1、化学平衡常数【课堂练习】1羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂，能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中，将CO和H2S混合加热并达到下列平衡：CO(g)H2S(g)COS(g)H2(g)K0.1，反应前CO物质的量为10 mol，平衡后CO物质的量为 8 mol。下列说法正确的是()A升高温度，H2S浓度增大，表明该反应正反应是吸热反应B通入CO后，正反应速率逐渐增大C反应前H2S物质的量为7 molDCO的平衡转化率为80%解析：选C升高温度，H2S浓度增大，说明平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，则该反应的正反应为放热反应，A不正确。通入CO后，正反应速率瞬间增大，之后化学
2、平衡发生移动，正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，当正反应速率和逆反应速率相等时，反应达到新的化学平衡状态，B不正确。设反应前H2S的物质的量为a mol，容器的容积为1 L，列“三段式”进行解题：CO(g)H2S(g)COS(g)H2(g)10a00 2 2 2 2 8 a2 2 2化学平衡常数K0.1，解得a7，C正确。CO的平衡转化率为100%20%，D不正确。2(2020浙江1月选考)一定温度下，在2 L的恒容密闭容器中发生反应A(g)2B(g)3C(g)。反应过程中的部分数据如下表所示：n/(mol)t/minn(A)n(B)n(C)02.02.4050.9101.6151.6下
3、列说法正确的是()A05 min用A表示的平均反应速率为0.09 molL1min1B该反应在10 min后才达到平衡C平衡状态时，c(C)0.6 molL1D物质B的平衡转化率为20%答案：C3双选(2019江苏高考)在恒压、NO和O2的起始浓度一定的条件下，催化反应相同时间，测得不同温度下NO转化为NO2的转化率如图中实线所示(图中虚线表示相同条件下NO的平衡转化率随温度的变化)。下列说法正确的是()A反应2NO(g)O2(g)=2NO2(g)的H0B图中X点所示条件下，延长反应时间能提高NO转化率C图中Y点所示条件下，增加O2的浓度不能提高NO转化率D380 下，c起始(O2)5.010
4、4 molL1，NO平衡转化率为50%，则平衡常数K2 000解析：选BDA错：实线表示不同温度下相同时间内NO的转化率，虚线表示相同条件下NO的平衡转化率，随着温度升高，由虚线知，NO的平衡转化率减小，即温度升高，2NOO22NO2的平衡逆向移动，说明该反应为放热反应，H0，所以K2 000。4(2020山东新高考联盟10月考试)下列说法不正确的是()A2NO(g)O2(g)=2NO2(g)常温下能自发进行，说明该反应的H0平衡常数为K1；反应OO32O2H0平衡常数为K2；总反应：2O33O2H03SiCl4(g)2H2(g)Si(s)4SiHCl3(g)H202SiCl4(g)H2(g)
5、Si(s)HCl(g)3SiHCl3(g)H3(1)氢化过程中所需的高纯度H2可用惰性电极电解KOH溶液制备，写出产生H2的电极名称_(填“阳极”或“阴极”)，该电极反应方程式为_。(2)已知体系自由能变GHTS，Gv逆Bv正：A点E点c反应适宜温度：480520 (4)反应的H3_(用H1，H2表示)。温度升高，反应的平衡常数K_(填“增大”“减小”或“不变”)。解析：(1)电解KOH溶液制H2，实质是电解水。生成H2的一极为阴极，反应为2H2O2e=H22OH或2H2e=H2。(2)反应要使G0，由图可知温度最低为1 000 。反应中S0，在相同温度下，G2G1的主要原因是H2v逆，a正确
6、。A点温度比E点低，所以v正：vAvE，b错误。由题图可知，温度为480520 时，SiCl4转化率较高，该温度为适宜温度，c正确。(4)根据盖斯定律即可得，所以H3H2H1。由于H20，所以H30，即反应为放热反应，升温时反应逆向移动，平衡常数K减小。答案：(1)阴极2H2O2e=H22OH或2H2e=H2(2)1 000 H2”或“，转化率，故H0；A点反应物浓度最大，温度最高，C点生成物浓度最大，温度最高。(2)K只与温度有关。(3)a选项催化剂参与反应 ，且改变反应历程，d选项催化剂不影响平衡移动。答案：(1)3.2AC(2)21不变(3)bc9.通常合成甲醇的主要反应为CO(g)2H
7、2 (g)CH3OH(g)，起始时容器中只有a molL1 CO和b molL1 H2，平衡时测得混合气体中CH3OH的物质的量分数(CH3OH)与温度(T)、压强(p)之间的关系如图所示。(1)压强为p1，温度为T1和T2时对应的平衡常数分别为K1、K2，则K1_K2(填“”“”“K2；若恒温(T1)恒容条件下，起始时a2、b4，起始量之比等于化学计量数之比，变化量之比也等于化学计量数之比，则CO和H2的物质的量分数之比也等于化学计量数之比。由图中信息可知，到达平衡状态时，(CH3OH)40%，则(CO)(140%)20%，(H2)(140%)40%，测得平衡时混合气体的压强为p1 kPa，
8、则T1时该反应的压强平衡常数Kp kPa2。(2)当温度为T1，压强为p1时，加入等物质的量的CO、H2与CH3OH，则三者的体积分数均为，故此时Qpv(CO)逆。(3)A项，由于气体的总质量和总体积均不变，故混合气体的密度为定值，无法根据密度判断是否达到平衡，不符合题意；B项，混合气体的物质的量是变量，故混合气体的平均摩尔质量也是变量，当其不再随时间的变化而变化时，达到平衡，符合题意；C项，由于变化量之比等于化学计量数之比，故CO、H2的物质的量浓度之比恒为12，无法据此判断是否达到平衡状态，不符合题意；D项，平衡常数只与温度有关，若将容器改为绝热恒容容器时，平衡常数K不随时间变化而变化时，
9、该反应达到平衡状态，符合题意。答案：(1) kPa2(单位不要求)(2)(3)BD10(2019全国卷节选)环戊二烯()是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。(1)某温度下，等物质的量的碘和环戊烯()在刚性容器内发生反应(g)I2(g)=(g)2HI(g)H89.3 kJmol1，起始总压为105Pa，平衡时总压增加了20%，环戊烯的转化率为_，该反应的平衡常数Kp_Pa。达到平衡后，欲增加环戊烯的平衡转化率，可采取的措施有_(填标号)。A通入惰性气体B提高温度C增加环戊烯浓度D增加碘浓度(2)环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反
10、应时间的关系如图所示，下列说法正确的是_(填标号)。AT1T2Ba点的反应速率小于c点的反应速率Ca点的正反应速率大于b点的逆反应速率Db点时二聚体的浓度为0.45 molL1解析：(1)设碘和环戊烯的物质的量均为1 mol，达平衡时转化的物质的量为x mol，由题意得：(g)I2(g)(g)2HI(g)初始物质的量/mol 1 100转化物质的量/mol x x x 2x平衡物质的量/mol 1x 1x x 2x平衡时，容器内气体总物质的量为(2x)mol，则有100%20%，解得x0.4则环戊烯的转化率为100%40%总压强为105Pa(120%)1.2105Pa因此各种气体的分压为p()
11、1.2105Pa0.3105Pap(I2)1.2105Pa0.3105Pap()1.2105Pa0.2105Pap(HI)1.2105Pa0.4105Pa反应的平衡常数Kp3.56104Pa。欲增加环戊烯的平衡转化率，则平衡正向移动，由于该反应是吸热反应，因此升温可使平衡正向移动；增加碘的浓度，平衡正向移动，环戊烯的转化率提高。(2)由ct图像的变化趋势可看出T2时，环戊二烯浓度的变化趋势大，因此T2大于T1，选项A错误；影响反应速率的因素有温度和环戊二烯的浓度等，a点时温度较低，但环戊二烯浓度较大，c点时温度较高，但环戊二烯浓度较小，故无法比较a点和c点的反应速率大小，选项B错误；相同温度下
12、，随着时间的延长，反应物的浓度逐渐减小，反应速率逐渐减小，因此a点的正反应速率大于b点的逆反应速率，选项C正确；由图像知，开始时环戊二烯的浓度为1.5 molL1，b点时的浓度为0.6 molL1，设二聚体的物质的量浓度为x molL1，则有：2二聚体初始物质的量浓度/(molL1) 1.50转化物质的量浓度/(molL1) 2x x平衡物质的量浓度/(molL1) 0.6 x则有1.52x0.6，解得x0.45，因此选项D正确。答案：(1)40%3.56104BD(2)CD11甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知制备甲醇的有关化学反应以及在
13、不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：化学反应平衡常数温度/5008002H2(g)CO(g)CH3OH(g)K12.50.15H2(g)CO2(g)H2O(g)CO(g)K21.02.503H2(g)CO2(g)CH3OH(g)H2O(g)K3(1)据反应与可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3_(用K1、K2表示)。(2)反应的H_(填“”或“”“”或“”)v逆。解析：(1)K1，K2，K3，K3K1K2。(2)根据K3K1K2,500 和800 时，反应的平衡常数分别为2.5和0.375；升温，K减小，平衡左移，正反应为放热反应，所以H0。(3)500 时 ，K32.5，Q0.88
14、v逆。答案：(1)K1K2(2)【总结归纳】化学平衡常数的概念及应用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(1)对于反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，K。(2)固体或纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)的平衡常数表达式K。Fe3(aq)3H2O(l)Fe(OH)3(s)3H(aq)的平衡常数表达式K。(3)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。化学方程式平衡常数关系式N2(g)3H2(g
15、)2NH3(g)K1K2(或K1)K3N2(g)H2(g)NH3(g)K22NH3(g)N2(g)3H2(g)K33意义及影响因素意义K值越大正反应进行的程度越大反应物的转化率越大影响因素内因反应物本身的性质外因温度升高H0，K值增大4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值越大，反应进行的程度越大；一般来说，K105时认为反应进行比较完全。(2)判断可逆反应的反应方向以及反应是否达到平衡QK体系处于平衡状态QK反应逆向进行(3)判断可逆反应的反应热升高温度K值增大正反应为吸热反应K值减小正反应为放热反应降低温度K值增大正反应为放热反应K值减小正反应
16、为吸热反应 化学平衡常数与转化率的计算1明确三个量的关系(1)三个量：起始量、变化量、平衡量。(2)关系对于同一反应物，起始量变化量平衡量。对于同一生成物，起始量变化量平衡量。各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。2掌握四个公式(1)反应物的转化率100%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100%。(3)平衡时混合物组分的百分含量100%。(4)某组分的体积分数100%。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a mol、b mol，达到平衡后，A的转
17、化量为mx mol，容器容积为V L，则有以下关系：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)起始/mol a b 0 0转化/mol mx nx px qx平衡/mol amx bnx px qx对于反应物：n(平)n(始)n(转)对于生成物：n(平)n(始)n(转)则有：Kc平(A) molL1(A)平100%，(A)(B)(A)100%混 gL1其中M(A)、M(B)分别为A、B的摩尔质量平衡时体系的平均摩尔质量： gmol14高考新宠压强平衡常数(Kp)的计算(1)Kp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，N2(g)
18、3H2(g)2NH3(g)，压强平衡常数表达式为Kp。(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化学反应进行的方向1自发过程(1)含义：在一定条件下，不需要借助光、电等外力作用就能自动进行的过程。(2)特点能量状态能量状态。序状态序状态。2熵和熵变(1)熵是量度体系混乱程度的物理量，符号为S。(2)影响熵大小的因素：相同条件下，物质不同熵不同。同一物质：S(g)S(l)S(s)。(3)熵变(S)生成物的总熵反应物的总熵。3反应进行的方向(1)判据(2)规律H_0，S_0的反应任何温度下都能自发进行。H_0，S_0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时，低温下反应能自发进行；当H0，S0时，高温下反应能自发进行。
