1.了解化學(xué)平衡常數(shù)(K)的含義。2.能利用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。3.能正確計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率(α)。
考點(diǎn)一　化學(xué)平衡常數(shù)的概念及應(yīng)用
考點(diǎn)二　“三段式”突破平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率的相關(guān)計(jì)算
考點(diǎn)三　速率常數(shù)與化學(xué)平衡常數(shù)的關(guān)系
專(zhuān)項(xiàng)提能特訓(xùn)13　多平衡體系的綜合分析
1.概念在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，生成物___________與反應(yīng)物____________的比值是一個(gè)常數(shù)，用符號(hào)___表示。2.表達(dá)式對(duì)于一般的可逆反應(yīng)mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，當(dāng)在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí)，K＝ (固體和純液體的濃度視為常數(shù)，通常不計(jì)入化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式中)。
3.意義及影響因素(1)K值越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大，正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大。(2)K只受 影響，與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無(wú)關(guān)。(3)化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù)。
4.應(yīng)用(1)判斷可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度。(2)判斷反應(yīng)是否達(dá)到平衡或向何方向進(jìn)行。對(duì)于化學(xué)反應(yīng)aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)的任意狀態(tài)，濃度商：Q＝___________。Q＜K，反應(yīng)向___反應(yīng)方向進(jìn)行；Q＝K，反應(yīng)處于_____狀態(tài)；Q＞K，反應(yīng)向___反應(yīng)方向進(jìn)行。
(3)判斷可逆反應(yīng)的熱效應(yīng)
(1)平衡常數(shù)表達(dá)式中，可以是物質(zhì)的任一濃度( )錯(cuò)因：_________________________________________。(2)增大反應(yīng)物的濃度，平衡正向移動(dòng)，化學(xué)平衡常數(shù)增大( )錯(cuò)因：_____________________。(3)對(duì)某一可逆反應(yīng)，升高溫度則化學(xué)平衡常數(shù)一定變大( )錯(cuò)因：_____________________________________________________________。
平衡常數(shù)表達(dá)式中，必須是各物質(zhì)的平衡濃度
升溫，對(duì)于吸熱反應(yīng)，平衡常數(shù)增大，對(duì)于放熱反應(yīng)，平衡常數(shù)減小
(4)一個(gè)可逆反應(yīng)的正反應(yīng)K正與逆反應(yīng)K逆相等( )錯(cuò)因：_________________。(5)平衡常數(shù)發(fā)生變化，化學(xué)平衡不一定發(fā)生移動(dòng)( )錯(cuò)因：________________________________________________________。
平衡常數(shù)發(fā)生改變，溫度一定改變，所以化學(xué)平衡一定發(fā)生移動(dòng)
1.書(shū)寫(xiě)下列化學(xué)反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式。(1)Cl2＋H2O HCl＋HClO(2)C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)(3)CH3COOH＋C2H5OH CH3COOC2H5＋H2O
(5)CaCO3(s) CaO(s)＋CO2(g)
答案　K＝c(CO2)
2.一定溫度下，分析下列三個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)的關(guān)系①N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　K1
③2NH3(g) N2(g)＋3H2(g)　K3(1)K1和K2，K1＝___。(2)K1和K3，K1＝___。
3.在一定溫度下，已知以下三個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù)：反應(yīng)①：CO(g)＋CuO(s) CO2(g)＋Cu(s)　K1反應(yīng)②：H2(g)＋CuO(s) Cu(s)＋H2O(g)　K2反應(yīng)③：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)　K3K3與K1、K2的關(guān)系是K3＝_____。
題組一　平衡常數(shù)及影響因素1.對(duì)于反應(yīng)C(s)＋H2O(g) CO(g)＋H2(g)　ΔH>0，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是A.平衡常數(shù)表達(dá)式為K＝B.恒溫條件下壓縮容器的體積，平衡不移動(dòng)，平衡常數(shù)K不發(fā)生變化C.升高體系溫度，平衡常數(shù)K減小D.恒溫恒壓條件下，通入氦氣，平衡正向移動(dòng)，平衡常數(shù)K不發(fā)生變化
解析　固態(tài)物質(zhì)濃度為“常數(shù)”，視為“1”，不需寫(xiě)入平衡常數(shù)表達(dá)式，A項(xiàng)錯(cuò)誤；增大壓強(qiáng)，平衡逆向移動(dòng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；升溫，該反應(yīng)正向進(jìn)行，K增大，C項(xiàng)錯(cuò)誤；恒壓條件下，通入氦氣，平衡向氣體體積增大的方向移動(dòng)，即平衡正向移動(dòng)，K只與溫度有關(guān)，溫度不變，K不發(fā)生變化，D項(xiàng)正確。
2.(2020·西安市鐵一中學(xué)質(zhì)檢)O3是一種很好的消毒劑，具有高效、潔凈、方便、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)。O3可溶于水，在水中易分解，產(chǎn)生的[O]為游離氧原子，有很強(qiáng)的殺菌消毒能力。常溫常壓下發(fā)生的反應(yīng)如下：反應(yīng)①　O3 O2＋[O]　ΔH>0　平衡常數(shù)為K1；反應(yīng)②　[O]＋O3 2O2　ΔH”“＝”或“1，平衡正向移動(dòng)，升高溫度平衡向吸熱方向移動(dòng)；則T2>T1。
1.N2O4與NO2之間存在反應(yīng)N2O4(g) 2NO2(g)。將一定量的N2O4放入恒容密閉容器中，在一定條件下，該反應(yīng)N2O4、NO2的消耗速率與自身壓強(qiáng)間存在關(guān)系：v(N2O4)＝k1·p(N2O4)，v(NO2)＝k2·p2(NO2)，其中k1、k2是與反應(yīng)溫度有關(guān)的常數(shù)。則一定溫度下，k1、k2與平衡常數(shù)Kp的關(guān)系是k1＝________。
解析　Kp＝ ，平衡時(shí)NO2、N2O4的消耗速率之比為v(NO2)∶v(N2O4)＝k2p2(NO2)∶k1p(N2O4)＝2∶1。
2.利用NH3的還原性可以消除氮氧化物的污染，其中除去NO的主要反應(yīng)如下：4NH3(g)＋6NO(g) 5N2(g)＋6H2O(l)　ΔH＜0已知該反應(yīng)速率v正＝k正·c4(NH3)·c6 (NO)，v逆＝k逆·cx(N2)·cy(H2O) (k正、k逆分別是正、逆反應(yīng)速率常數(shù))，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝ ，則x＝________，y＝________。
解析　當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)有v正＝v逆，即k正·c4(NH3)·c6 (NO)＝k逆·cx(N2)·cy(H2O)，
3.苯乙烯是一種重要的化工原料，可采用乙苯催化脫氫法制備，反應(yīng)如下： (g)＋H2(g)　ΔH＝＋17.6 kJ·ml－1實(shí)際生產(chǎn)中往剛性容器中同時(shí)通入乙苯和水蒸氣，測(cè)得容器總壓和乙苯轉(zhuǎn)化率隨時(shí)間變化結(jié)果如圖所示。
(1)平衡時(shí)，p(H2O)＝______kPa，平衡常數(shù)Kp＝______kPa(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù))。
(2)反應(yīng)速率v＝v正－v逆＝k正·p(乙苯)－k逆·p(苯乙烯)·p(氫氣)，k正、k逆分別為正、逆反應(yīng)速率常數(shù)。計(jì)算a處的 ＝____。
4.已知在一定溫度下的可逆反應(yīng)N2O4(g) 2NO2(g)中，v正＝k正·c(N2O4)，v逆＝k逆·c2(NO2)(k正、k逆只是溫度的函數(shù))。若該溫度下的平衡常數(shù)K＝10，則k正＝______k逆。升高溫度，k正增大的倍數(shù)______(填“大于”“小于”或“等于”)k逆增大的倍數(shù)。
解析　當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，v正＝v逆，即k正·c(N2O4)＝k逆·c2(NO2)，k正＝ ＝k逆·K＝10k逆；該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，k正增大的倍數(shù)大于k逆增大的倍數(shù)。
5.研究表明，反應(yīng)2H2(g)＋2NO(g) N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－664.1 kJ·ml－1中，正反應(yīng)速率為v正＝k正·c2(NO)·c2(H2)，其中k正為速率常數(shù)，此處只與溫度有關(guān)。當(dāng)t＝t1時(shí)，v正＝v1，若此刻保持溫度不變，將c(NO)增大到原來(lái)的2倍，c(H2)減少為原來(lái)的 ，v正＝v2。則有v1_____(填“＞”“＜”或“＝”)v2。
解析　根據(jù)v正＝k正·c2(NO)·c2(H2)，當(dāng)c(NO)增大到原來(lái)的2倍，c(H2)減少為原來(lái)的 時(shí)，v1與v2大小相等。
6.2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)的反應(yīng)歷程如下：反應(yīng)Ⅰ：2NO(g) N2O2(g)(快)　ΔH1H2O>CO2D.以上說(shuō)法都不正確
解析　K1的表達(dá)式應(yīng)為K1＝ ；常溫下，水分解生成O2，是H2和O2化合生成H2O的逆反應(yīng)，因此其平衡常數(shù)的數(shù)值應(yīng)為K2的倒數(shù)，數(shù)值為5×10－82；由于三個(gè)反應(yīng)都在常溫下進(jìn)行，根據(jù)K值的大小可以得出三種化合物分解放出O2的傾向由大到小的順序?yàn)镹O>H2O>CO2。
下列說(shuō)法正確的是A.在常溫下，工業(yè)固氮非常容易進(jìn)行B.人類(lèi)可以通過(guò)大規(guī)模模擬大氣固氮利用氮資源C.大氣固氮與工業(yè)固氮的K值受溫度和壓強(qiáng)等的影響較大D.大氣固氮是吸熱反應(yīng)，工業(yè)固氮是放熱反應(yīng)
10.大氣固氮(閃電時(shí)N2轉(zhuǎn)化為NO)和工業(yè)固氮(合成氨)是固氮的重要形式，下表列舉了不同溫度下大氣固氮和工業(yè)固氮的部分K值：
解析　僅從平衡角度分析，常溫下工業(yè)固氮能夠獲得更高的平衡轉(zhuǎn)化率，但是常溫下工業(yè)固氮反應(yīng)速率太低，所以工業(yè)固氮往往在高溫、高壓催化劑的條件下進(jìn)行，A項(xiàng)錯(cuò)誤；分析表格中不同溫度下的平衡常數(shù)可知，大氣固氮反應(yīng)的平衡常數(shù)很小，難以獲得較高的轉(zhuǎn)化率，因此不適合實(shí)現(xiàn)大規(guī)模固氮，B項(xiàng)錯(cuò)誤；平衡常數(shù)是只和溫度有關(guān)的常數(shù)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；對(duì)于大氣固氮反應(yīng)，溫度越高，K越大，所以為吸熱反應(yīng)；對(duì)于工業(yè)固氮反應(yīng)，溫度越高，K越小，所以為放熱反應(yīng)，D項(xiàng)正確。
11.(2017·江蘇，15改編)溫度為T(mén)1時(shí)，在三個(gè)容積均為1 L的恒容密閉容器中僅發(fā)生反應(yīng)：2NO2(g) 2NO(g)＋O2(g)(正反應(yīng)吸熱)。實(shí)驗(yàn)測(cè)得v正＝v(NO2)消耗＝k正·c2(NO2)，v逆＝v(NO)消耗＝2v(O2)消耗＝k逆·c2(NO)·c(O2)，k正、k逆為速率常數(shù)，受溫度影響。下列說(shuō)法正確的是
A.達(dá)平衡時(shí)，容器Ⅰ與容器Ⅱ中的總壓強(qiáng)之比為4∶5B.達(dá)平衡時(shí)，容器Ⅱ中 比容器Ⅰ中的大C.達(dá)平衡時(shí)，容器Ⅲ中NO的體積分?jǐn)?shù)小于50%D.當(dāng)溫度改變?yōu)門(mén)2時(shí)，若k正＝k逆，則T2

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