第7章第2节化学平衡状态化学平衡常数（完整版）4

第二节化学平衡状态化学平衡常数命题热点1.结合图像考查化学平衡建立的过程.2.化学平衡状态的分析、判断及比较.3.应用化学平衡常数进行有关计算，判断反应进行的方向。教材回扣夯实双基一、可逆反应1．定义在______条件下，既可以向______反应方向进行，同时又可以向______反应方向进行的化学反应。相同正逆2．特点反应物与生成物同时存在；任一组分的转化率都_______于100%。3．表示在方程式中用“_________”表示。小二、化学平衡状态1．化学平衡状态的建立对一定条件下的某个可逆反应，在向一定容积的密闭容器中投入一定量反应物时，反应物的浓度最大。反应开始后，反应物的浓度逐渐______，生成物的浓度则由零开始逐渐______。减小增大因此，反应开始时，v(正)最大，v(逆)为0.随着反应的进行,v(正)逐渐_____，v(逆)逐渐_______。反应进行到某一时刻，___________，此时，该可逆反应达到了平衡状态。减小增大v正＝v逆2．化学平衡状态及特征(1)化学平衡状态是指在一定条件下的______反应，当反应物和生成物中各组分的百分含量__________的状态。(2)特征逆：研究对象是____________反应。可逆保持不变可逆等：v(正)_______

v(逆)_______

0(化学平衡的实质)。动：动态平衡，反应仍在进行。定：平衡后,各组分的浓度_________.变：条件改变，平衡__________。＝≠保持不变移动三、化学平衡常数1．概念在一定温度下，一个可逆反应达到__________时，生成物____________与反应物______________的比值是一个常数，用符号K表示。化学平衡浓度幂之积浓度幂之积2．表达式对于一般的可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在一定温度下达到平衡时：_______________.3．影响因素K仅是_______的函数，与反应物或生成物的浓度无关。温度越大越大越小越小5．注意化学平衡常数是指某一具体反应方程式的平衡常数。(1)正、逆反应的平衡常数互为倒数。(2)若方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，平衡常数也会改变。(3)反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，由于其浓度可看作“常数”而不代入公式。考点串讲深度剖析考点一化学平衡状态的判断1．直接判断依据2．间接判断依据以mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)为例类型判断依据平衡状态混合物体系中各成分的含量①各物质的物质的量或各物质的物质的量分数一定平衡②各物质的质量或各物质的质量分数一定平衡类型判断依据平衡状态混合物体系中各成分的含量③各气体的体积或体积分数一定平衡正、逆反应速率的关系①在单位时间内消耗了mmolA，同时生成mmolA，即v(正)＝v(逆)平衡类型判断依据平衡状态正、逆反应速率的关系②在单位时间内消耗了nmolB同时生成pmolC，则v(正)不一定等于v(逆)不一定③v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝m∶n∶p∶q，则v(正)不一定等于v(逆)不一定类型判断依据平衡状态正、逆反应速率的关系④在单位时间内生成nmolB，同时消耗qmolD，因二者变化均表示v(逆)，所以v(正)不一定等于v(逆)不一定类型判断依据平衡状态压强①m＋n≠p＋q时，总压强一定(其他一定)平衡②m＋n＝p＋q时，总压强一定(其他条件一定)不一定类型判断依据平衡状态平均相对分子质量()①m＋n≠p＋q时，

一定平衡②m＋n＝p＋q时，

一定不一定类型判断依据平衡状态气体密度①m＋n≠p＋q，恒温恒压时，密度保持不变平衡②m＋n＝p＋q时，密度保持不变不一定类型判断依据平衡状态温度体系温度一定(其他条件不变)平衡颜色反应体系内有色物质的颜色一定平衡特别提醒即时应用1．H2(g)＋I2(g)2HI(g)已经达到平衡状态的标志是(

)①c(H2)＝c(I2)＝c(HI)②c(H2)∶c(I2)∶c(HI)＝1∶1∶2③c(H2)、c(I2)、c(HI)不再随时间而改变④单位时间内生成nmolH2的同时生成2nmolHI⑤单位时间内生成nmolH2的同时生成nmolI2⑥反应速率v(H2)＝v(I2)＝1/2v(HI)⑦一个H—H键断裂的同时有两个H—I键断裂⑧温度和体积一定时，容器内压强不再变化⑨温度和体积一定时，混合气体的颜色不再变化⑩温度和压强一定时，混合气体的密度不再变化⑪条件一定，混合气体的平均摩尔质量不再变化A．②③⑤⑧⑨⑩⑪

B．①③⑥⑦⑩C．③④⑦⑨ D．③⑥⑨⑪解析：选C。①②的浓度与起始时投入物质的量有关，故不正确；③浓度不变，说明已达到平衡状态，正确；④体现v(正)＝v(逆)，正确；⑤未体现v(正)＝v(逆)，不正确；⑥反应速率始终为v(H2)＝v(I2)＝1/2v(HI)，不正确；⑦体现v(正)＝v(逆)，正确；⑧压强始终相等，不正确；考点二化学平衡常数的理解及应用1．化学平衡常数的理解(1)与化学方程式书写形式的关系若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。(2)与反应热的关系一般情况下：(3)与物质状态的关系由于固体或纯液体浓度视为一常数，所以在平衡常数表达式中不再写出。①稀溶液中进行的反应，如有水参加反应，由于水的浓度视为常数而不必出现在表达式中；②非水溶液中进行的反应，若有水参加或生成,则应出现在表达式中.如：CH3COOH(l)＋CH3CH2OH(l)CH3COOCH2CH3(l)＋H2O(l)2．化学平衡常数的应用(1)判断、比较可逆反应进行的程度一般来说，一定温度下的一个具体的可逆反应：K值正反应进行的程度平衡时生成物浓度平衡时反应物的浓度反应物转化率越大越大越大越小越高越小越小越小越大越低(3)判断可逆反应的反应热升高温度，若K值增大，则正反应为吸热反应；若K值减小，则正反应为放热反应。特别提醒(1)平衡常数数值的大小，只能大致告诉我们一个可逆反应的正向反应所进行的最大程度，并不能预示反应达到平衡所需要的时间。(2)一般K＞105时，认为该反应基本进行完全，K＜10－5时，一般认为该反应很难进行；而K在10－5～105之间的反应被认为是典型的可逆反应。(4)利用一定温度下一个可逆反应的平衡常数，求平衡时某组分的浓度或反应物的转化率。(见教材例题)即时应用(1)温度升高，化学平衡移动后达到新的平衡，高炉内CO2和CO的体积比值________，平衡常数K值________(填“增大”、“减小”或“不变”)。(2)1100℃时测得高炉中c(CO2)＝0.025mol/L，c(CO)＝0.1mol/L，在这种情况下，该反应是否处于化学平衡状态________(填“是”或“否”)，此时化学反应速率是v(正)________v(逆)(填“大于”、“小于”或“等于”)，其原因是_________________________________________________________________________。解析：K只受温度的影响，和浓度、压强无关。(1)中温度升高，化学平衡向吸热反应方向移动，即向正反应方向移动，高炉内CO2与CO的体积比值增大，结合K的表达式，自然可以得到K值增大；(2)中温度不变，K自然不变，考点三化学平衡的计算——“三段式”法1．解题步骤(1)写出有关化学平衡的方程式；(2)确定各物质的起始量、变化量和平衡量；(3)根据问题建立相应的式子进行解答.2．具体方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)mx

nx

px

qx平衡(mol/L)a－mx

b－nx

px

qx(3)说明①反应物：c(平)＝c(始)－c(变)生成物：c(平)＝c(始)＋c(变)②各物质的转化量之比等于化学方程式中化学计量数之比。特别提醒(1)用“三段式”法进行列式时，起始、变化和平衡的单位要统一(一般都用浓度，有时可以用物质的量)。(2)计算平衡常数时，式子中用的是各物质的平衡浓度，而不是物质的量等其他物理量。(3)用平衡常数作为计算桥梁时，一定要在相同的温度下进行。(4)转化率中的量可以是浓度，也可以是物质的量。即时应用3．(2012·北大附中第一次模拟)已知CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)的平衡常数随温度变化如下表：t/℃70080085010001200K2.61.710.90.6请回答下列问题：(1)上述反应正向是________反应(选填“放热”或“吸热”)。(2)若达平衡后降温，则平衡向______移动，CO2转化率______(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，正反应速率________。(3)在850℃发生上述反应，以表中的物质的量投入恒容反应器中，其中向正反应方向移动的有__________(选填A、B、C、D、E)。

ABCDEn(CO2)31011n(H2)21012n(CO)1230.53n(H2O)52321(4)在850℃时，可逆反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，在该容器内各物质的浓度变化如下：时间/minCO2(mol/L)H2(mol/L)CO(mol/L)H2O(mol/L)00.20.30020.1380.2380.0620.0623c1c2c3c34c1c2c3c3则3～4min平衡后，c3＝________，CO2的转化率为________________。解析：(1)由表可知温度升高，K减小，说明温度升高，平衡逆向进行，正反应为放热反应。(2)平衡后降温，平衡正向移动，K增大，CO2转化率增大，由于降温，正、逆反应速率都减小，但正反应速率大于逆反应速率。(3)计算各组的浓度商：(4)850℃时，K＝1，由

CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)起始(mol·L－1)

0.2

0.3

0

0转化(mol·L－1)

x

x

x

x平衡(mol·L－1)

0.2－x0.3－x

x

x答案：(1)放热(2)正反应方向增大减小(3)A

(4)0.12

60%命题视角把脉高考视角1教材高频考点例1平衡常数是教材中的重要内容，在高考中出现次数较多。

在25℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表下列说法错误的是(

)A．反应达到平衡时，X的转化率为50%物质XYZ初始浓度/mol·L－10.10.20平衡浓度/mol·L－10.050.050.1B．反应可表示为X＋3Y2Z，其平衡常数为1600C．增大压强使平衡向生成Z的方向移动，平衡常数增大D．改变温度可以改变此反应的平衡常数【答案】C平衡常数的计算和应用是近几年高考中的热点。(2011·高考山东卷)研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。视角2追踪命题热点例2(1)NO2可用水吸收，相应的化学反应方程式为______________________。(2)已知：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－196.6kJ·mol－12NO(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH＝－113.0kJ·mol－1则反应NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。一定条件下，将NO2与SO2以体积比1∶2置于密闭容器中发生上述反应，下列能说明反应达到平衡状态的是________。a．体系压强保持不变b．混合气体颜色保持不变c．SO3和NO的体积比保持不变d．每消耗1molSO3的同时生成1molNO2测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1∶6，则平衡常数K＝_______。(3)CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。该反应ΔH________0(填“＞”或“＜”)。实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右，选择此压强的理由是______________________________。【解析】(1)NO2中的化合价由＋4降低到0，所以1molNO2参加反应转移4mol电子，当转移1.2mol电子时，消耗0.3mol的NO2。

(2)(前式－后式)÷2即得，所以ΔH＝(－196.6＋113.0)÷2＝－41.8kJ·mol－1此反应是等体积反应，a不能说明；只要平衡移动，NO2的浓度一定发生变化，颜色也一定发生变化，b可以；SO3与NO的体积不论平衡与否，均为1∶1，c不能说明；消耗SO3和生成NO2均表示逆反应速率，d不能。(3)CO的转化率随温度升高而降低，所以正反应为放热反应，选择250℃、1.3×104kPa的反应条件主要是250℃，1.3×104kPa时，CO转化率已接近最大值，没有必要再加大压强增加生产成本。视角3易错易误剖析例3

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)I2(g)＋H2(g)达到平衡时，c(H2)＝0.5mol·L－1，c(HI)＝4mol·L－1，则在此温度下反应①的平衡常数为(

)A．9

B．16C．20 D．25【常见错误】选D。【错因分析】(1)常见错误分析选错D的原因是将①式生成的c(HI)＝5mol·L－1代入了公式中进行了求算，而未代入平衡时HI的浓度(4mol·L－1).因此，在求算化学平衡常数时，一定要严格地按照化学平衡常数的含义进行。特别注意:在进行K值的计算时，固体和纯液体的浓度可视为“常数”.(2)其他错误分析本题还容易错选B。原因是根据反应①得出,生成等物质的量的NH3和HI，根据平衡时，c(HI)＝4mol·L－1，错误认为平衡时c(NH3)＝4mol·L－1，从而错误地将平衡常数计算为16。【正确解答】由平衡时氢气的浓度可求得反应②消耗HI的浓度c(HI)＝0.5mol·L－1×2＝1mol·L－1，故反应①式c(HI)生成＝c(HI)平衡＋c(HI)分解＝4mol·L－1＋1mol·L－1＝5mol·L－1，c(NH3