高考化学-化学平衡常数及其计算

010203课时跟踪检测目录化学平衡常数的概念及应用平衡常数和转化率的相关计算考点一化学平衡常数的概念及应用考点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，用符号表示。2．表达式(1)对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，K＝(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)。KcpC·cqDcmA·cnB考点一化学平衡常数的概念及应用(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N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)K1＝c2NH3cN2·c3H212N2(g)＋32H2(g)NH3(g)K2＝cNH3c12N2·c23H22NH3(g)N2(g)＋3H2(g)K3＝cN2·c3H2c2NH3K2＝K1K3＝1K1考点一化学平衡常数的概念及应用3．注意事项4．应用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(1)K值越大，反应物的转化率越高，正反应进行的程度越大。(2)K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。(3)催化剂能加快化学反应速率，但对化学平衡常数无影响。(1)判断可逆反应进行的程度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。考点一化学平衡常数的概念及应用(2)判断化学反应进行的方向Q＜K反应向正反应方向进行，v正＞v逆Q＝K反应处于化学平衡状态，v正＝v逆Q＞K反应向逆反应方向进行，v正＜v逆对于可逆反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，在一定温度下的任意时刻，反应物与生成物浓度有如下关系：Q＝ccC·cdDcaA·cbB，称为浓度商。考点一化学平衡常数的概念及应用(3)判断可逆反应的热效应考点一化学平衡常数的概念及应用考法精析考点一化学平衡常数的概念及应用考点一化学平衡常数的概念及应用考法化学平衡常数的含义一1．已知反应①：CO(g)＋CuO(s)CO2(g)＋Cu(s)和反应②：H2(g)＋CuO(s)Cu(s)＋H2O(g)在相同的某温度下的平衡常数分别为K1和K2，该温度下反应③：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常数为K。则下列说法正确的是()A．反应①的平衡常数K1＝cCO2·cCucCO·cCuOB．反应③的平衡常数K＝K1K2C．对于反应③，恒容时，温度升高，H2浓度减小，则该反应的焓变为正值D．对于反应③，恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小解析：在书写平衡常数表达式时，纯固体物质不能出现在平衡常数表达式中，A错误；由于反应③＝反应①－反应②，因此平衡常数K＝K1K2，B正确；对于反应③，温度升高，H2浓度减小，则平衡左移，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，因此ΔH0，C错误；对于反应③，在恒温恒容下，增大压强，如充入惰性气体，则平衡不移动，H2的浓度不变，D错误。考点一化学平衡常数的概念及应用2．某温度下2L密闭容器中3种气体起始状态和平衡状态时的物质的量(n)如表所示，下列说法正确的是()XYWn(起始状态)/mol210n(平衡状态)/mol10.51.5A．该温度下，此反应的平衡常数表达式是K＝c2X·cYc3WB．其他条件不变，升高温度，若W的体积分数减小，则此反应ΔH0C．其他条件不变，使用催化剂，正、逆反应速率和平衡常数均增大，平衡不移动D．其他条件不变，当密闭容器中混合气体密度不变时，表明反应已达到平衡解析：由表知，X、Y是反应物，W是生成物，且Δn(X)∶Δn(Y)∶Δn(W)＝2∶1∶3，化学方程式为2X(g)＋Y(g)3W(g)，反应的平衡常数表达式是K＝c3Wc2X·cY，A错误；升高温度，若W的体积分数减小，说明平衡向逆反应方向移动，则此反应的ΔH0，B正确；使用催化剂，平衡常数不变，C错误；混合气体密度一直不变，不能说明反应已达到平衡，D错误。考点一化学平衡常数的概念及应用考点一化学平衡常数的概念及应用考法化学平衡常数的应用二3．反应Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)，700℃时平衡常数为1.47,900℃时平衡常数为2.15。下列说法正确的是()A．升高温度该反应的正反应速率增大，逆反应速率减小B．该反应的化学平衡常数表达式为K＝cFeO·cCOcFe·cCO2C．该反应的正反应是吸热反应D．增大CO2浓度，平衡常数增大解析：A项，升温，正、逆反应速率均增大，不正确；B项，该反应的化学平衡常数表达式为K＝cCOcCO2，不正确；C项，升温，平衡常数增大，表明平衡向正反应方向移动，即正反应为吸热反应，正确；D项，增大反应物浓度，平衡常数不变，不正确。考点一化学平衡常数的概念及应用4．在一定温度下，1L的密闭容器中发生反应：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)，平衡时测得C、H2O、CO、H2的物质的量都为0.1mol。(1)该反应的平衡常数K＝________。(2)若升高平衡体系的温度，该反应的平衡常数会增大，则该反应的ΔH________0(填“”或“”)。(3)相同条件下，向该密闭容器中充入各物质的起始量如下：①均为0.2mol②C(s)、H2O为0.2mol，CO、H2为0.1mol，判断该反应进行的方向：①_____________，②_____________。解析：(1)容积为1L，则H2O、CO、H2的浓度均为0.1mol·L－1，K＝cCO·cH2cH2O＝0.1×0.10.1＝0.1。(2)升高温度平衡常数增大，说明平衡向右移动，正反应为吸热反应，ΔH0。(3)①Q＝0.2×0.20.2＝0.2K＝0.1，反应向逆反应方向进行；②Q＝0.1×0.10.2＝0.05K＝0.1，反应向正反应方向进行。0.1向逆反应方向向正反应方向考点一化学平衡常数的概念及应用考点二平衡常数和转化率的相关计算考点二平衡常数和转化率的相关计算1．明确三个量——起始量、变化量、平衡量N2＋3H2催化剂高温、高压2NH3起始量130变化量abc平衡量1－a3－bc①反应物的平衡量＝起始量－转化量。②生成物的平衡量＝起始量＋转化量。③各物质变化浓度之比等于它们在化学方程式中化学计量数之比。变化浓度是联系化学方程式、平衡浓度、起始浓度、转化率、化学反应速率的桥梁。因此抓住变化浓度是解题的关键。考点二平衡常数和转化率的相关计算2．掌握四个公式(1)反应物的转化率＝n转化n起始×100%＝c转化c起始×100%。(2)生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。产率＝实际产量理论产量×100%。(3)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%。(4)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%。考点二平衡常数和转化率的相关计算3．谨记一个答题模板反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量分别为amol、bmol，达到平衡后，A的转化量为mxmol，容器容积为VL，则有以下关系：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始/molab00转化/molmxnxpxqx平衡/mola－mxb－nxpxqx对于反应物：n(平)＝n(始)－n(转)对于生成物：n(平)＝n(始)＋n(转)考点二平衡常数和转化率的相关计算则有：①K＝pxVp·qxVqa－mxVm·b－nxVn②c平(A)＝a－mxVmol·L－1③α(A)平＝mxa×100%，α(A)∶α(B)＝mxa∶nxb＝mbna④φ(A)＝a－mxa＋b＋p＋q－m－nx×100%⑤p平p始＝a＋b＋p＋q－m－nxa＋b⑥ρ混＝a·MA＋b·MBVg·L－1[其中M(A)、M(B)分别为A、B的摩尔质量]⑦平衡时体系的平均摩尔质量：M＝a·MA＋b·MBa＋b＋p＋q－m－nxg·mol－1考点二平衡常数和转化率的相关计算考法精析考点二平衡常数和转化率的相关计算考点二平衡常数和转化率的相关计算考法一外界条件对转化率大小的影响1．反应X(g)＋Y(g)2Z(g)ΔH＜0，在密闭容器中充入0.1molX和0.1molY，达到平衡时，下列说法不正确的是()A．减小容器体积，平衡不移动，X的转化率不变B．增大c(X)，X的转化率减小C．保持容器体积不变，同时充入0.1molX和0.2molY，X的转化率增大D．加入催化剂，正反应速率增大，Z的产率增大解析：A项，该反应为反应前后气体物质的量不变的反应，平衡不受压强影响，减小容器体积，平衡不移动，X的转化率不变，正确；B项，增大c(X)，平衡正向移动，Y的转化率增大，X的转化率减小，正确；C项，相当于只增加Y的浓度，X的转化率会增大，正确；D项，催化剂不能使平衡移动，不改变产物的产率，错误。考点二平衡常数和转化率的相关计算2．已知：3CH4(g)＋2N2(g)3C(s)＋4NH3(g)ΔH＞0，在700℃，CH4与N2在不同物质的量之比nCH4nN2时CH4的平衡转化率如图所示。下列说法正确的是()A．nCH4nN2越大，CH4的平衡转化率越高B．nCH4nN2不变时，若升温，NH3的体积分数会增大C．b点对应的平衡常数比a点的大D．a点对应的NH3的体积分数约为26%考点二平衡常数和转化率的相关计算3．(2016·江苏高考改编)一定温度下，在3个体积均为1.0L的恒容密闭容器中反应2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)达到平衡。下列说法正确的是()容器温度/K物质的起始浓度/(mol·L－1)物质的平衡浓度/(mol·L－1)c(H2)c(CO)c(CH3OH)c(CH3OH)Ⅰ4000.200.1000.080Ⅱ4000.400.200Ⅲ500000.100.025A．该反应的正反应吸热B．达到平衡时，容器Ⅰ中反应物转化率比容器Ⅱ中的大C．达到平衡时，容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的两倍D．达到平衡时，容器Ⅲ中的正反应速率比容器Ⅰ中的大将容器Ⅲ中c(CH3OH)＝0.10mol·L－1等效转移至左边的反应物，相当于c(H2)＝0.20mol·L－1，c(CO)＝0.10mol·L－1。A项，容器Ⅲ中相对于容器Ⅰ中，温度升高，平衡左移，则逆反应为吸热反应，正反应放热，错误；B项，容器Ⅱ中相对于容器Ⅰ中，压强增大，平衡右移，则容器Ⅱ中反应物转化率大，错误；C项，容器Ⅲ相对于容器Ⅱ，温度升高，压强减小，平衡左移，达平衡时，容器Ⅱ中c(H2)小于容器Ⅲ中c(H2)的两倍，错误；D项，容器Ⅲ中比容器Ⅰ中温度高，反应速率快，正确。考点二平衡常数和转化率的相关计算考点二平衡常数和转化率的相关计算归纳总结转化率大小变化分析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：考点二平衡常数和转化率的相关计算反应物转化率的变化条件的改变反应类型反应物A和B的转化率均不变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的转化率均增大m＋n＞p＋q恒温恒容条件下反应物转化率不变恒温恒压条件下同等倍数地增大反应物A、B的量反应物A的转化率减小，反应物B的转化率增大恒容时只增加反应物A的用量有多种反应物的可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)考点二平衡常数和转化率的相关计算反应物A的转化率不变m＝n＋p反应物A的转化率减小m＜n＋p反应物A的转化率增大m＞n＋