2018届高考化学大一轮复习讲义：第7章 第3节 化学平衡常数 化学

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)

[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)

。

(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

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。

①Cl 2＋H 2O

HClO ＋Cl －＋H ＋ ②C(s)＋H 2O(g)CO(g)＋H 2(g)

③CH 3COOH ＋C 2H 5OH

CH 3COOC 2H 5＋H 2O ④CO 2－3＋H 2O HCO －3＋OH －

⑤CaCO 3(s)

CaO(s)＋CO 2(g) ⑥4NH 3＋5O 24NO ＋6H 2O(g)

[提示] ①K ＝c (HClO )·c (Cl －)·c (H ＋)c (Cl 2)

②K ＝c (CO )·c (H 2)c (H 2O )

③K ＝c (CH 3COOC 2H 5)·c (H 2O )c (CH 3COOH )·c (C 2H 5OH ) ④K ＝c (HCO －3)·c (OH －)c (CO 2－3)

⑤K ＝c (CO 2)

⑥K ＝c 4(NO )·c 6(H 2O )c 4(NH 3)·c 5(O 2)

(2)①对于N 2(g)＋3H 2(g)

2NH 3(g) K 1 2NH 3(g)

N 2(g)＋3H 2(g) K 2 NH 3(g)12N 2(g)＋32H 2(g) K 3

则K 1与K 2的关系为________，K 2与K 3的关系为________，K 3与K 1的关系为________。

②已知A ＋B 2C K 1，C ＋D E K 2，则A ＋B ＋2D 2E 的K 3＝________(用K 1、K 2表示)

[提示] ①K 1＝1K 2或K 1·K 2＝1 K 2＝K 23或K 3＝K 212 K 1＝1K 23

②K 1·K 22 [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m A＋n B p C＋q D的平衡常数为K，下列说法正确的是()

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/℃

70

80

83

1

000

1

200

平衡常

数

1.7 1.1 1.0 0.6 0.4

中充入1 mol A和1 mol B，在Ⅱ中充入1 mol C和1 mol D,800 ℃条件下开始反应。达到平衡时，下列说法正确的是()

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＝

1

K逆

。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1 L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 1 000 1 200

K0.6 0.9 1.0 1.7 2.6

(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1 mol CO2、1.2 mol H2、0.75 mol CO、1.5 mol H2O，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c(CO)×c(H2O)

c(CO2)×c(H2)＝0.75×1.5

1×1.2

<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)＝2.0 mol/L、c(B)＝2.0 mol/L、c(C)＝1.0 mol/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)＝3.0 mol/L，c(B)＝2.0 mol/L，c(C)＝2.0 mol/L，则该时刻v正_________________________v逆(填“>”“＝”或“<”)。

[解析](2)由A(g)＋3B(g)2C知

K＝

1.02

2.0×

2.03

＝1

16

。

(3)Q c＝

2.02

3.0×2.03