版高考化学一轮总复习第7章化学反应的方向限度与速率第2节化学平衡常数检测鲁科版文档格式.docx
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[应用体验]
（1）书写下列化学平衡的平衡常数表达式。
①Cl2＋H2OHClO＋Cl－＋H＋
②C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）
③CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O
④CO
＋H2OHCO
＋OH－
⑤CaCO3（s）CaO（s）＋CO2（g）
⑥4NH3＋5O24NO＋6H2O（g）
[提示] ①K＝
②K＝
③K＝
④K＝
⑤K＝[CO2]
⑥K＝
（2）①对于N2（g）＋3H2（g）2NH3（g） K1
2NH3（g）N2（g）＋3H2（g） K2
NH3（g）
N2（g）＋
H2（g） K3
则K1与K2的关系为________，K2与K3的关系为________，K3与K1的关系为________。
②已知A＋B2C K1，C＋DE K2，则A＋B＋2D2E的K3＝________（用K1、K2表示）
[提示] ①K1＝
或K1·
K2＝1 K2＝K
或K3＝K2
K1＝
②K1·
[考点多维探究]
角度1 化学平衡常数的含义及影响因素
1．在某温度下，可逆反应mA＋nBpC＋qD的平衡常数为K，下列说法正确的是（ ）
【导学号：
99682232】
A．K越大，达到平衡时，反应进行的程度越大
B．K越小，达到平衡时，反应物的转化率越大
C．K随反应物浓度的改变而改变
D．K随温度和压强的改变而改变
A [K是反应产物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值，显然，K越大，反应进行的程度越大，反应物的转化率越大，A项正确、B项错误；
K只受温度的影响，故C、D项错误。
]
2．已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：
（1）据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3＝________（用K1、K2表示）。
（2）反应③的ΔH________0（填“>
”或“<
”）。
[解析]
（1）K3＝K1·
K2。
（2）500℃时，K3＝2.5（mol·
L－1）－2,800℃时，K3＝0.375（mol·
L－1）－2。
即升高温度K变小，即逆向移动，正向为放热反应，ΔH<
0。
[答案]
（1）K1·
K2
（2）<
3．（2017·
武汉模拟）已知反应A（g）＋B（g）C（g）＋D（g）的平衡常数和温度的关系如下：
温度/℃
700
800
830
1000
1200
平衡常数
1.7
1.1
1.0
0.6
0.4
现有两个相同的2L恒容绝热（与外界没有热量交换）密闭容器Ⅰ、Ⅱ，在Ⅰ中充入1molA和1molB，在Ⅱ中充入1molC和1molD,800℃条件下开始反应。
达到平衡时，下列说法正确的是（ ）
A．容器Ⅰ、Ⅱ中的压强相等
B．容器Ⅰ、Ⅱ中反应的平衡常数相同
C．该反应的正反应是放热反应
D．容器Ⅰ中A的浓度比容器Ⅱ中的小
C [由题中平衡常数与温度的关系可得该反应的正反应是放热反应，C正确；
由于反应体系是绝热体系，则容器Ⅰ达到平衡时的温度比容器Ⅱ高，故其平衡常数小，平衡时压强大，A、B错误；
容器Ⅰ比容器Ⅱ温度高，故平衡时A的浓度容器Ⅰ大于容器Ⅱ，D错误。
化学平衡常数热点归纳
（1）化学平衡常数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＝
若化学方程式中的系数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会发生改变。
两反应加和，得到的新反应，其化学平衡常数是两反应平衡常数的乘积；
两反应相减，得到的新反应，其化学平衡常数是两反应平衡常数相除得到的商。
（2）化学平衡常数与物质状态的关系
由于固体或纯液体的浓度视为常数1，所以在平衡常数表达式中不再写出。
（3）化学平衡常数与平衡移动的关系
即使化学平衡发生移动，但只要温度不变，平衡常数就不会改变，利用此守恒可以计算恒定温度下再次平衡后的转化率等物理量，这也是定量化学的重要定律。
角度2 利用平衡常数判断反应方向
4．在体积为1L的密闭容器中，进行如下化学反应：
CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g），化学平衡常数K与温度T的关系如下表：
T/℃
850
0.9
2.6
回答下列问题：
（1）升高温度，化学平衡向________（填“正反应”或“逆反应”）方向移动。
（2）若某温度下，平衡浓度符合下列关系：
[CO2][H2]＝[CO][H2O]，此时的温度为________；
在此温度下，若该容器中含有1molCO2、1.2molH2、0.75molCO、1.5molH2O，则此时反应所处的状态为________________________（填“向正反应方向进行中”、“向逆反应方向进行中”或“平衡状态”）。
[解析]
（1）由表格数据，可知随着温度升高，平衡常数增大，说明化学平衡向正反应方向移动；
（2）由[CO2][H2]＝[CO][H2O]，则计算出K＝1.0，即此时温度为850℃，此温度下
＝
<
1.0，故反应向正反应方向进行中。
[答案]
（1）正反应
（2）850℃ 向正反应方向进行中
5．已知反应A（g）＋3B（g）2C（g）在一定温度下达到平衡，各物质的平衡浓度分别为[A]＝2.0mol/L、[B]＝2.0mol/L、[C]＝1.0mol/L。
则：
（1）该反应的平衡常数表达式为________。
（2）该反应的平衡常数的值为________。
（3）若某时刻各物质的浓度分别为c（A）＝3.0mol/L，c（B）＝2.0mol/L，c（C）＝2.0mol/L，则该时刻v正______________________v逆（填“>
”“＝”或“<
[解析]
（2）由A（g）＋3B（g）2C知
K＝
（mol·
（3）Qc＝
L－1）－2>
反应向逆方向进行，v正<
v逆。
[答案]
（1）K＝
（2）
L－1）－2 （3）<
利用K和Q判断反应方向
对于化学反应aA＋bBcC＋dD的任意状态，浓度商：
Q＝
，有：
考点2|等效平衡
1．等效平衡的概念
在相同条件下（恒温、恒容或恒温、恒压），同一可逆反应体系，不管是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，只要按化学方程式中各物质的系数之比投入反应物或反应产物，在达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量（体积分数、物质的量分数等）均相同，这样的化学平衡互称为等效平衡。
2．等效平衡的类型
等效类型
①
②
③
条件
恒温、恒容
恒温、恒压
反应的特点
任何可
逆反应
反应前后
气体分子
数相等
任何可逆
反应
起始投料
换算为化
学方程式
同一边物
质，其
“量”相同
质，其“量”
符合同一
比例
换算为化学方程式同一边物质，其“量”符合同一比例
平衡特点
质量分
数（w%）
相同
浓度（c）
成比例
相同（气体）
物质的量（n）
在恒温恒容条件下，可逆反应：
2A（g）＋B（g）3C（g）＋D（g） ΔH＝－Q1kJ·
mol－1（Q1>
0），起始物质的量如表所示：
序号
A
B
C
D
2mol
1mol
4mol
0.5mol
1.5mol
④
3mol
⑤
（1）上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？
________。
（2）达到平衡后，①放出的热量为Q2kJ，⑤吸收的热量为Q3kJ，则Q1、Q2、Q3的定量关系为___________________________。
（3）其他条件不变，当D为固体时，上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？
（4）将“恒温恒容”改为“恒温恒压”，a.上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？
b.达平衡后①②放出的热量分别为Q1和Q2，则Q1与Q2的关系________。
[提示]
（1）①③⑤
（2）Q2＋Q3＝Q1
（3）①②③⑤ （4）①②③⑤ Q2＝2Q1
角度1 同温同容条件下等效平衡的应用
1．（2017·
石家庄模拟）同温度下，体积均为1L的两个恒容密闭容器中发生可逆反应：
N2（g）＋3H2（g）2NH3（g） ΔH＝－92.6kJ/mol。
测得数据如表：
下列叙述不正确的是（ ）
99682233】
A．容器①、②中反应达平衡时压强相等
B．容器②中反应开始时v（正）>
v（逆）
C．容器②中反应达平衡时，吸收的热量Q为9.26kJ
D．若条件为“绝热恒容”，容器①中反应达平衡时n（NH3）<
0.6mol
B [根据容器①中反应达到平衡时能量的变化可知，该反应中转化的N2为
＝0.3mol，因此根据三段式法可得
N2（g）＋ 3H2（g）2NH3（g）
起始（mol）230
转化（mol）0.30.90.6
平衡（mol）1.72.10.6
故平衡常数K＝
≈0.023（mol·
L－1）－2<
≈0.069（mol·
L－1）－2，因此容器②中反应向逆反应方向进行，v（正）<
v（逆），B项错误；
容器①和容器②中平衡为等效平衡，A项正确；
容器②中反应达到平衡时生成0.1molN2，因此吸收的热量为92.6kJ/mol×
0.1mol＝9.26kJ，C项正确；
若条件改为“绝热恒容”，还达到原来的平衡，反应放热，体系的温度升高，而该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，故容器①中反应达到平衡时，NH3的物质的量小于0.6mol，D项正确。
2．在体积恒定的密闭容器中，充入3molA和1molB发生反应3A（g）＋B（g）xC（g），达到平衡后，C在平衡混合气体中的体积分数为φ。
若维持温度不变，按1.2molA、0.4molB、0.6molC为起始物质。
（1）若达到平衡后C的体积分数仍为φ，则x的值是________。
（填字母，下同）
A．1 B．2
C．3D．4
（2）若达到平衡后压强不变，C的体积分数仍为φ，则x的值是________。
A．1B．2
[解析] 第
（1）题只要满足φ相等，属于等效平衡，满足题中条件应用回归定比法，x可等于1也可等于4。
第
（2）题不仅要满足平衡时φ相等，且压强不变，即物质的量不变，属于等效平衡，必须用回归定值法，即1.2mol＋
＝3mol,0.4mol＋
＝1mol，解得x＝1。
[答案]
（1）AD
（2）A
角度2 同温同压条件下等效平衡的应用
3．恒温恒压下，在一个容积可变的密闭容器中发生反应：
A（g）＋B（g）C（g），若开始时通入1molA和1molB，达到平衡时生成amolC。
则下列说法错误的是（ ）
A．若开始时通入3molA和3molB，达到平衡时，生成的C的物质的量为3amol
B．若开始时通入4molA、4molB和2molC，达到平衡时，B的物质的量一定大于4mol
C．若开始时通入2molA、2molB和1molC，达到平衡时，再通入3molC，则再次达到平衡后，C的物质的量分数为
D．若在原平衡体系中，再通入1molA和1molB，混合气体的平均相对分子质量不变
B [选项A，开始时通入3molA和3molB，由于容器体积膨胀，保持恒压，相当于将三个原容器叠加，各物质的含量与原平衡中的相同，C的物质的量为3amol；
选项B，无法确定平衡移动的方向，不能确定平衡时B的物质的量一定大于4mol；
选项C，根据题给数据可算出达到平衡时C的物质的量分数为
；
选项D，这种条件下混合气体的平均相对分子质量不变。
角度3 恒温恒压与恒温恒容条件下的状态比较
4．有甲、乙两容器，甲容器容积固定，乙容器容积可变。
一定温度下，在甲中加入2molN2、3molH2，反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）达到平衡时生成NH3的物质的量为mmol。
（1）相同温度下，在乙中加入4molN2、6molH2，若乙的压强始终与甲的压强相等，乙中反应达到平衡时，生成NH3的物质的量为________mol（从下列各项中选择，只填字母，下同）；
若乙的容积与甲的容积始终相等，乙中反应达到平衡时，生成NH3的物质的量为________mol。
A.小于m B．等于m C．在m～2m之间
D．等于2m E．大于2m
（2）若开始时甲、乙两容器的容积相同，甲保持恒温恒容达到平衡，乙保持恒温恒压通入2molN2和3molH2达到平衡，两容器平衡时，转化率α（N2），甲________乙（填“>
”“<
”或“＝”）。
[解析]
（1）由于甲容器定容，而乙容器定压，当它们的压强相等达到平衡时，乙的容积应该为甲的两倍，生成的NH3的物质的量应该等于2mmol。
当甲、乙两容器的体积相等时，相当于将建立等效平衡后的乙容器压缩，故乙中NH3的物质的量大于2mmol。
（2）起始加入量相同，平衡时乙中的压强大，反应程度大，α（N2）大。
[答案]
（1）D E
（2）<
（1）构建恒温恒容平衡思维模式
新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成，相当于增大压强。
（2）构建恒温恒压平衡思维模式（以气体物质的量增加的反应为例，见图示）
新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加，压强不变，平衡不移动。
（3）恒温恒容与恒温恒压条件平衡比较模式（起始量相同）
专项突破8 “三段式”突破化学平衡的综合计算
“三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。
解题时，要注意清楚条理地列出起始量、转化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。
1．步骤
2．方法：
可按下列模式进行计算：
如mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g），令A、B起始物质的量浓度分别为amol·
L－1、bmol·
L－1，达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mxmol·
L－1。
mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）
起始（mol·
L－1）ab00
变化（mol·
L－1）mxnxpxqx
平衡（mol·
L－1）a－mxb－nxpxqx
相关计算：
①平衡常数：
②A的平衡转化率：
α（A）平＝
×
100%。
③A的物质的量分数（或气体A的体积分数）：
w（A）＝
④v（A）＝
⑤混合气体的平均密度：
混＝
⑥混合气体的平均相对分子质量：
⑦
[对点训练1] （2015·
重庆高考）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） K＝0.1
反应前CO物质的量为10mol，平衡后CO物质的量为8mol。
下列说法正确的是（ ）
A．升高温度，H2S浓度增加，表明该反应是吸热反应
B．通入CO后，正反应速率逐渐增大
C．反应前H2S物质的量为7mol
D．CO的平衡转化率为80%
C [A.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，则正反应为放热反应，故不正确。
B.通入CO后，正反应速率瞬间增大，之后化学平衡发生移动，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，故不正确。
C.设反应前H2S的物质的量为amol，容器的容积为1L，列“三段式”进行解题：
CO（g）＋H2S（g）COS（g）＋H2（g）
起始物质的量
浓度（mol·
L－1） 10 a 0 0
转化物质的量
L－1） 2 2 2 2
平衡物质的量
L－1） 8 a－2 2 2
化学平衡常数K＝
＝0.1，解得a＝7，故正确。
D．CO的平衡转化率为
100%＝20%，故不正确。
[对点训练2] 在1.0L密闭容器中充入0.10molA（g），一定温度下发生如下反应：
A（g）B（g）＋C（g） ΔH<
0，反应时间（t）与容器内气体总压强（p）的关系如图所示。
则下列分析正确的是（ ）
A．t2时反应达到平衡，且t2＝2t1
B．该温度下此反应的平衡常数K＝0.32mol·
L－1
C．欲提高平衡体系中B的含量，可采取加入气体A或降低体系温度等措施
D．平衡时再充入0.1molA，则A的转化率增大
B [选项A，由图可知，0～t1与t1～t2时间段，反应体系总压强增大均为0.2kPa，即消耗等量的A，随着反应的进行，平均反应速率降低，故t2>
2t1，错误。
选项B，由阿伏加德罗定律的推论可知，0.5/0.9＝0.10/n，解得n＝0.18，设反应达到平衡时A变化的物质的量为x，则
A（g）B（g）＋C（g）
起始量（mol）:
0.100
变化量（mol）:
xxx
平衡量（mol）:
0.1－xxx
故（0.1－x）＋x＋x＝0.18，解得x＝0.08，则平衡时[A]＝0.02mol/L，[B]＝0.08mol/L，[C]＝0.08mol/L，则K＝
＝0.32mol·
L－1，正确。
选项C，反应是放热反应，且反应前后气体分子数增大，故要增大平衡体系中B的含量，可以采用降低温度、减小压强、减少C的量等方法，错误。
选项D，再充入0.1molA，平衡正向移动，但A的转化率减小，错误。
[对点训练3] COCl2的分解反应为COCl2（g）===Cl2（g）＋CO（g） ΔH＝＋108kJ·
mol－1。
反应体系达到平衡后，各物质的浓度在不同条件下的变化状况如下图所示（第10min到14min的COCl2浓度变化曲线未标出）：
（1）计算反应在第8min时的平衡常数K＝________；
（2）若12min时反应于温度T（8）下重新达到平衡，则此时[COCl2]＝__mol·
[解析]
（1）根据图像得出以下数据：
COCl2（g）===Cl2（g）＋CO（g） ΔH＝＋108kJ/mol
开始/（mol·
L－1） 0.055 0.095 0.07
8min/（mol·
L－1）0.040.110.085
≈0.234mol·
（2）设12min时COCl2的平衡浓度为x。
由于12min时反应在温度T（8）下达到平衡，则由平衡常数定义得
mol·
L－1＝0.234mol·
解得x≈0.031mol·
[答案]
（1）0.234mol·
L－1
（2）0.031
[对点训练4] 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：
99682234】
2NO2（g）＋NaCl（s）NaNO3（s）＋ClNO（g）
K1 ΔH1<
0（Ⅰ）
2NO（g）＋Cl2（g）2ClNO（g） K2 ΔH2<
0（Ⅱ）
（1）4NO2（g）＋2NaCl（s）2NaNO3（s）＋2NO（g）＋Cl2（g）的平衡常数K＝_____（用K1、K2表示）。
（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0.1molCl2,10min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（Cl2）＝________mol，NO的转化率α1＝________。
其他条件保持不变，反应（Ⅱ）在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率α2________α1（填“>
”或“＝”），平衡常数K2________（填“增大”“减小”或“不变”）。
若要使K2减小，可采取的措施是_________________________。
[解析]
（1）将题干中已知的两个化学方程式做如下处理：
（Ⅰ）×
2－（Ⅱ）可得4NO2（g）＋2NaCl（s）2NaNO3（s）＋2NO（g）＋Cl2（g），则其平衡常数K＝
（2）根据“三段式”：
2NO（g）＋Cl2（g） 2ClNO（g）
起始mol·
L－10.10.050
转化mol·
L－10.1α10.05α10.1α1
平衡mol·
L－10.1－0.1α10.05－0.05α10.1α1
v（ClNO）＝
＝7.5×
min－1，得α1＝75%，平衡时n（Cl2）＝（0.05－0.05α1）mol·
L－1×
2L＝0.025mol。
该反应为气体分子数减小的反应，恒压条件下相对于恒容条件下，压强增大，平衡右移，NO的转化率增大，即α2>
α1；
化学平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数K2不变；
该反应为放热反应，升高温度可使平衡常数K2减小。
[答案]
（1）
（2）2.5×
10－2 75% >
不变
升高温度
[对点训练5] （2014·
福建高考节选）已知t℃时，反应FeO（s）＋CO（g）Fe（s
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