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化学平衡常数、转化率及反应方向的判断教学目的能够写出化学平衡常数的表达式；可以计算出物质的平衡转化率；判断反应是否达到平衡状态；反应物平衡转化率的变化判断；焓变、熵变及化学反应方重、难点向的关系本节知识点讲解1．化学平衡常数（1）定义在一定温度下，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，这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数），用K表示。（2）表达式cp(C)cq(D)对于一般的可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，K=。cm(A)cn(B)（3）应用①判断反应进行的限度K值大，说明反应进行的程度大，反应物的转化率高。K值小，说明反应进行的程度小，反应物的转化率低。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判断反应是否达到平衡状态cc(C)cd(D)化学反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)在任意状态时，浓度商均为Q=。cca(A)cb(B)Q>K时，反应向逆反应方向进行；cQ=K时，反应处于平衡状态；cQ
p+qmA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)率均增大（或减小）反应恒温恒容条反应物A和B的转化物A、B的量m+nn+p反应物A的转化率增大mA(g)nB(g)+pC(g)用量恒温恒容条mS(l)>S(s)。b．熵变的含义熵变是反应前后体系熵的变化，用ΔS表示，化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行。（3）综合判断反应方向的依据①ΔH－TΔS<0，反应能自发进行。②ΔH－TΔS＝0，反应达到平衡状态。③ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。例题解析考向一化学平衡常数及影响因素典例1在一定条件下，已达平衡的可逆反应：2A(g)+B(g)2C(g)，下列说法中正确的是c2CA．平衡时，此反应的平衡常数K与各物质的浓度有如下关系：K=c2AcBB．改变条件后，该反应的平衡常数K一定不变C．如果改变压强并加入催化剂，平衡常数会随之变化D．若平衡时增加A和B的浓度，则平衡常数会减小巩固练习1．研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：2NO(g)+NaCl(s)NaNO(s)+ClNO(g)KΔH<0(Ⅰ)2311第3页2NO(g)+Cl(g)2ClNO(g)KΔH<0(Ⅱ)222（1）4NO(g)+2NaCl(s)2NaNO(s)+2NO(g)+Cl(g)的平衡常数K=(用K、K表示)。23212（2）为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响，在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0.2molNO和0.1molCl，210min时反应(Ⅱ)达到平衡。测得10min内v(ClNO)=7.5×10−3mol·L−1·min−1，则平衡后n(Cl)=2mol，NO的转化率α=。其他条件保持不变，反应(Ⅱ)在恒压条件下进行，平衡时NO的转1化率αα(填“>”“<”或“=”)，平衡常数K(填“增大”“减小”或“不变”)。若要使K减小，可采取2122的措施是。平衡常数的几个易错点（1）正、逆反应的平衡常数互为倒数；若方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。（2）能代入平衡常数表达式的为气体、非水溶液中的HO、溶液中的溶质，固体与纯液体以及溶液2中HO的浓度可看为常数，不能代入。22．在一定体积的密闭容器中，进行化学反应CO(g)+H(g)CO(g)+HO(g)，其化学平衡常数K和温度222T的关系如表：T/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6回答下列问题：（1）该反应的化学平衡常数表达式K=。（2）该反应为(填“吸热”或“放热”)反应。（3）某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：3c(CO)·c(H)=5c(CO)·c(HO)，试判断此时的温度222为。（4）若830℃时，向容器中充入1molCO、5molHO，反应达到平衡后，其化学平衡常数K(填2“大于”“小于”或“等于”)1.0。（5）830℃时，容器中的反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下，扩大容器的体积，平衡(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动。（6）若1200℃时，在某时刻平衡体系中CO、H、CO、HO的浓度分别为2mol·L−1、2mol·L−1、4mol·L−1、2224mol·L−1，则此时上述反应的平衡移动方向为(填“正反应方向”“逆反应方向”或“不移动”)。例题解析考向三转化率的计算与比较第4页典例1在容积相同的A、B两个密闭容器中，分别充入2molSO和1molO，使它们在相同温度下发生22反应：2SO＋O2SO并达到平衡。在反应过程中，若A容器保持体积不变，B容器保持压强不223变，当A中的SO的转化率为25%时，则B容器中SO的转化率应是22A．25%B．>25%C．<25%D．12.5%1．在一密闭容器，aA(g)bB(g)达平衡后，保持温度不变，将容器体积增加一倍，当达到新的平衡时，B的浓度是原来的60%，则A．平衡向逆反应方向移动了B．物质A的转化率减少了C．物质B的质量分数增加了D．a>b重难点考向一：焓变、熵变及化学反应方向的关系典例1：下列反应中，一定不能自发进行的是()A．2KClO(s)===2KCl(s)＋3O(g)ΔH＝－78.03kJ/molΔS＝1110J/(mol·K)32B．CO(g)===C(石墨，s)＋1/2O(g)ΔH＝＋110.5kJ/molΔS＝－89.362C．4Fe(OH)(s)＋2HO(l)＋O(g)===4Fe(OH)(s)ΔH＝－444.3kJ/molΔS＝－280.1J/mol·K2223D．NHHCO(s)＋CHCOOH(aq)===CO(g)＋CHCOONH(aq)＋HO(l)ΔH＝＋37.301kJ/molΔS＝4332342184.05J/(mol·K)归纳总结：焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响ΔHΔSΔH－TΔS反应情况－＋永远是负值在任何温度下过程均自发进行＋－永远是正值在任何温度下过程均非自发进行＋＋低温为正；高温为负低温时非自发；高温时自发－－低温为负；高温为正低温时自发；高温时非自发1．下列说法错误的是A．某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应B．2NO（g）＋2CO（g）=N（g）＋2CO（g）在常温下能自发进行，则该反应的ΔH>022C．反应NH（g）＋HCl（g）=NHCl（s）在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<034D．CaCO（s）=CaO（s）＋CO（g）室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH>032本知识点小结第5页本节知识点讲解化学平衡图象题的解题
方法
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化学平衡图象类
试题
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是高考的热点题型，该类试题经常涉及到的图象类型有物质的量(浓度)、速率—时间图象，含量—时间—温度(压强)图象，恒温、恒压曲线等，图象中蕴含着丰富的信息量，具有简明、直观、形象的特点，命题形式灵活，难度不大，解题的关键是根据反应特点，明确反应条件，认真分析图象充分挖掘蕴含的信息，紧扣化学原理，找准切入点解决问题。该类题型在选择题和简答题中都有涉及，能够很好地考查学生分析问题和解决问题的能力，在复习备考中应引起足够的重视。1．常见的化学平衡图象以可逆反应aA(g)＋bB(g)cC(g)ΔH＝QkJ·mol−1（1）含量—时间—温度(或压强)图：(曲线a用催化剂，b不用催化剂或化学计量数a＋b＝c时曲线a的压强大于b的压强)(T>T，ΔH>0)(Tp，a＋b>c)(p>p，a＋bc，则p>p>p，ΔH<0)(若T>T，则ΔH>0，a＋b>c)12312（3）速率−时间图象根据v−t图象，可以很快地判断出反应进行的方向，根据v、v的变化情况，可以推断出外界条件的正逆改变情况。以合成氨反应为例：N(g)＋3H(g)2NH(g)ΔH<0。223条件c(N)增大c(H)减小c(NH)增大223v−t图象平衡移动方向正反应方向移动逆反应方向移动逆反应方向移动条件c(NH)减小增大压强减小压强3v−t图象平衡移动方向正反应方向移动正反应方向移动逆反应方向移动条件升高温度降低温度使用催化剂v−t图象平衡移动方向逆反应方向移动正反应方向移动不移动（4）其他如下图所示曲线，是其他条件不变时，某反应物的最大转化率(α)与温度(T)的关系曲线，图中标出的1、2、3、4四个点，v(正)>v(逆)的点是3，v(正)T，正反应是放热反应。21图B表示pc。12等效平衡1．含义（1）化学平衡状态与建立平衡的条件有关，与建立平衡的途径无关。（2）对于同一可逆反应，在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下，无论是从正反应(反应物)、逆反应(生成物)或从中间状态(既有反应物、也有生成物)开始，只要建立平衡后，平衡混合物中各组分的比例相同，或各组分在混合物中的百分含量相等，这样的化学平衡互称为等效平衡。（3）注意只是组分的百分含量相同，包括体积百分含量、物质的量百分含量或质量百分含量，而各组分的浓度不一定相等。2．审题方法（1）注意反应特点：反应前后气体的物质的量是否发生变化。（2）分清平衡建立的条件：是恒温恒压还是恒温恒容。3．理解等效平衡的意义（1）对于反应前后气体物质的量有变化的反应，如2SO(g)+O(g)2SO(g)等温等压、等温等容223下建立平衡如下图：容易得出A与C等效，A与D不等效。因为C→D是对反应前后气体体积有变化的反应加压，平衡发生了移动。结论：对于反应前后气体物质的量有变化的反应，恒温恒压时只要起始加入的物质按方程式化学计量数转化到方程式一侧，比例相同就可建立等效平衡；而恒温恒容时，则需起始加入的物质按方程式化学计量数转化到方程式一侧，完全相同才能建立等效平衡，因为反应物物质的量的变化会引起平衡的移动。（2）对于反应前后气体物质的量没有变化的反应，如：H(g)+I(g)2HI(g)等温等压、等温等容下22第9页建立平衡如下图：容易得出A与C等效，A与D等效。因为C→D平衡不发生移动。对反应前后气体体积不变的反应加压，平衡不移动。结论：对于反应前后气体物质的量不变的反应，无论是恒温恒压还是恒温恒容，只要加入的物质按方程式化学计量数转化到方程式一侧，比例相同就可建立等效平衡。三、当堂检测1、常温下,将一定量的氨基甲酸铵置于密闭真空容器中(固体体积忽略不计)发生反应：HNCOONH(s)242NH(g)+CO(g)△H,达到平衡时测得c(CO)=amol·L-1。温度不变,达到平衡后压缩容器体积至原来的一322半,达到新平衡时测得c(NH)=xmol·L-1。下列说法正确的是（）3A.混合气体的平均相对分子质量不再变化时表明达到平衡状态B.达到新平衡时，△H为原来的2倍C.上述反应达到新平衡状态时x=2aD.上述反应体系中，压缩容器体积过程中n(HNCOONH)不变242、NOx是大气污染物之一，主要来源于工业烟气及汽车尾气等。除去NOx的方法统称为脱硝，一般有干法脱硝[选择性催化剂法(SCR)]、湿法脱硝等。请完成下列问题：(1)汽车发动机工作时会引发反应N(g)+O(g)2NO(g)。2019K时，向固定容积的密闭容器中充入等22物质的量的N、O发生上述反应，各组分体积分数(ω)的变化如图1所示。N的平衡转化率为。222(2)在密闭、固定容积的容器中，一定最NO发生分解的过程中，NO的转化率随时间变化关系如图2所示。①反应2NO(g)N(g)+O(g)△H0(填“>”或“<”)。22第10页②一定温度下，能够说明反应2NO(g)N(g)+O(g)已达到化学平衡的(填序号)。22a.容器内的压强不发生变化b.混合气体的密度不发生变化c.NO、N、O的浓度保持不变d.2v(NO)=v(N)22正2逆3、二甲醚(CHOCH)的十六烷值高，燃烧尾气中污染物少，可代替柴油。在反应器中将CO混合加氢可332合成二甲醚，包括以下两个反应：Ⅰ.CO(g)+3H(g)CHOH(g)+HO(g)2232Ⅱ.2CHOH(g)CHOCH(g)+HO(g)3332①已知T℃时，在2L的恒容密闭容器中加入1molCO和2molH，发生反应：22CO(g)+3H(g)CHOH(g)+HO(g)，测得反应在不同时刻各组分的量如下：2232物质COHCHOHHO2232起始物质的量/mol12005min时物质的量/mol0.2平衡时物质的量/mol0.4在0~5min内，HO(g)的平均反应速率v(HO)=_______________；H的平衡转化率222α(H)=___________。2②某科研小组计算了反应Ⅰ在温度503K～543K间，反应压强分别是3MPa、4MPa、5MPa、6MPa、7MPa的情况下甲醇的平衡产率（甲醇实际产量与理论产量之比），结果如图1所示。则该反应的ΔH_____（填“>”“<”或“=”，下同）0。a~e曲线分别对应不同的压强条件，则e对I应的压强是_________，理由是_____________________。（3）在2L恒容密闭容器中充入3molCO、3molH，发生反应3CO(g)+3H(g)CHOCH(g)+2233第11页CO(g)，CO的平衡转化率(α)与温度、压强的关系如图2所示。2①下列事实能说明该反应一定达到平衡的是_______（填序号）。a．CO的浓度不再发生变化b．3v(CO)=v(CO)2正逆2c．混合气体的平均相对分子质量不发生变化d．CHOCH与CO的物质的量比为1∶1332②对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(p)代替物质的量浓度(c)也可以表示平衡常数（记作BBK），则A点平衡常数K=________________。pp四、课堂总结五、家庭作业1、光气（COCl）在塑料、制革、制药等工业中有许多用途。工业上常利用废气CO通过反应：22C(s)+CO(g)2CO(g)ΔH>0，制取合成光气的原料气CO。在体积可变的恒压(p)密闭容器中充入1mol2总CO与足量的碳发生上述反应，在平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图1所示：2①T℃时，在容器中若充入稀有气体，v______v（填“>”“<”或“=”），平衡______移动（填“正正逆向”“逆向”或“不”，下同）；若充入等体积的CO和CO，平衡________移动。2②CO体积分数为40%时，CO的转化率为_______。2③已知：气体分压(p)=气体总压×体积分数。用平衡分压代替平衡浓度表示平衡常数K的表达分p式为__________；800℃时，K=______（用含p的代数式表示）。p总（3）利用CH的还原性，通过反应：CH(g)+2NO(g)N(g)+CO(g)+2HO(g)ΔH，可消除氮氧442222化物的污染。在130℃和180℃时，分别将1.0molCH和1.0molNO充入2L的密闭容器中发42生反应，测得NO的转化率α(NO)在不同温度、压强下随时间变化的关系如图2所示。则上述22反应的ΔH_____0（填“>”“<”或“=”，下同）；压强：p_____p。122、铁的单质及化合物有着重要的用途，根据所学知识回答下列问题：第12页（1）已知：①3Fe(s)+2O(g)FeO(s)ΔH=−1118.4kJ/mol2341②2H(g)+O(g)2HO(g)ΔH=−483.8kJ/mol2222写出铁与气态水反应的热化学方程式：________________________。（2）t℃时，在2L恒温恒容密闭容器中，按下表所示加入物质，反应经过10min后，Fe的物质的量变为1.25mol。FeHO(g)FeOH23422.0mol4.0mol1.0mol1.0mol容器中HO(g)的转化率为________；此段时间内H的平均反应速率是_______________。22（3）在25℃下，K[Fe(OH)]=4×10−38，向浓度为0.1mol·L−1的FeCl溶液中逐滴加入氨水，调节溶sp33液pH为5时，溶液中c(Fe3+)为_______mol·L−1。12（4）高炉炼铁的主要反应为CO(g)+FeO(s)CO(g)+Fe(s)，已知该反应在不同温度下的平32323衡常数如下：温度/℃100011501300平衡常数4.03.73.5①该反应的ΔH_____0（填“＞”或“＜”）。②该反应的平衡常数表达式是_________________；已知1150℃时，某时刻测得高炉中c(CO)=0.365mol·L−1，c(CO)=0.1mol·L−1，此时正反应速率_______逆反应速率(填“>”“<”或“=”)。2③当容器内气体密度恒定时，该反应_________（填“一定”“可能”或“没有”）达到平衡状态；在1000℃时，反应达到平衡，适当增加FeO的量，CO的转化率______（填“增大”“减小”或“不变”）。23第13页
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