1、第三节 化学平衡常数 化学反应进行的方向 考向一 化学平衡常数的计算与应用 【通考点融会贯通】1.化学平衡常数的理解(1)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=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 1逆。K常数的表达式也会发生改变。(2)与反应热的关系。若正反应吸热,升温时,K值增大;若正反应放热,升温时,K值减小。(3)与物质状态的关系。由于固体或纯液体的浓度视为常数,所以在平衡常数表达式中不再写出。稀溶液中进行的反应,如有水参加,由于水的浓度视为常数而不必出现在表达式中。非水溶液中进行的反应,若有水
2、参加或生成,则应出 现在表达式中。如:CH3COOH(l)+CH3CH2OH(l)CH3COOCH2CH3(l)+H2O(l),K=3232332c(CH COOCH CH)c(H O)c(CH COOH)c(CH CH OH)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(2)判断正在进行的可逆反应是否达到平衡或反应进 行的方向。对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),若 Qc=则将Qc和K作比较可判断可逆反
3、应所 处的状态。pqmnc(C)c(D)c(A)c(B)，(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。【通考题触类旁通】角度1 化学平衡常数的表达式 1.(2019邯郸模拟)某温度下,在一个2 L的密闭容器 中,加入4 mol A和2 mol B进行如下反应:3A(g)+2B(g)4C(s)+2D(g)。反应一段时间后达到平衡,测得 生成1.6 mol C,则下列有关说法正确的是()A.该反应的化学平衡常数表达式是 B.此时,B的平衡转化率是40%C.增大该体系的压强,平衡向右移动,化学平衡常数增 大 D.增加B,平衡向右移动,B的平衡
4、转化率增大 4232c(C)c(D)c(A)c(B)K【解析】选B。A项,纯固体不能在表达式中出现;B项,生成1.6 mol的C则反应掉0.8 mol的B,则B的转化率为 100%=40%,B正确;C项,化学平衡常数只与温度有 关;D项,B的平衡转化率减小。0.822.(2019宜昌模拟)反应物和生成物均为气态的平衡 体系,平衡常数表达式为K=有关该平衡体 系说法不正确的是()A.升高温度,该反应平衡常数K一定发生改变 B.增大压强,w的质量分数减小 C.该反应的化学方程式为3z(g)+2w(g)x(g)+2y(g)D.增大x气体浓度平衡向正反应方向移动 232c(x)c(y)c(z)c(w)
5、，【解析】选D。A项,升高温度,化学平衡向吸热的方向 移动,因此化学平衡常数一定发生变化,故A正确;B项,根据化学平衡常数表达式可知,反应物w、z计量数之 和为3+2=5;生成物x、y计量数之和为1+2=3,因此增大 压强时,化学平衡向正反应方向移动,因此w质量分数 减小,故B正确;C项,化学平衡常数表达式中,生成物位 于分子位置,其幂为计量数,反应物位于分母位置,幂 为计量数,所以化学方程式可写为3z(g)+2w(g)x(g)+2y(g),故C正确;D项,x为生成物,增大x浓度,化 学平衡向逆反应方向移动,故D错误。角度2 化学平衡常数的计算 3.(2019山东济南模拟)在一定温度下,反应N
6、2(g)+3H2(g)2NH3(g)的反应热和化学平衡常数分别为 H和K,则相同温度时反应4NH3(g)2N2(g)+6H2(g)的反应热和化学平衡常数为()A.2 H和2K B.-2 H和K2 C.-2 H和K-2 D.2 H和-2K【解析】选C。根据热化学方程式的意义,4NH3(g)2N2(g)+6H2(g)的反应热为-2 H,再根据平衡常 数的表达式,得出其平衡常数为K-2,C项正确。4.(2019成都模拟)在300 mL的密闭容器中,放入镍 粉并充入一定量的CO气体,一定条件下发生反应:Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g),已知该反应平衡常数与温度 的关系如下表:温度/25 8
7、0 230 平衡常数 5104 2 1.910-5 下列说法不正确的是()A.上述生成Ni(CO)4(g)的反应为放热反应 B.25 时反应Ni(CO)4(g)Ni(s)+4CO(g)的平衡 常数为210-5 C.80 达到平衡时,测得n(CO)=0.3 mol,则Ni(CO)4 的平衡浓度为2 molL-1 D.80 时,测得某时刻,Ni(CO)4、CO浓度均为 0.5 molL-1,则此时v(正)v(逆)【解析】选D。随着温度的升高,平衡常数逐渐减小,说明升高温度,平衡向逆反应方向移动,因此正反应是 放热反应,A项正确;逆反应的平衡常数是正反应的倒 数,B正确;选项C中,根据80 时平衡常
8、数的表达式可 知,Ni(CO)4的平衡浓度为2 molL-1,C正确;如果80 时,测得某时刻,Ni(CO)4、CO浓度均为0.5 molL-1,则此时 =82,反应向逆反应方向进行,则此时 v(正)v(逆),D项错误。40.50.55.在温度T时将NH4HS(s)置于抽真空的容器中,当反应 NH4HS(s)NH3(g)+H2S(g)达到平衡时,测得总压力 为p,则该反应的平衡常数Kp为()221111A.pB.pCpDp4242【解析】选C。NH4HS(s)NH3(g)+H2S(g)开始时 0 0 平衡时 p p 则该反应的平衡常数Kp=p(H2S)p(NH3)=p p=p2。1212141
9、2126.(新题预测)已知某化学反应的平衡常数表达式为 K=在不同的温度下该反应的平衡常数值 分别为 t 700 800 830 1 000 1 200 K1.67 1.11 1.00 0.60 0.38 222c(CO)c(H)c(CO)c(H O)，下列有关叙述不正确的是()A.该反应的化学方程式是:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)B.上述反应的正反应是放热反应 C.如果在一定体积的密闭容器中加入CO2和H2各1 mol,5 min后温度升高到830,此时测得CO2为0.4 mol时,该反应为平衡状态 D.某温度下,如果平衡浓度符合下列关系式:判断此时的温度是1 000 2
10、c(CO)3c(CO)22c(H O)5c(H)，【解析】选C。根据平衡常数表达式知,CO、H2O(g)为 反应物,CO2和H2为生成物,且各物质的化学计量数均为 1,A项正确;由表中数据知升高温度K值减小,故正反应 为放热反应,B项正确;C项中5 min时CO2、H2、CO、H2O(g)的物质的量分别为0.4 mol、0.4 mol、0.6 mol、0.6 mol,Qc=K=1.00,故此时反应向 0.4 0.440.6 0.69生成CO2的方向进行,C项错误;D项中将题给关系变形 为 0.60,对应温 度为1 000,D项正确。222222c(CO)c(CO)c(H)3c(CO)c(H O
11、)5c(H)c(CO)c(H O)代入K【加固训练】1.(2019西安模拟)已知450 时,反应H2(g)+I2(g)2HI(g)的K=50,由此推测在450 时,反 应2HI(g)H2(g)+I2(g)的化学平衡常数为()A.50 B.0.02 C.100 D.无法确定【解析】选B。此二者的平衡常数互为倒数,则B正确。2.(2019江苏宜兴模拟)不同温度时反应2HI(g)I2(g)+H2(g)的平衡常数如下:350 时为66.9,425 时为54.4,490 时为45.9。HI的转化率最高是在 ()A.490 B.425 C.350 D.无法确定【解析】选C。对于可逆反应,在一定温度下达到化
12、学 平衡,对应一个化学平衡常数,温度发生变化时,化学 平衡被破坏,达到新的平衡时,平衡常数也会随之发生 变化。平衡常数不受压强和浓度影响,只随温度的变 化而变化,而且平衡常数越大,反应越彻底。比较题中 所给的三个温度的平衡常数可知,350 时的平衡常 数最大,故350 时,HI的转化率最高。考向二 化学反应进行的方向 【通考点融会贯通】(1)化学反应的方向(2)一般规律 H0的反应任何温度下都能自发进行;H0,S0的反应任何温度下都不能自发进行;H和 S的作用相反,且相差不大时,温度对反应的方向起决定性作用。当 H0,S0,S0时,高温下反应能自发进行。(3)温度与反应方向的关系图为【通考题触
13、类旁通】角度1 自发反应与自发过程 1.判断反应过程自发性的目的是()A.判断反应的方向 B.确定反应是否一定发生 C.判断反应过程发生的速率 D.判断反应过程的热效应【解析】选A。判断反应过程的自发性,只是指出一定条件下反应自动发生的趋势,即反应发生的可能性,并不能说明反应能否实际发生,A项正确。2.(2019北京西城模拟)判断下列过程熵变的正负(填“0”或“0(2)0(3)0(4)0 角度2 化学反应进行方向的判断 3.(2019太原模拟)化学反应方向的确定不仅与焓变(H)有关,也与温度(T)、熵变(S)有关,实验证明,化学反应的方向应由 H-T S确定,若 H-T S0则自发进行,否则不
14、能自发进行。下列说法中不正确的是()A.在温度、压强一定的条件下,焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向 B.温度、压强一定时,放热的熵增加反应一定能自发进行 C.反应焓变是决定反应能否自发进行的唯一因素 D.固体的溶解过程与熵变有关【解析】选C。H-T S0时反应能自发进行,所以焓变和熵变是一定温度下化学反应能否自发进行的复合判据,A项正确、C项错误;放热反应的焓变小于零,熵增加反应熵变大于零,根据 H-T S0,放热的熵增加反应一定能自发进行,B项正确;固体的溶解过程,体系的混乱度增大,它是熵增加的过程,D项正确。4.已知下列过程都能自发进行,其中不能用“焓判据”解释的是()A.2Na(
15、s)+Cl2(g)=2NaCl(s)H0 B.C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l)H0 D.2Mg(s)+O2(g)=2MgO(s)H0【解析】选C。放热反应过程中,体系能量降低,具有自发进行的倾向,也就是说,H0,按焓判据反应不能发生,而题给条件是能自发进行,所以不能用“焓判据”解释。【加固训练】1.(2019信阳模拟)下列说法中正确的是()A.能自发进行的反应一定能迅速发生反应 B.非自发进行的反应一定不可能发生反应 C.能自发进行的反应实际可能没有发生反应 D.常温下,2H2O 2H2+O2,即常温下水的电解是 自发反应 通电=【解析】选C。H-T S这个判据指的
16、是在温度、压 强一定的条件下,化学反应自动发生的趋势,即反应发 生的可能性,它并不能说明在该条件下一个可能自发 进行的化学反应能否实际发生,因为化学反应能否实 际发生还涉及到反应速率问题,A项错误;非自发不含 有“不可能”之意。例如:水的分解在常温常压下是 非自发的,但在通直流电条件下,电解生成氢气和氧气,只不过消耗了其他能量,B项错误;水在常温常压下电解才发生分解,即环境对它做电功才能使它发生,所以是非自发反应,D项错误。2.(2019新乡模拟)下列反应中,S最大的是()A.CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)B.2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)C.N2(g)+3H2(g)
17、=2NH3(g)D.CuSO4(s)+5H2O(l)=CuSO45H2O(s)【解析】选A。对同一物质来说,S(g)S(l)S(s),B、C、D均为熵减少的反应,即 S均小于零;只有A是熵增加的反应,故选A。3.(2019芜湖模拟)下列有关说法完全正确的是()A.放热反应均是自发反应 B.S为正值的反应均是自发反应 C.物质的量增加的反应,S为正值 D.如果 H和 S均为正值,当温度升高时,反应可能自发进行【解析】选D。大多数放热反应可自发进行,但有些放热反应需在一定条件下才能引发反应,如炭的燃烧等,A项错误;S为正值,即熵值增加的变化,不一定是自发反应,如碳酸钙分解为氧化钙和二氧化碳,B项错误;反应前后物质的量是否改变与熵值增加与否无必然关系,C项错误;当 H和 S均为正值时,温度越高则T S越大,故 H-T S可能小于零,所以反应可能自发进行,D项正确。4.(2019衡水模拟)对于一定不能自发进行的反应来说,反应后体系的()A.混乱度减少,而能量增加 B.混乱度增大,而能量降低 C.混乱度减少,能量降低 D.混乱度增大,能量增加【解析】选A。如果一个反应熵减小焓增加则一定不能自发进行,A项正确;B、C、D都是可能自发的,可用 G=H-T S0是自发的来判断。