高三化学第七章第三节化学平衡常数化学反应进行的方向学案新人教版

高三化学第七章第三节化学平衡常数化学反应进行的方向学案新人教版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，称为化学平衡常数(简称平衡常数)，用符号K表示。

(2)表达式①对于反应m A(g)＋n B(g) p C(g)＋q D(g)，K＝c p C·c q Dc m A·c n B(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。

②K值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。

(3)实例化学方程式平衡常数关系式N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)K1＝c2NH3c N2·c3H2K2＝K1(或K121)K3＝1K1 12N2(g)＋32H2(g)NH3(g)K2＝c NH3c12N2·c23H22NH3(g)N2(g)＋3H2(g)K3＝c N2·c3H2c2NH3(5)K值与可逆反应进行程度的关系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2.对于上例反应中A(g)的平衡转化率可表示为α(A)＝c平Ac0A×100%[c0(A)代表A的初始浓度，c平(A)代表A的平衡浓度]。

[小题练微点]1．判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)平衡常数表达式中，物质的浓度可以是任一时刻的浓度( )(2)可逆反应2A(s)＋B(g) 2C(g)＋3D(g)的平衡常数为K ＝c 2C ·c 3Dc 2A ·c B( )(3)化学平衡发生移动，平衡常数一定改变( ) (4)对于反应2SO 2(g)＋O 2(g)2SO 3(g)，升高温度，K 值减小，则ΔH <0( )(5)平衡常数大的可逆反应的反应物的转化率一定大( ) 答案：(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× 2．已知反应A(g)＋3B(g)3C(g)在一定温度下达到平衡，该反应的平衡常数表达式为____________。

若各物质的平衡浓度分别为c (A)＝2.0 mol·L －1、c (B)＝2.0 mol·L －1、c (C)＝1.0 mol·L －1，则K ＝________。

答案：K ＝c 3Cc A ·c 3B0.062 5[学霸微提醒](1)K 只受温度的影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。

(2)计算平衡常数利用的是物质的平衡浓度，而不是任意时刻浓度，一般不能用物质的量代替浓度。

(3)催化剂能加快化学反应速率，但对化学平衡无影响，也不会改变平衡常数的大小。

(4)化学反应方向改变或化学计量数改变，平衡常数均发生改变。

平衡常数、转化率的有关计算25 ℃时N 2O 5(g)分解反应：其中NO 2二聚为N 2O 4的反应可以迅速达到平衡。

体系的总压强p 随时间t 的变化如表所示[t ＝∞时，N 2O 5(g)完全分解]：t /min 0 40 80 160 260 1 300 1 700 ∞ p /kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1242p p 常数，计算结果保留1位小数)。

解析：时间无限长时N 2O 5完全分解，故由2N 2O 5(g)===4NO 2(g)＋O 2(g)知，此时生成的p NO 2＝2p N 2O 5＝2×35.8 kPa＝71.6 kPa ，p O 2＝0.5×35.8 kPa＝17.9 kPa 。

由题意知，平衡时体系的总压强为63.1 kPa ，则平衡体系中NO 2、N 2O 4的压强和为63.1 kPa －17.9 kPa ＝45.2 kPa ，设N 2O 4的压强为x kPa ，则N 2O 4(g)2NO 2(g)初始压强/kPa 0 71.6 转化压强/kPa x 2x 平衡压强/kPa x 71.6－2x则x ＋(71.6－2x )＝45.2，解得x ＝26.4,71.6 kPa －26.4 kPa×2＝18.8 kPa ，K p ＝p 2NO 2p N 2O 4＝18.8 kPa226.4 kPa≈13.4 kPa。

答案：13.42．(2018·全国卷Ⅱ节选)CH 4—CO 2催化重整反应为CH 4(g)＋CO 2(g)===2CO(g)＋2H 2(g)。

某温度下，在体积为2 L 的容器中加入2 mol CH 4、1 mol CO 2 以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO 2的转化率是50%，其平衡常数为________mol 2·L －2。

解析： CH 4(g)＋CO 2(g)===2CO(g)＋2H 2(g) 起始/(mol·L －1) 1 0.5 0 0 转化/(mol·L －1) 0.25 0.25 0.5 0.5 平衡/(mol·L －1) 0.75 0.25 0.5 0.5K ＝c 2CO ·c 2H 2c CH 4·c CO 2＝0.5 mol·L －12×0.5 mol·L －120.75 mol·L －1×0.25 mol·L －1＝13mol 2·L －2。

答案：133．(2018·全国卷Ⅲ节选)对于反应2SiHCl 3(g)===SiH 2Cl 2(g)＋SiCl 4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323 K 和343 K 时SiHCl 3的转化率随时间变化的结果如图所示。

(1)343 K 时反应的平衡转化率α＝________%。

平衡常数K 343 K ＝________(保留2位小数)。

(2)在343 K 下：要提高SiHCl 3转化率，可采取的措施是________________；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有________________、________________。

解析：温度越高，反应速率越快，达到平衡的时间越短，点a 所在曲线达到平衡的时间短，则点a 所在曲线代表343 K 时SiHCl 3的转化率变化，点b 所在曲线代表323 K 时SiHCl 3的转化率变化。

(1)由题图可知，343 K 时反应的平衡转化率α＝22%。

设起始时SiHCl 3(g)的浓度为1 mol·L －1，则有2SiHCl 3(g)===SiH 2Cl 2(g)＋SiCl 4(g)起始/(mol·L －1) 1 0 0 转化/(mol·L －1 ) 0.22 0.11 0.11 平衡/(mol·L －1 ) 0.78 0.11 0.11 则343 K 时该反应的平衡常数K 343 K ＝c SiH 2Cl 2·c SiCl 4c 2SiHCl 3＝0.11 mol·L －120.78 mol·L－12≈0.02。

(2)在343 K 时，要提高SiHCl 3转化率，可采取的措施是及时移去产物，使平衡向右移动；要缩短反应达到平衡的时间，需加快化学反应速率，可采取的措施有提高反应物压强或浓度、改进催化剂等。

答案：(1)22 0.02 (2)及时移去产物 改进催化剂 提高反应物压强(浓度) (3)大于 1.3方法规律1．压强平衡常数(K p )的计算(1)K p 含义：在化学平衡体系中，用各气体物质的分压替代浓度，计算得到的平衡常数叫压强平衡常数，其单位与表达式有关。

例如，N 2(g)＋3H 2(g) 2NH 3(g)，压强平衡常数表达式为K p ＝p 2NH 3p N 2·p 3H 2。

(2)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 第三步根据分压计算公式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2.化学平衡计算模板(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——三段式法化学平衡计算模式：对于反应m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)，设A 、B 起始物质的量(mol)分别为a 、b ，达到平衡后，A 的消耗量为mx ，容器容积为V L 。

m A(g)＋n B(g)p C(g)＋q D(g)起始/mol a b 0 0 转化/mol mx nx px qx 平衡/mol a －mx b －nx px qx则有：①K ＝⎝ ⎛⎭⎪⎫px V p ·⎝ ⎛⎭⎪⎫qx V q ⎝ ⎛⎭⎪⎫a －mx V m ·⎝ ⎛⎭⎪⎫b －nx V n 。

②c (A)平＝a －mx V mol·L －1。

③α(A)平＝mx a×100%，α(A)∶α(B)＝mx a ∶nx b ＝mbna。

④φ(A)＝a －mxa ＋b ＋p ＋q －m －n x×100%。

⑤p 平p 始＝a ＋b ＋p ＋q －m －n xa ＋b。

⑥ρ(混)＝a ·M A ＋b ·M B V(g·L －1)。

⑦M ＝a ·M A ＋b ·M B a ＋b ＋p ＋q －m －n x(g·mol －1)。

平衡常数的应用4.(2017·天津高考)常压下羰基化法精炼镍的原理为Ni(s)＋4CO(g) Ni(CO)4(g)。

230 ℃时，该反应的平衡常数K ＝2×10－5。

已知：Ni(CO)4的沸点为42.2 ℃，固体杂质不参与反应。

第一阶段：将粗镍与CO 反应转化成气态Ni(CO)4；第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至230 ℃制得高纯镍。

下列判断正确的是( )A ．增加c (CO)，平衡向正向移动，反应的平衡常数增大B ．第一阶段，在30 ℃和50 ℃两者之间选择反应温度，选50 ℃C ．第二阶段，Ni(CO)4分解率较低D ．该反应达到平衡时，v 生成[Ni(CO)4]＝4v 生成(CO)解析：选B 增加c (CO)，平衡正向移动，但平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，A 项错误；第一阶段，50 ℃时，反应速率较快且Ni(CO)4为气态，能从反应体系中分离出来，B 项正确；相同温度下，第二阶段与第一阶段的平衡常数互为倒数，则230 ℃时，第二阶段的平衡常数K ′＝5×104，反应进行的程度大，故Ni(CO)4分解率较高，C 项错误；该反应达到平衡时，4v 生成[Ni(CO)4]＝v 生成(CO)，D 项错误。