届高考一轮复习人教版第26讲化学平衡常数化学反应进行的方向 学案77.docx

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届高考一轮复习人教版第26讲化学平衡常数化学反应进行的方向学案77

第26讲　化学平衡常数　化学反应进行的方向

【考纲要求】　1.了解化学平衡常数的含义并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．了解化学反应的方向与化学反应的焓变与熵变的关系。

考点一|化学平衡常数及其应用（重点保分型——师生共研）

授课提示：

对应学生用书第128页

[核心知识大通关]

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：

化学方程式

平衡常数

与K1的关系

N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）

K1＝

K2＝

（或K1）

K3＝

N2（g）＋H2（g）NH3（g）

K2＝

2NH3（g）N2（g）＋3H2（g）

K3＝

3.意义：

（1）K值越大，正反应进行的程度越大，反应物的转化率越大。

（2）K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。

小题热身

正误判断，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）温度、浓度、压强、催化剂均能改变平衡常数。

（　　）

（3）升高温度，平衡常数一定增大。

（　　）

（4）平衡常数变化，化学平衡不一定发生移动。

（　　）

（5）化学平衡发生移动，平衡常数一定改变。

（　　）

（6）平衡常数和转化率都能体现可逆反应进行的程度。

（　　）

（7）反应A（g）＋3B（g）2C（g），达平衡后，温度不变，增大压强，平衡正向移动，平衡常数K值增大。

（　　）

（8）对于反应：

2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g），升高温度，K值减小，则ΔH>0。

（　　）

答案：

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）×　（6）√　（7）×　（8）×

[考向精练提考能]

考向一　多个反应中平衡常数关系判断

1．已知下列反应在某温度下的平衡常数：

H2（g）＋S（s）H2S（g）　K1

S（s）＋O2（g）SO2（g）　K2

则在该温度下反应H2（g）＋SO2（g）O2（g）＋H2S（g）的平衡常数为（　　）

A．K1＋K2　　　　　　　B．K1－K2

C．K1·K2D.

解析：

由平衡常数的定义可知，K1＝，K2＝，反应H2（g）＋SO2（g）O2（g）＋H2S（g）的平衡常数K＝，可知K＝。

答案：

D

2．已知：

①CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）

②2CH3OH（g）CH3OCH3（g）＋H2O（g）

③CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）

某温度下三个反应的平衡常数的值依次为K1、K2、K3，则该温度下反应3CO（g）＋3H2（g）CH3OCH3（g）＋CO2（g）的化学平衡常数K为____（用K1、K2、K3表示）。

解析：

K1＝

K2＝

K3＝

K＝

K2·K3＝

K＝

K·K2·K3＝＝K

答案：

K·K2·K3

考向二　平衡常数的影响因素及其应用

利用K与Qc的关系判断可逆反应所处状态

对于可逆反应mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g），Qc＝（式中浓度是任意时刻的浓度）。

根据Qc与K的关系可以判断可逆反应所处的状态：

Qc

3．已知，相关数据见下表：

编号

化学方程式

平衡常数

平衡常数

979K

1173K

Ⅰ

Fe（s）＋CO2（g）FeO（s）＋CO（g）

K1

1.47

2.15

Ⅱ

CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）

K2

1.62

b

Ⅲ

Fe（s）＋H2O（g）FeO（s）＋H2（g）

K3

a

1.68

根据以上信息判断，下列结论错误的是（　　）

A．a>b

B．增大压强，平衡状态Ⅱ不移动

C．升高温度平衡状态Ⅲ向正反应方向移动

D．反应Ⅱ、Ⅲ均为放热反应

解析：

由Ⅰ＋Ⅱ＝Ⅲ，得K3＝K1·K2，则a>2，b<1，a>b，A项正确；Ⅱ是等体反应，增大压强，平衡不移动，B项正确，由a>2，b<1，可知随温度升高，K2、K3均减小，故反应Ⅱ、Ⅲ均为放热反应，D项正确，升温时反应Ⅱ、Ⅲ均向逆反应方向移动，C项不正确。

答案：

C

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）能判断该反应达到化学平衡状态的依据是________。

a．c（CO2）＝c（CO）b．K不变

c．容器中的压强不变d．v正（H2）＝v正（CO2）

e．c（H2）保持不变

（3）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）由表格数据可得，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）A项，达到平衡时c（CO2）不一定等于c（CO），反之相等时也不一定处于平衡状态；B项，温度不变K不变，不正确；C项，此反应不论是否平衡，压强均不改变，故不正确；D项，v正（CO2）与v正（H2）表示的反应方向一致，故不能判断是否达到平衡；E项，达到平衡时，各种反应物、生成物的浓度保持不变。

（3）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＝≈0.94<1.0，故反应向正反应方向进行中。

答案：

（1）正反应　

（2）e　（3）850℃　向正反应方向进行中

[练后反思]　利用化学平衡常数判断可逆反应的热效应

考点二|利用“三段式”法进行化学平衡的计算（重点保分型——师生共研）

授课提示：

对应学生用书第129页

[核心知识大通关]

1．分析三个量：

即起始量、变化量、平衡量。

2．明确三个关系：

（1）对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。

（2）对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。

（3）各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。

3．计算方法——三段式法：

可按下列模式进行计算：

如mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g），令A、B起始物质的量浓度分别为amol/L、bmol/L，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mxmol/L。

　　　　　　mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）

起始/（mol/L）　a　　　　b　　　　0　　　0

变化/（mol/L）mxnxpxqx

平衡/（mol/L）a－mxb－nxpxqx

（1）求平衡常数：

K＝

（2）求转化率

转化率＝×100%，如α（A）平＝×100%。

[考向精练提考能]

考向一　化学平衡常数的计算

1．将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：

①NH4I（s）NH3（g）＋HI（g）；

②2HI（g）H2（g）＋I2（g）

达到平衡时，c（H2）＝0.5mol/L，c（HI）＝4mol/L，则此温度下反应①的平衡常数为________，反应②的平衡常数为________，相同温度下H2（g）＋I2（g）2HI（g）的平衡常数为________。

解析：

平衡时c（H2）＝c（I2）＝0.5mol·L－1，

则分解的HI为1mol·L－1，c（NH3）＝5mol·L－1，反应①的平衡常数K1＝c（NH3）·c（HI）＝5mol·L－1×4mol·L－1＝20（mol·L－1）2；

反应②的平衡常数为

K2＝＝＝，则其逆反应的平衡常数为64。

答案：

20　　64

2.汽车尾气中NO产生的反应为N2（g）＋O2（g）2NO（g）。

一定条件下，等物质的量的N2（g）和O2（g）在恒容密闭容器中反应，如图曲线a表示该反应在温度T下N2的浓度随时间的变化，曲线b表示该反应在某一起始反应条件改变时N2的浓度随时间的变化。

下列叙述正确的是（　　）

A．温度T下，该反应的平衡常数K＝

B．温度T下，随着反应的进行，混合气体的密度减小

C．曲线b对应的条件改变可能是加入了催化剂

D．若曲线b对应的条件改变是温度，可判断该反应的ΔH＜0

解析：

　　　　　　N2（g）＋O2（g）2NO（g）

起始/（mol·L－1）　　c0　　　c0　　　　0

转化/（mol·L－1）　c0－c1　c0－c1　　2（c0－c1）

平衡/（mol·L－1）　　c1　　　c1　　　2（c0－c1）

故T温度下K＝，A项正确；对于反应物、生成物均为气体的反应来说，恒容条件下，密度是定值，B项不正确；催化剂只影响反应速率，不影响平衡状态，C项不正确；若曲线b对应的条件是温度改变，则a到b应是升温，升高温度c（N2）变小，说明平衡正向移动，该反应的ΔH＞0，D项不正确。

答案：

A

[备考提醒]　化学平衡计算题的解题思路

考向二　转化率的计算

3．已知可逆反应：

M（g）＋N（g）P（g）＋Q（g）　ΔH＞0，请回答下列问题：

（1）在某温度下，反应物的起始浓度分别为c（M）＝1mol·L－1，c（N）＝2.4mol·L－1；达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的转化率为________。

（2）若反应温度升高，M的转化率________（填“增大”“减小”或“不变”）。

（3）若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为c（M）＝4mol·L－1，c（N）＝amol·L－1；达到平衡后，c（P）＝2mol·L－1，a＝________。

（4）若反应温度不变，反应物的起始浓度为c（M）＝c（N）＝bmol·L－1，达到平衡后，M的转化率为________。

解析：

（1）M（g）　　＋　　N（g）　　P（g）＋Q（g）

始态　　1mol/L　　　　2.4mol/L　　0　　　0

变化量　1mol/L×60%　1mol/L×60%

因此N的转化率为×100%＝25%。

（2）由于该反应的ΔH＞0，即该反应为吸热反应，因此升高温度，平衡右移，M的转化率增大。

（3）根据

（1）可求出各平衡浓度：

c（M）＝0.4mol/L，

c（N）＝1.8mol/L，c（P）＝0.6mol/L，c（Q）＝0.6mol/L。

因此化学平衡常数K＝＝＝。

由于温度不变，因此K不变，达到平衡后

c（P）＝2mol/L，c（Q）＝2mol/L，c（M）＝2mol/L

c（N）＝（a－2）mol·L－1

K＝＝＝

解得a＝6。

（4）设M的转化率为x，则达到平衡后各物质的平衡浓度分别为c（M）＝b（1－x）mol/L　c（N）＝b（1－x）mol/L

c（P）＝bxmol/L　c（Q）＝bxmol/L

K＝＝＝，解得x＝41%。

答案：

（1）25%　

（2）增大　（3）6　（4）41%

考向三　化学平衡常数与转化率的换算

4．SO2常用于制硫酸，其中一步重要的反应为2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH＜0。

若向一个2L的密闭容器中充入0.4molSO2、0.2molO2和0.4molSO3，发生上述反应。

请回答下列问题：

（1）当反应达到平衡时，各物质的浓度可能是________（填字母）。