ⅡT27

（2）

2014·全国卷ⅠT28（3）/全国卷ⅡT26

（1）

（2）

2013·全国卷ⅡT28

（2）（3）

2012·全国卷T27（4）

考点1|化学平衡常数及其应用　

[基础知识整合]

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＝。

（3）意义：

化学平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度。

K

正反应进行

的程度

平衡时生成

物浓度

平衡时反

应物浓度

反应物

转化率

越大

越大

越大

越小

越大

越小

越小

越小

越大

越小

一般地说，当K>105时，就认为反应基本进行完全了，当K<10－5时，认为反应很难进行。

2．平衡常数的影响因素

对于确定的化学反应，平衡常数K只与温度有关，与浓度、压强无关。

（1）对于吸热反应，升高温度，K值增大。

（2）对于放热反应，升高温度，K值减小。

[应用体验]

（1）书写下列化学平衡的平衡常数表达式。

①Cl2＋H2OHClO＋Cl－＋H＋

②C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）

③CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O

④CO＋H2OHCO＋OH－

⑤CaCO3（s）CaO（s）＋CO2（g）

⑥4NH3＋5O24NO＋6H2O（g）

[提示]　①K＝

②K＝

③K＝

④K＝

⑤K＝c（CO2）

⑥K＝

（2）①对于N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　K1

2NH3（g）N2（g）＋3H2（g）　K2

NH3（g）N2（g）＋H2（g）　K3

则K1与K2的关系为________，K2与K3的关系为________，K3与K1的关系为________。

②已知A＋B2C　K1，C＋DE　K2，则A＋B＋2D2E的K3＝________（用K1、K2表示）

[提示]　①K1＝或K1·K2＝1　K2＝K或K3＝K2　K1＝　②K1·K

[考点多维探究]

角度1　化学平衡常数的含义及影响因素

1．在某温度下，可逆反应mA＋nBpC＋qD的平衡常数为K，下列说法正确的是（　　）

【导学号：

95812181】

A．K越大，达到平衡时，反应进行的程度越大

B．K越小，达到平衡时，反应物的转化率越大

C．K随反应物浓度的改变而改变

D．K随温度和压强的改变而改变

A　[K是生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，显然，K越大，反应进行的程度越大，反应物的转化率越大，A项正确、B项错误；K只受温度的影响，故C、D项错误。

]

2．已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：

①2H2（g）＋CO（g）CH3OH（g）,K1,2.5,0.15

②H2（g）＋CO2（g）H2O（g）＋CO（g）,K2,1.0,2.50

③3H2（g）＋CO2（g）CH3OH（g）＋H2O（g）,K3,

（1）据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3＝________（用K1、K2表示）。

（2）反应③的ΔH________0（填“>”或“<”）。

[解析]　

（1）K3＝K1·K2。

（2）500℃时，K3＝2.5,800℃时，K3＝0.375。

即升高温度K变小，即逆向移动，正向为放热反应，ΔH<0。

[答案]　

（1）K1·K2　

（2）<

3．（2017·武汉模拟）已知反应A（g）＋B（g）C（g）＋D（g）的平衡常数和温度的关系如下：

温度/℃

700

800

830

1000

1200

平衡常数

1.7

1.1

1.0

0.6

0.4

现有两个相同的2L恒容绝热（与外界没有热量交换）密闭容器Ⅰ、Ⅱ，在Ⅰ中充入1molA和1molB，在Ⅱ中充入1molC和1molD,800℃条件下开始反应。

达到平衡时，下列说法正确的是（　　）

【导学号：

95812182】

A．容器Ⅰ、Ⅱ中的压强相等

B．容器Ⅰ、Ⅱ中反应的平衡常数相同

C．该反应的正反应是放热反应

D．容器Ⅰ中A的浓度比容器Ⅱ中的小

C　[由题中平衡常数与温度的关系可得该反应的正反应是放热反应，C正确；由于反应体系是绝热体系，则容器Ⅰ达到平衡时的温度比容器Ⅱ高，故其平衡常数小，平衡时压强大，A、B错误；容器Ⅰ比容器Ⅱ温度高，故平衡时A的浓度容器Ⅰ大于容器Ⅱ，D错误。

]

化学平衡常数热点归纳

（1）化学平衡常数与化学方程式书写形式的关系

对于同一可逆反应，正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数，即：

K正＝。

若化学方程式中的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会发生改变。

两反应加和，得到的新反应，其化学平衡常数是两反应平衡常数的乘积；两反应相减，得到的新反应，其化学平衡常数是两反应平衡常数相除得到的商。

（2）化学平衡常数与物质状态的关系

由于固体或纯液体的浓度视为常数1，所以在平衡常数表达式中不再写出。

（3）化学平衡常数与平衡移动的关系

即使化学平衡发生移动，但只要温度不变，平衡常数就不会改变，利用此守恒可以计算恒定温度下再次平衡后的转化率等物理量，这也是定量化学的重要定律。

角度2　利用平衡常数判断反应方向

4．在体积为1L的密闭容器中，进行如下化学反应：

CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g），化学平衡常数K与温度T的关系如下表：

T/℃

700

800

850

1000

1200

K

0.6

0.9

1.0

1.7

2.6

回答下列问题：

（1）升高温度，化学平衡向________（填“正反应”或“逆反应”）方向移动。

（2）若某温度下，平衡浓度符合下列关系：

c（CO2）·c（H2）＝c（CO）·c（H2O），此时的温度为________；在此温度下，若该容器中含有1molCO2、1.2molH2、0.75molCO、1.5molH2O，则此时反应所处的状态为________________________（填“向正反应方向进行中”、“向逆反应方向进行中”或“平衡状态”）。

[解析]　

（1）由表格数据，可知随着温度升高，平衡常数增大，说明化学平衡向正反应方向移动；

（2）由c（CO2）·c（H2）＝c（CO）·c（H2O），则计算出K＝1.0，即此时温度为850℃，此温度下＝<1.0，故反应向正反应方向进行中。

[答案]　

（1）正反应　

（2）850℃　向正反应方向进行中

5．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）＝2.0mol/L、c（B）＝2.0mol/L、c（C）＝1.0mol/L。

则：

（1）该反应的平衡常数表达式为________。

（2）该反应的平衡常数的值为________。

（3）若某时刻各物质的浓度分别为c（A）＝3.0mol/L，c（B）＝2.0mol/L，c（C）＝2.0mol/L，则该时刻v正_________________________v逆（填“>”“＝”或“<”）。

[解析]　

（2）由A（g）＋3B（g）2C知

K＝＝。

（3）Qc＝＝>K

反应向逆方向进行，v正

[答案]　

（1）K＝　

（2）　（3）<

利用K和Qc判断反应方向

对于化学反应aA（g）＋bB（g）cC（g）＋dD（g）的任意状态，浓度商：

Qc＝，有：

考点2|化学反应进行的方向　

[基础知识整合]

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，体系有从有序自发地转变为无序的倾向（无序体系更加稳定）。

2．自发反应

在一定条件下无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。

3．判断化学反应方向的依据

（1）焓判据

研究表明，对于化学反应而言，绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。

可见，反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。

（2）熵判据

①研究表明，除了热效应外，决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的混乱度。

大多数自发反应有趋向于体系混乱度增大的倾向。

②熵和熵变的含义

a．熵的含义

熵是衡量一个体系混乱度的物理量。

用符号S表示。

同一条件下，不同物质有不同的熵值，同一物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S（g）>S（l）>S（s）。

b．熵变的含义

熵变是反应前后体系熵的变化，用ΔS表示，化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行。

（3）复合判据：

ΔG＝ΔH－TΔS

当ΔH－TΔS

[应用体验]

1．

（1）ΔH________0，ΔS________0的反应任何温度下都能自发进行；

（2）ΔH________0，ΔS________0的反应任何温度下都不能自发进行；

（3）ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大时，________对反应的方向起决定性作用。

当ΔH<0，ΔS<0时________下反应能自发进行；当ΔH>0，ΔS>0时，________下反应能自发进行。

[提示]　

（1）<　>　

（2）>　<　（3）温度　低温　高温

2．NH3（g）＋HCl（g）===NH4Cl（s）在室温下可自发进行的理由是___________，CaCO3（s）===CaO（s）＋CO2（g）在高温下可自发进行的理由是______________。

[提示]　ΔH<0　ΔS>0

[考点多维探究]

角度1　化学反应方向的判断

1．实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。

对此说法的理解正确的是（　　）

A．所有的放热反应都是自发进行的

B．所有的自发反应都是放热的

C．焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素

D．焓变是决定反应是否具有自发性的唯一判据

[答案]　C

2．下列反应中，熵显著增加的反应是（　　）

【导学号：

95812183】

A．CO（g）＋2H2（g）===CH3OH（g）

B．CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑

C．2CO（g）＋O2===2CO2（g）

D．2Hg（l）＋O2（g）===2HgO（s）

B　[气体分子数增加的反应为熵增的反应。

]

3．下列反应过程中，ΔH>0且ΔS>0的是（　　）

A．NH3（g）＋HCl（g）===NH4Cl（s）

B．CaCO3（s）===CaO（s）＋CO2（g）

C．4Al（s）＋3O2（g）===2Al2O3（s）

D．HCl（aq）＋NaOH（aq）===NaCl（aq）＋H2O（l）

B　[A是熵减（ΔS<0）的放热反应（ΔH<0）；C是熵减的放热反应；D是放热反应（ΔH<0）。

]

4．已知：

（NH4）2CO3（s）===NH4HCO3（s）＋NH3（g）　ΔH＝＋74.9kJ·mol－1。

下列说法中正确的是（　　）

A．该反应中熵变、焓变都大于0

B．该反应是吸热反应，因此一定不能自