1、专题 08 化学平衡常数解题策略化学平衡常数与化学平衡及其影响因素的关系是高考命题的趋势之一。化学平衡常数的引入，对判断化学平衡移动方向带来了科学的依据。平衡常数是表征反应限度的一个确定的定量关系，是反应限度的最根本的表现。平衡常数的使用，从定量的角度解决了平衡的移动。一、化学平衡常数 可逆反应达到化学平衡状态后，正反应速率等于逆反应速率，反应混合物中各组成成分的含量保持不变，即各物质的浓度保持不变。此时：生成物浓度的幂次方乘积与反应物浓度的幂次方乘积之比是常数，化学上把这一种常数称为化学平衡常数。在一定温度下，可逆反应无论从正反应开始还是从逆反应开始，无论反应混合物的起始浓度是多少，当反应达
2、到平衡状态时，生成物浓度的幂次方乘积与反应物浓度的幂次方乘积之比是常数，这个常数叫化学平衡常数，用 K 表示。化学平衡常数的计算公式为：对于可逆反应：mA（g）nB（g） pC（g）qD（g） K c(C)pc(D)q c(A)mc(B)n 说明：1、化学平衡常数 K 表示可逆反应进行的程度。（1）化学平衡常数 K 只针对达到平衡状态的可逆反应适用，非平衡状态不适用。（2）化学平衡常数 K 的表达式与可逆反应的方程式书写形式有关。（3）K 值越大，表示反应进行的程度越大，反应物转化率或产率也越大。（4）K 值不随浓度或压强的改变而改变，但随着温度的改变而改变。（5）一般情况下，对于正反应是吸热
3、反应的可逆反应，升高温度，K 值增大；而对于正反应为放热反应的可逆反应，升高温度，K 值减少。2、由于固体和液体浓度为一常数，所以在平衡常数表达式中不再写出。3、由于水的物质的量浓度为一常数（55.6 molL 1 ） ，因平衡常数已归并，书写时不必写出。4、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 1/K 逆 。二、有关化学平衡的计算：可逆反应在一定条件下达到化学平衡：mA（g）nB（g） pC（g）qD（g）起始（mol/L） a b 0 0转化（mol/L） x （n/m）x （p/m）x （q/m）x平衡（mol/L） ax b（n/m）x （p/m）x
4、 （q/m）x平衡时：A 的转化率（x/a）100%说明：1、对于同一条件下，同一时间内的可逆反应，参加反应的各物质的物质的量之比与方程式前面的系数成正比，由于可逆反应是在一定的容器中进行的，因此，反应所消耗（或生成）的物质的物质的浓度之比也等于方程式前面的系数比。但平衡时的物质的量或浓度与方程式前面的系数没有关系。2、化学平衡中的反应速率是指单位时间内反应物或生成物浓度的变化值，而不是平衡时的浓度。而平衡时的平衡常数，则是指可逆反应达到平衡时，生成物的物质的量浓度的幂次方乘积与反应物浓度的幂次方乘积的比值，两者计算要求不同。3、可逆反应中平衡浓度、起始浓度和变化浓度之间存在以下关系：起始物的
5、物质的量等于该物质变化的物质的量与平衡时的物质的量之和，若在一定体积的容器中，则起始浓度等于平衡浓度与变化浓度之和。4、平衡转化率是指达到平衡时反应物消耗的物质的量与原有总物质的量之间的比值，当反应物的起始物质的量与方程式前面的系数成正比时，各物质的转化率也相同，否则不一样。5、平衡时的产率是指实际得到的产物的产值与理论值之间的比值。理论值是指某种反应物完全消耗时所能得到的产物的最大值。6、由于可逆反应一段时间后达到平衡状态，因此，可逆反应不能进行完全，产物的产值应该在 0理论值之间，不可能为 0，同样也不可能完全转化。例 1. CO 的中毒是由于 CO 与血液中血红蛋白的血红素部分反应生成碳
6、氧血红蛋白：COH bO2 O 2H bCO实验表明，H bCO 的浓度即使只有 HbO2浓度的 2%，也可造成人的智力损伤。抽烟后，测得吸入肺部的空气中 CO 和 O2的浓度分别为 106 molL1 和 102 molL1 ，并已知 37时上述反应的平衡常数K220，那么，此时 HbCO 的浓度是 HbO2的浓度的多少倍？解析：根据平衡常数的概念和计算公式： K c(C)pc(D)q c(A)mc(B)n 生成物浓度的幂次方乘积与反应物浓度的幂次方乘积之比是常数，可得：)CO(H(cK2b又因为：肺部的空气 CO 和 O2的浓度分别为 106 molL1 和 102 molL1 ，则：01
7、cc6)(HC)(OH(C2b2b 则有： 2.2%)()(2bb：答案：H bCO 的浓度是 HbO2的浓度的 0.022 倍例 2. 现有反应：CO （气） H 2O（气） CO2（气） H 2（气） 放热反应；在 850时，K1。（1）若升高温度到 950时，达到平衡时 K_“小于” 、 _l （填“大于” 、或“等于” ）（2）850时，若向一容积可变的密闭容器中同时充入 1.0molCO，3.0molH 2O，1.0molCO 2和xmolH2，则：当 x5.0 时，上述反应向_（填“正反应”或“逆反应” ）方向移动。若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则 x 应满足的条件是_与平
8、衡常数比较_。（3）在 850时，若设 x5.0 和 x6.0，其它物质的投放量不变，当上述反应达到平衡后，测得H2的体积分数分别为 a%，b%，则 a_提高氢气的浓度，则 CO 的转换率增大，H 2_的转化率减小 b（填“大于、小于或等于” ）解析：化学平衡常数不随浓度或压强的改变而改变，只随温度的改变而改变。（1）对于 CO（气） H 2O（气） CO2（气） H 2（气） ，正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，生成物的浓度减小，反应物的浓度增大，根据平衡常数的计算公式可知，K 变小，即小于 1。（2） K c(CO2)c(H2) c(CO)c(H2O) 在一容积可变的密闭容器中同时充
9、入 1.0molCO，3.0molH 2O，1.0molCO 2和 xmolH2，当 x5.0 时，则有：K51/311，此时生成的浓度偏大，而在同一温度下平衡常数保持不变，则必然随着反应的进行，生成物的浓度降低，平衡逆向移动。若要使平衡正向移动，则有：Kx1/311，即 x3 时，可使平衡正向移动。（3）可逆反应在一定条件下达到化学平衡：当 x5.0 时CO（气） H 2O（气） CO2（气） H 2（气）起始（mol/L） 1 3 1 5转化（mol/L） x x x x平衡（mol/L） 1x 3x 1x 5x则有：x 2/（1x） （3x）1，解得 x1/5，则氢气的体积分数为：a%H
10、 2%（5x）/1040%同理可得：当 x6.0，b%52.9%答案：（1）K 小于 1；（2）当 x5.0 时，平衡逆向移动；x3 时，可使平衡正向移动。（3）x5.0 时，a%40%；x6.0，b%52.9%，即 ab。例 3. 在合成氨过程中，进入合成塔的氮气和氢气的体积比为 1：3，压强为 160atm，从合成塔出来的混合气体中氨的体积分数为 25%。求：（1）从合成塔出来的气体中氮气和氢气的体积比是多少？（2）从合成塔出来的气体的压强是多少？答案：从合成塔出来的气体中氮气和氢气的体积比为：1：3；从合成塔出来的气体的压强是 128atm。例 4. 在一定温度下，将 100mL 氢气和
11、氮气的混合气体充入密闭容器中进行反应，达到平衡时维持温度不变，测得混合气体的密度是反应前的 1.25 倍，平均分子量为 15.5，则达到平衡时氮气的转化率为多少？解析：在同温同压下，反应前后的气体的总质量保持不变，则混合气体的密度与体积成反比。设混合气体中氮气的体积为 a，则氢气的体积为：100a，则有：N2 3H 2 2NH 3起始（L） a 100a 0转化（L） x 3x 2x平衡（L） ax 100a3x 2x则有： 前 / 后 V 前 /V 后 ；100/（1002x）1.25，x10mL。又同温同压下，气体的体积比等于物质的量之比，则有：混合气体的相对分子质量等于混合气体的总质量与
12、混合气体的总物质的量之比，则有：混合气体的总质量28a2（100a） ，则有：28a2（100a） /1002x15.5，可得：a40 mL则：氮气的转化率为：10/4025%答案：氮气的转化率为 25%【考点再现】一、考查化学平衡常数表达式的书写在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，体系内所有反应物和生成物的浓度保持不变，所以生成物浓度幂（以其化学计量数为幂）之积与反应物浓度幂之积的比值就是一个常数，叫做该反应的化学平衡常数，简称平衡常数，用符号 K 表示。以反应： mA（g）+ nB（g） pC（g）+ qD（g）为例， K =。平 衡平 衡 平 衡平 衡 )(BcADCnmqp1由
13、于固体或纯液体的浓度是一常数，如果有固体或纯液体参加或生成，则表达式中不能出现固体或纯液体；稀溶液中进行的反应，如有水参加反应，由于水的浓度是常数而不必出现在表达式中；非水溶液中进行的反应，若有水参加或生成，则应出现在表达式中。例如：（1）CaCO 3（s） CaO（s）+CO 2（g） K =c（CO 2）（2）3Fe（s）+4H 2O（g） Fe3O4（s）+4H 2（g） K = /)(24Hc)(O（3）Cr 2O72 （l）+H 2O（l） 2CrO42 （l）+2H +（l） K = )(274CrcH（4）CH 3COOH（l）+HOCH 2CH3（l） CH3COOCH2CH3
14、（l）+H 2O（l） K =)()(2HCcCHc2表达式与化学计量数一一对应，方程式中化学计量数不同，表达式就不同；可逆反应中，正反应的表达式与逆反应的表达式互为倒数。例如：（1）N 2（g）+3H 2（g） 2NH3（g） K1 = )()(23HcN（2）2NH 3（g） N2（g）+3H 2（g） K 2= )(3（3）1/2N 2（g）+3/2H 2（g） NH3（g） K 3= )()(221HcN同一温度下， K1、 K 2、 K 3的数值都固定但相互之间不相等，显然， K1 = ， K 3= 。1二、考查化学平衡常数的意义1在一定条件下，某可逆反应的 K 值越大，说明平衡体系
15、中生成物所占的比例越大，它的正反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物转化率越大；反之，就越不完全，转化率就越小。2当 K105或 K2C(g) 始 a a 0 转 x 2x 2x 平 a-x a-2x 2x 得：（a-x）+（a-2x ）=2x 整理得：x/a=0.4A. 10% B、50% C、60% D、70%5、在一密闭的容器中，将一定量的 NH3加热使其发生分解反应：2NH 3（g） N2（g） 3H 2（g） ，当达到平衡时，测得 25%的 NH3分解，此时容器内的压强是原来的（ ）A、1.125 倍 B、1.25 倍 C、1.375 倍 D、1.50 倍6、在一定温度下，
16、将 1molCO 和 1mol 水蒸气放入一固定容积的密闭容器中，发生反应 CO（g） H 2O （g） CO2（g） H 2（g） ，达平衡状态后，得到 CO20.6mol；再通入 0.3mol 水蒸气，达到新的平衡状态后，CO2的物质的量可能是（ ）A、0.9mol B、0.8mol C、0.7mol D、0.6mol7、将 0.4molA 气体和 2molB 气体在 2L 的容器中混合并在一定条件下发生如下反应：2A（g）B（g） 2C（g） ，若经 2s 后测得 C 的浓度为 0.6molL1 ，现有下列几种说法：用物质 A 表示的反应的平均速率为 0.3mol（Ls） 1用物质 B
17、表示的反应的平均速率为 0.6mol（Ls） 12s 时物质 A 的转化率为 70%2s 时物质 B 的浓度为 0.7molL1其中正确的是（ ）A、 B、 C、 D、8、在一定体积的密闭容器中放入 3L 气体 R 和 5L 气体 Q，在一定条件下发生反应：2R（g） 5Q （g） 4X（g） nY （g） ，反应完全后，容器温度不变，混合气体的压强是原来的 87.5%，则化学方程式中的 n 值是（ ）A、2 B、3 C、4 D、59、某容器中加入 N2和 H2，在一定条件下，N 23H 2 2NH3，达到平衡时 N2、H 2、NH 3的浓度分别是3mol/L、4mol/L、4mol/L，则反
18、应开始时 H2的浓度是 （ ）A、5mol/L B、10mol/L C、8mol/L D、6.7mol/L10、已知下列反应的平衡常数：H 2（g） S （s） H2S（g） K 1S（s） O 2（g） SO2（g） K 2则反应 H2（g） SO 2（g） O2（g） H 2S（g） 的平衡常数是 （ ）A、K 1 K 2 B、K 1 K 2 C、K 1 K2 D、K 1K 211、有可逆反应 2A（g） 2B （g） 2C（g） D （g）（1）该反应的化学平衡常数的表达式可表示为：。（2）该反应选用了一种合适的催化剂，发现反应温度在 100400的范围内，每高 10，反应速度为原来的
19、3 倍，在 400450时，每高 10，反应速度却约为原来的 10 倍，而温度高于 450时，反应速度却约为原来的 3 倍，若其它反应条件不变，试分析造成这种现象的原因。（3）若该反应在固定容积的密闭容器中进行，并保持温度不变。往容器里充入等物质的量的 A、B 两种气体物质，反应进行 5min 后，试推测容器内的压强可能发生的变化。 （填正确的字母编号）A、增大 B、减小 C、不变其理由是。（4）若该反应在恒温下进行并已达平衡，再维持温度不变，将压强由 100kPa 增大到 500kPa 平衡发生了移动，但却发现平衡向左移动，你是否怀疑勒夏特列原理对平衡系统的普遍适用性？；试写出你的分析理由。
20、12、平衡常数 K 的数值大小是衡量化学反应进行程度的标志，在 25时，下列反应式及其平衡常数：2NO（g） N2（g） O 2（g） K1110 302H2（g） O 2（g） 2H2O（g） K2210 812CO2（g） 2CO（g） O 2（g） K3410 92（1）常温下 NO 分解产生 O2的反应的平衡常数表达式为。（2）常温下水分解产生 O2，此时平衡常数值约为。（3）常温下 NO、H 2O、CO 2三种化合物分解放出氧气的大小顺序为：。（4）随着轿车进入家庭，汽车尾气污染成为备受关注的环境问题，市政府要求全市对所有汽车尾气处理装置完成改装，以求基本去除氢氧化物、一氧化碳污染气
21、体的排放。而改装后的尾气处理装置主要是加入了有效催化剂，请你根据以上有关数据分析，仅仅使用催化剂（填能或否）促进污染气体间的反应，而去除污染气体。13、可逆反应 COH 2O CO2H 2在密闭容器中建立了平衡。当温度为 749K 时，Kc2.60，问：（1）当 CO 起始浓度为 2mol/L，H 2O 起始浓度为 2mol/L 时， CO 的转化率为多少？（2）当 CO 起始浓度仍为 2mol/L，H 2O 的起始浓度为 6mol/L 时，CO 的转化率为多少？14、在接触法制硫酸中，将 SO2与空气按 1：3 的体积比混合（空气中氮气与氧气的体积比为 4：1）后进入接触室，在一定条件下反应
22、达到平衡后，气体总体积减少为原来的 88%（体积均在相同情况下测定） ，试求：（1）反应达到平衡时 SO2的转化率；（2）若生成的 SO3可在吸收塔中完全被吸收，则排出的尾气中 SO2的体积百分含量。15、在 673K，1.0110 5Pa 时，有 1mol 气体 A 发生如下反应：2A （g） xB（g） C （g） 。在一定条件下已达到平衡。在平衡混合气体中，A 占其体积百分比为 58.84%。混合气体总质量为 46g，密度为0.72gL1 。求：（1）平衡混合气体的平均相对分子质量；（2）A 的平衡转化率；（3）x 值（4）相同条件下，反应前 A 的密度是平衡混合气体密度的几倍。【参考答案】1、AD 2、AC 3、B 4、A 5、B 6、C 7、B 8、A 9、B 10、D11、 （1） 2)(BADCK（2）催化剂在 400450活性最大（3）B；在该条件下，发生反应的气体体积减小，压强减小（4）不；可能反应物中某物质的状态发生变体。12、 （1） 2)(NOCK（2）210 82（3）NO；H 2O；CO 2 （4）能13、61.7%，86.6%14、96%，1.56%15、 （1）39.73 （2）A 的转化率为 32%（2）x2 （4）反应前 A 的密度是平衡混合气体密度的 1.16 倍。
