1、1第 23 讲 化学平衡常数 化学反应进行的方向一、化学平衡常数1概念在一定温度下，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01 02 度幂之积的比值是一个常数，称为化学平衡常数，用符号 K 表示。2表达式对于反应 mA(g) nB(g) pC(g) qD(g)，K (固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式03 cp C cq Dcm A cn B中)。3实例4意义(1)K 值越大，平衡时反应物的转化率 越大，正反应进行的程度 越大。08 09 (2)K 只受 温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。10 (3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。5平衡
2、转化率平衡转化率是指平衡时已转化了的某反应物的量与转化前该反应物的量之比，用来表示反应限度。对于反应： aA(g) bB(g) cC(g) dD(g)，反应物 A 的转化率可以表示为(A) 100%。A的 初 始 浓 度 A的 平 衡 浓 度A的 初 始 浓 度2二、化学反应进行的方向1自发过程(1)含义：不用借助于 外力就可以自动进行的过程。01 2熵与熵变(1)熵：描述体系 混乱程度的物理量，符号为 S。熵值越大，体系混乱度 越大。06 07 08 (2)常见的熵增过程同一种物质的不同状态： S(g) S(l) S(s)。09 10 反应后气体物质的量增加的反应。3化学反应方向的判据1判断
3、正误，正确的画“” ，错误的画“” ，并指明错因。(1)C(s)H 2O(g)CO(g) H 2(g)的平衡常数表达式为 K 。()c CO c H2c C c H2O错因：固体和纯液体通常不计入平衡常数表达式中。(2)恒温、恒容条件下，发生反应 2SO2(g)O 2(g)2SO 3(g)达到平衡，向容器中再充入 1 mol SO2，平衡正向移动，化学平衡常数增大。()错因： K 仅与温度有关。(3)改变条件，使反应物的平衡转化率都增大，该可逆反应的平衡常数一定增大。()错因： K 仅与温度有关。3(4)改变条件，平衡右移，则反应物的转化率一定增大。()错因：在合成氨的反应中，其他条件不变时，
4、增加 N2的量，但 N2的转化率减小。(5)反应 NH3(g)HCl(g)= =NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的 H0B纯碳和氧气反应生成 CO(g)， S0CH 2O(g)变成液态水， S0DCaCO 3(s)加热分解为 CaO(s)和 CO2(g)， S0答案 C考点 化学平衡常数及应用一典例 1 (2018西安市铁一中学质检)O 3是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优点。O 3可溶于水，在水中易分解，产生的O为游离氧原子，有很强的杀菌消毒能力。常温常压下发生的反应如下：反应 O 3O 2O H0 平衡常数为 K1；反应 OO 32O 2 HT2，温度升高， c
5、(Z)增大，则平衡向正反应方向移动，故正反应为吸热反应， H0，D 项错误。答案 C名师精讲“三段式法”解答有关平衡常数、转化率的计算“三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙” 。解题时，要注意条理清楚地列出起始量、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)解题步骤写出涉及的可逆反应的化学方程式。找出起始量、转化量和平衡量中哪些是已知量，哪些是未知量，按“三段式”列出。根据问题建立相应的关系式进行计算。(2)具体方法分析三个量：即起始量、转化量、平衡量。明确三个关系7a对于同一反应物，起始量转化量平衡量。b对于同一生成物，起始量转化量平衡量。c各变化量之比等于各
6、物质的化学计量数之比。计算模式对于反应： mA(g) nB(g) pC(g) qD(g)，令 A、B 起始物质的量(mol)分别为a、 b，达到平衡后，A 的消耗量为 mx，容器容积为 V L。mA(g) nB(g) pC(g) qD(g)起始(mol) a b 0 0转化(mol) mx nx px qx平衡(mol) a mx b nx px qx则有： a.平衡常数：bA 的平衡浓度： c(A)平 molL1 。a mxVcA 的转化率：(A) 平 100%，(A)(B) 。mxa mxa nxb mbnadA 的体积分数：(A) 100%。a mxa b p q m n xe平衡与起始
7、压强之比： 。p平p始 a b p q m n xa bf.混 合 气 体 的 平 均 密 度 混 aM A bM BV gL 1。g.混 合 气 体 的 平 均 摩 尔 质 量M aM A bM Ba b p q m n x gmol 1。3将固体 NH4I 置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：NH 4I(s)NH 3(g)HI(g)，2HI(g)H 2(g)I 2(g)。达到平衡时： c(H2)0.5 molL1 ， c(HI)4 molL1 ，则此温度下反应的平衡常数为_。答案 20解析 由平衡时 H2的浓度，可求得反应分解消耗 HI 的浓度， c 分解 (HI)0.5 molL1
8、 21 molL1 ，故式生成 c(HI) c 平衡 (HI) c 分解 (HI)4 molL1 1 molL1 5 molL1 ，则 c 平衡 (NH3)5 molL1 ，根据平衡常数表达式 K c 平衡(NH3)c 平衡 (HI)5420。4已知可逆反应：M(g)N(g)P(g) Q(g) H0。请回答下列问题：(1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为： c(M)1 molL1 ， c(N)2.4 molL1 ；达到平衡后，M 的转化率为 60%，此时 N 的转化率为_。8(2)若反应温度升高，M 的转化率_(填“增大” “减小”或“不变”)。(3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为：
9、 c(M)4 molL1 ， c(N) a molL1 ；达到平衡后， c(P)2 molL 1 ， a_。(4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为： c(M) c(N) b molL1 ，达到平衡后，M 的转化率为_。答案 (1)25% (2)增大 (3)6 (4)41%解析 (1)由化学方程式知反应消耗 N 与 M 的物质的量相等，则 N 的转化率为100%25%。1 molL 160%2.4 molL 1(2)因为正反应是吸热反应，温度升高，平衡右移，所以 M 的转化率增大。(3)反应温度不变，平衡常数不变，由(1)中数据M(g)N(g) P(g)Q(g)起始(molL 1 ) 1 2.
10、4 0 0变化(molL 1 ) 0.6 0.6 0.6 0.6平衡(molL 1 ) 10.6 2.40.6 0.6 0.6K ，0.60.6 1 0.6 2.4 0.6 12M(g)N(g)P(g) Q(g)起始(molL 1 ) 4 a 0 0变化(molL 1 ) 2 2 2 2平衡(molL 1 ) 42 a2 2 2则 ，解得 a6。22 4 2 a 2 12(4)同(3)的方法，解得 M 的转化率为 41%。考点 化学反应进行的方向三典例 3 灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿，现把白锡制成的器皿放在 0 、100 kPa 的室内存放，它会不会变成灰锡而
11、不能再继续使用？_。已知：在 0 、100 kPa 条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为 H2180.9 Jmol 1 、 S6.61 Jmol 1 K1 。解析 H T S2.1809 kJmol1 273 K(6.6110 3 kJmol1 K1 )0.38 kJmol 1 0D反应 2Mg(s)CO 2(g)=C(s)2MgO(s)能自发进行，则该反应的 H0答案 C解析 若 H0，则一定自发，若 H0， S0， S0，反应能否自发，和温度有关，A、B 错误；C 项中反应的 S0，若 H0，正确；D 项中反应的 S0，能自发，说明 H0，错误。6已知反应 FeO(s)C(s)= =CO(g)Fe(s)的 H0(假设 H、 S 不随温度变化而变化)，下列叙述中正确的是( )A低温下为自发过程，高温下为非自发过程B高温下为自发过程，低温下为非自发过程C任何温度下为非自发过程D任何温度下为自发过程答案 B解析 已知 H0，固固反应生成气体的反应 S0，化学反应能自发进行的判据是 H T S0，即 T S H，因此此反应只能是高温自发，B 正确。10
