1、第三节 化学平衡常数 化学反应进行的方向 考点一 化学平衡常数【核心知识通关】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_表示。化学平衡状态 浓度幂之积 浓度幂之积 K2.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，K=。pqmnc(C)c(D)c(A)c(B)3.意义：利用平衡常数可以判断、比较可逆反应进行的程度。K值越大，正反应进行的程度越大，反应物的转化率 _。反之，反应物的转化率越小。4.影响因素：(1)内因：反应物本身的性质。(2)外因：只受_影响，与浓度、压强、催化剂等 外界因素无关
2、。越大 温度 5.实例：对于N2+3H2 2NH3 K1 2NH3 N2+3H2 K2 NH3 N2+H2 K3 1232(1)写出K1、K2的表达式：、。(2)K2与K1的关系式：；K2与K3的关系式：。231322cNHc NcHK 322223cHc NcNHK211KK22332（或）KKKK【特别提醒】(1)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，也不能用物质的量。(2)固体和纯液体的浓度视为恒定常数，不出现在平衡 常数表达式中。如C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)达到 平衡后的K=。22c CO c Hc H O(3)催化剂能加快化学反应速率，但对化学平
3、衡无影响，也不会改变平衡常数的大小。(4)一般K105时，认为该反应基本进行完全；KK=2.6，故反应向逆反应方向移动。222c COc H Oc COc H11114 mol L4 mol L2 mol L2 mol L答案：(1)(2)吸热(3)700(4)等于(5)不(6)逆反应方向 222c COc H Oc COc H考向2：化学平衡常数的计算(2014四川高考)在10 L恒容密闭容器中充入X(g)和 Y(g)，发生反应X(g)+Y(g)M(g)+N(g)，所得实 验数据如下表：实验 编号温度/起始时物质的量/mol平衡时物质的 量/mol n(X)n(Y)n(M)7000.400.
4、100.0908000.100.400.0808000.200.30a9000.100.15b下列说法正确的是()A.实验中，若5 min时测得n(M)=0.050 mol，则0至 5 min时间内，用N表示的平均反应速率v(N)=1.0 10-2molL-1min-1 B.实验中，该反应的平衡常数K=2.0 C.实验中，达到平衡时，X的转化率为60%D.实验中，达到平衡时，b0.060【解析】选C。实验中，若5 min时测得n(M)=0.050 mol，浓度是0.005 0 molL-1，则根据反 应的化学方程式可知，同时生成N的浓度也是 0.005 0 molL-1，因此0至5 min时间
5、内，用N表 示的平均反应速率为v(N)=1.010-3molL-1min-1，A错误；实验中，平衡时M和N的浓度都是 0.008 0 molL-1，消耗X与Y的浓度均是 0.008 0 molL-1，平衡时X和Y的浓度分别为 0.002 molL-1和0.032 molL-1，该反应的平 衡常数K=1，B错误；根据化学反应方程式可知，如果X的转化率为60%，则 X(g)+Y(g)M(g)+N(g)起始浓度(molL-1)0.020 0.030 0 0 转化浓度(molL-1)0.012 0.012 0.012 0.012 平衡浓度(molL-1)0.008 0.018 0.012 0.012
6、温度不变，平衡常数不变，则K=即达 到平衡状态，因此最终平衡时X的转化率为60%，C正确；700时，X(g)+Y(g)M(g)+N(g)起始浓度(molL-1)0.040 0.010 0 0 转化浓度(molL-1)0.009 0.009 0.009 0.009 平衡浓度(molL-1)0.031 0.001 0.009 0.009 0.012 0.01210.008 0.018，该温度下平衡常数K=2.61，这说明温度升高，平衡常数减小，即平衡逆向移动，因此正反应为放热反应，若容器中的温度也是800，由于反应前后气体分子数不变，则与相比，是等效平衡，因此最终平衡时M的物质的量b=0.5a=0
7、.060，当温度升高到900时，平衡向逆反应方向移动，因此b 生成物 反应物 3.化学反应方向的判据：(1)焓判据：放热过程中体系能量_，H_0，具 有自发进行的倾向，但有些吸热反应也可以自发进 行，故只用焓变判断反应方向不全面。(2)熵判据：体系的混乱度_，即熵增，S0，反 应有自发进行的倾向，但有些熵减的过程也可能自发 进行，故只用熵变来判断反应方向也不全面。降低 增大(3)复合判据：G=H-T S 0，反应_ 0，反应_ 0，反应_ 能自发进行 达到平衡状态 不能自发进行 【特别提醒】(1)反应能否自发进行，需要综合考虑焓变和熵变对反应的影响。(2)复合判据 H-TS0的反应不一定能够实
8、际发生。(3)自发反应的熵不一定增大，非自发反应的熵也不一定减小。【方法规律】反应能否自发进行的判断方法(1)当 H0时，反应一定能自发进行。(2)当 H0，S0时，反应一定不能自发进行。(3)当 H0，S0，S0时，在高温下反应能自发进行。【高考模拟精练】1.(2015天津高考改编题)下列说法不正确的是()A.Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行 B.某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应 C.FeCl3和MnO2均可加快H2O2分解，同等条件下二者对H2O2分解速率的改变相同 D.2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)常温下能自发进行，说明该反应的 H0
9、，在反应中钠会熔化成一个 闪亮的小球四处游动，且发出嘶嘶的声音，此反应为 放热反应，则 H0，故 G=H-TS0，该反应能 自发进行，A项正确；H-TS0，吸热反应能自发进行，说明 S0，B项正确；FeCl3和MnO2均可作为催化剂加快 H2O2分解，但同等条件下二者对H2O2分解催化效果不相同，故反应速率的改变不相同，C项错误；反应为气体体积减小的反应，S0，若反应能自发进行，则 H-TS0，故反应的 H0，又S0，则H0，正确；均能加快反应速率，正确，H=(Ea-Eb)kJmol-1，正确。【加固训练】1.下列说法正确的是()A.焓变和熵变都大于0的反应肯定是自发的 B.在恒温、恒压条件下
10、，焓变小于0而熵变大于0的反应肯定是自发的 C.因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判断依据 D.在其他条件不变的情况下，使用催化剂，一定可以改变化学反应进行的方向【解析】选B。A项，由 G=H-TS0时，该反应肯定能自发知当 H0时该反应一定自发，错误；C项，焓变和熵变均不是判断反应自发的唯一条件，应综合考虑，错误；D项，使用催化剂可以降低该反应的活化能，加快化学反应速率，但不改变化学反应进行的方向，错误。2.(2016临沂模拟)氨的工业合成工艺的成熟推动了人类文明的进步，不少科技工作者为了寻找廉价的氨的制备方法，进行了前赴后继的探索性工作。请回答下列
11、各题：用氢气和氮气合成氨是一个可逆反应，化学方程式如下：N2+3H2 2NH3。已知，在常温下，1 g H2完全转化为NH3，放出的热量为15.4 kJ。(1)请写出该反应的热化学方程式_。(2)如果一个反应的 H-TS0，则该反应能够自发进行。已知该反应的S=-198.2 Jmol-1K-1。请判断上述氨气的合成反应在常温下_(填“能”或“不能”)自发进行。【解析】H-TS=-92.4 kJmol-1-298 K(-0.198 2 kJmol-1K-1)0，所以可以自发进行。答案：(1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92.4 kJmol-1(2)能 课时小结 构建知识体系 明确掌控重点【脉络构建】【核心要素】1.化学平衡常数的表达式及注意事项：(1)表达式。对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，K=pqmnc(C)c(D)c(A)c(B)。(2)三注意：平衡常数表达式中的浓度必须为平衡浓度。固体和纯液体的浓度视为常数1，通常不计入平衡常数表达式。化学平衡常数只受温度的影响。2.化学平衡常数的3应用：(1)判断反应进行程度的大小。(2)判断反应进行的方向。(3)计算物质的含量、转化率、平衡浓度等。3.判断化学反应自发性的复合判据：G=H-T S 二十四 二十五
