1、【 精品教育资源文库 】 第三节 化学平衡常数 化学反应进行的方向 考纲定位 全国卷 5年考情 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.能正确计算反应的平衡转化率( )。 3.了解化学反应进行的方向判断。 2017年： 卷 T28(3)； 卷 T28(4) 2016年： 卷 T27(2)； 卷 T27(1、 2)； 卷 T26(3) 2015年： 卷 T28(4)； 卷 T27(2) 2014年： 卷 T28(3)； 卷 T26(1、 2) 2013年： 卷 T28(2、 3) 考点 1| 化学平衡常数及其相关计算 (对应学 生用书第 139页 ) 考纲知识
2、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 nB pC qD， K cp cqcm cn 。 实例 Cl 2 H2O HClO H Cl K c HClO c H c Clc Cl2 。 C(s) H2O(g) CO(g) H2(g) K c c 2c2。 CO 23 H2O HCO3 OH K c3 cc 23 。 CaCO 3(s) CaO(s) CO2(g) K c(CO2)。 (3)转化关系 对于 N2(g) 3H2(g) 2NH3(g) K
3、1 2NH3(g) N2(g) 3H2(g) K2 NH3(g) 12N2(g) 32H2(g) K3 则 K1与 K2的关系为 K1 K2 1， K2与 K3的关系为 K2 K23， K3与 K1的关系为 K1 1K23。 【 精品教育资源文库 】 已知 A B 2C K1， C D E K2， 则 A B 2D 2E的 K3 K1 K22(用 K1、K2表示 )。 (4)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 提醒： 一般地说，当 K105时
4、，就认为反应基本进行完全了 ； 当 KK：反应向逆反应方向进行 ， v 正 v 逆命题点 3 “ 三段式 ” 突破 K、 的相关综合计算 典例导航 (2017 全国 卷，节选 )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 1 _%，反应平衡常数 K _。 (2)在 620 K 重复实验，平衡后水的物质的量分数为 0.03， H2S 的转化率 2_ 1，该反应的 H_0。
5、(填 “”“ (3)B (1)610 K时 CO2的转化率为 _，比 H2S的转化率 _。 【 精品教育资源文库 】 (2)610 K时， 2H2S(g) 2CO2(g) 2COS(g) 2H2O(g)的平衡常数 K 约为 _。 (3)620 K时，化学平衡常数 K约为 _，比 610 K时的平 衡常数 K_。 【答案】 (1)10% 大 (2)7.810 6 (3)6.910 3 大 题后归纳 “ 三段式 ” 突破化学平衡的综合计算的方法 已知反应： mA(g) nB(g) pC(g) qD(g)，令 A、 B起始物质的量浓度分别为 a molL 1、 b molL 1，达到平衡后消耗 A
6、的物质的量浓度为 mx molL 1。 mA(g) nB(g) pC(g) qD(g) 起始 molL 1 a b 0 0 变化 molL 1 mx nx px qx 平衡 molL 1 a mx b nx px qx 相关计算： 平衡常数： K pxp qx qa mx m b nx n。 A 的平衡转化率： (A)平 mxa100% 。 A 的物质的量分数 (或气体 A的体积分数 )： w(A) a mxa mx b nx px qx100% 。 v(A) mxt。 混合气体的平均密度： 混 m总V 。 注意：在求有关物理量时，一定注意是用 “ 物质的量 ” 还是用 “ 物质的量浓度 ”
7、代入计算。 对点训练 (2017 全国 卷，节选 )298 K时，将 20 mL 3x molL 1 Na3AsO3、 20 mL 3x molL 1 I2和 20 mL NaOH溶液混合，发生反应： AsO33 (aq) I2(aq) 2OH (aq) AsO34 (aq) 2I (aq) H2O(l)。溶液中 c(AsO34 )与反应时间 (t)的关系如图所示。 (1)下列可判断反应达到平衡的是 _(填标号 )。 a溶液的 pH不再变化 b v(I ) 2v(AsO33 ) 【 精品教育资源文库 】 c c(AsO34 )/c(AsO33 )不再变化 d c(I ) y molL 1 (
8、2)tm时， v 正 _v 逆 (填 “ 大于 ”“ 小于 ” 或 “ 等于 ”) 。 (3)tm时 v 逆 _tn时 v 逆 (填 “ 大于 ”“ 小于 ” 或 “ 等于 ”) ，理由是 _。 (4)若平衡时溶液的 pH 14，则该反应的平衡常数 K为 _。 【解析】 (1)a对：溶液 pH不变时，则 c(OH )也保持不变，反应处于平衡状态。 b 错：根据反应方程式，始终存在速率关系： v(I ) 2v(AsO33 )，反应不一定处于平衡状态。 c 对：由于 Na3AsO3总量一定，当 c(AsO34 )/c(AsO33 )不再变化时， c(AsO34 )、 c(AsO33 )也保持不变，
9、反应建立平衡。 d 错：由图可知，建立平衡时 c(I ) 2c(AsO34 ) 2y molL 1，因此 c(I ) y molL 1时，反应没有建立平衡。 (2)tm时，反应正向进行，故 v 正 大于 v 逆 。 (3)由于 tm时生成物 AsO34 的浓度小于 tn时 AsO34 的浓度，因 v 逆 的大小取决于生成物浓度的大小， 故 tm时的 v 逆 小于 tn时的 v 逆 。 (4)反应前，三种溶液混合后， c (Na3AsO3) 3x molL 1 20 mL20 mL 20 mL 20 mL x molL 1，同理， c(I2) x molL 1，反应情况如下： AsO33 (aq
10、) I2(aq) 2OH (aq) AsO34 (aq) 2I (aq) H2O(l) 起始浓度/molL 1 x x 0 0 平衡浓度/molL 1 x y x y 1 y 2y K y y2x y x y 24y3x y 2。 【答案】 (1)ac (2)大于 (3)小于 tm时生成物浓度较低 (4) 4y3x y 2 (2018 山东名校联考 )已知合成氨的反应为 N2(g) 3H2(g) 2NH3(g) H 0。某温度下，若将 1 mol N2和 2.8 mol H2分别投入到初始体积为 2 L的恒温恒容、恒温恒压和恒容绝热的三个密闭容器中，测得反应过程中三个容器 (用 a、 b、 c
11、表示 )内 N2的转化率随时间的变化如图所示，请回答下列问题： 【 精品教育资源文库 】 (1)图中代表反应在恒容绝热容器中进行的曲线是 _(用 a、 b、 c表示 )。 (2)曲线 a条件下该反应的平衡常数 K _。 (3)b容器中 M点， v(正 )_v(逆 )(填 “ 大于 ”“ 小于 ” 或 “ 等于 ”) 。 【解析】 (1)恒 容绝热达到平衡时温度高，反应快，到达平衡的时间短，正向程度小， (N2)小，进行的曲线为 c。 (2)达到平衡时恒温恒容比恒温恒压的压强小， N2的转化率小， a 对应恒温恒压， b 对应恒温恒容，但二者的温度相同，故二者的化学平衡常数相同。 N2(g)
12、3H2(g) 2NH3(g) c 始 /(mol/L) 0.5 1.4 0 c/(mol/L) 0.580% 30.580% 20.580% c 平 /(mol/L) 0.1 0.2 0.8 Kb 0.820.10.2 3 800 Ka。 (3)b容器中 M点， N2的转化率比平衡时大，反应向逆向进行，故 M点 v(正 ) v(逆 )。 【答案】 (1)c (2)800 (3)小于 命题点 4 Kp的有关计算 5 (2015 四川高考 )一定量的 CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反 应： C(s) CO2(g) 2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如下图所示： 已知：
13、气体分压 (p 分 )气体总压 (p 总 ) 体积分数。下列说法正确的是 ( ) A 550 时，若充入惰性气体， v 正 、 v 逆 均减小，平衡不移动 B 650 时，反应达平衡后 CO2的转化率为 25.0% C T 时，若充入等体积的 CO2和 CO，平衡向逆反应方向移动 【 精品教育资源文库 】 D 925 时，用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数 KP 24.0p 总 B A 550 时，若充入惰性气体， v 正 、 v 逆 均减小，由于保持了压强不变，相当于扩大了体积，平衡正向移动， A 项错误。 B根据图示可知，在 650 时， CO 的体积分数为 40%，根据反应方程式
14、： C(s) CO2(g) 2CO(g)，设开始加入 1 mol CO2，反应掉了 x mol CO2，则有： C(s) CO2(g) 2CO(g) 始态： 1 mol 0 变化： x mol 2x mol 平衡： (1 x)mol 2x mol 因此有： 2x1 x 2x100% 40%，解得 x 0.25，则 CO2的平衡转化率为 0.25 mol1 mol 10 0% 25%，故 B项正确。 C因为是恒压体系， T 时， CO2、 CO的体积分数均为 50%，故充入等体积的 CO2和 CO，平衡不移动， C项错误。 D 925 时， CO的体积分数为 96%，故KP c2c 2 p总 2
15、4%p总 23.04p 总 ， D 项错误。 题后拓展 Kp的含义及有关计算 Kp的含义：在化学平衡体系中，各气体物质的分压替代浓度，计算的平衡常数叫压强平衡常数。单位与表达式有关。 计算技巧：第一步，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；第二步，计算各气体组分的物质的量分数或体积分数；第三步，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 ；第四步，根据平衡常数计算公式代入计算。例如， N2 3H2 3 ，压强平衡常数表达式为Kp p23p 2 p3 2 。 命题点 5 化学平衡常数与反应速率常数的关系 6 (2015 全国 卷，节选 )Bodensteins研究了下列反应： 2HI(g) H2(g) I2(g) 在 716 K时，气体混合物中碘化氢的物质的量分数 x(HI)与反应时间 t的关系如下表： t/min 0 20 40 60 80 120 x(HI) 1 0.91 0.85 0.815 0.795 0.784 x(HI) 0 0.60 0.73 0.773 0.780 0.784 (1)根据上述实验结果，该反
