内容正文:
第3节 化学平衡常数 化学反应进行的方向
素养
呈现
1.了解化学平衡常数(K)的含义,能利用化学平衡常数进行相关计算。(变化观念与平衡思想)
2.能正确计算化学反应的转化率(α)。(证据推理与模型认知)
3.了解化学反应的方向与焓变和熵变的关系;能够利用焓变和熵变判断化学反应的方向。
考点一 化学平衡常数
[教材梳理·自主预诊]
一、化学平衡常数
1.定义:在一定温度下,当一个可逆反应达到 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,该常数就是该反应的化学平衡常数。
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中。例如:
(1)C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)的平衡常数表达式K= 。
(2)Fe3+(aq)+3H2O(l)Fe(OH)3(s)+3H+(aq)的平衡常数表达式K= 。
3.影响因素:对于具体的化学反应,K的大小与物质的浓度、压强等无关,只随 温度 的变化而变化。
4.意义
(1)一定温度下,K值越大说明反应进行程度越大,反应物转化率也越 大 。
(2)一般认为,K>105时,反应进行得就基本完全了。
5.应用
(1)判断可逆反应进行的程度。
(2)判断反应是否达到平衡或向何方向进行。
对于化学反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)的任意状态,浓度商:Q= 。
Q<K,反应向 正 反应方向进行;
Q=K,反应处于 平衡 状态;
Q>K,反应向 逆 反应方向进行。
(3)判断反应的热效应:若升高温度,K值增大,则正反应为 吸 热反应;若升高温度,K值减小,则正反应为 放 热反应。
二、掌握四个公式
1.反应物的转化率=×100%=×100%。
2.生成物的产率:实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲,转化率越大,原料利用率越高,产率越大。
产率=×100%。
3.平衡时混合物中各组分的百分含量=×100%。
4.某组分的体积分数=×100%。
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)平衡常数表达式中,可以是物质的任一浓度( × )
(2)催化剂能改变化学反应速率,也能改变平衡常数( × )
(3)平衡常数发生变化,化学平衡不一定发生移动( × )
(4)化学平衡发生移动,平衡常数不一定发生变化( √ )
(5)平衡常数和转化率都能体现可逆反应进行的程度( √ )
(6)化学平衡常数只受温度的影响,升高温度,化学平衡常数的变化取决于该反应的反应热( √ )
(7)对于一个可逆反应,化学计量数不同,化学平衡常数的表达式及数值也不同( √ )
2.(教材改编题)已知反应A(g)+3B(g)3C(g)在一定温度下达到平衡,该反应的平衡常数表达式为 ________________ 。若各物质的平衡浓度分别为c(A)=2.0 mol·L-1、c(B)=2.0 mol·L-1、c(C)=1.0 mol·L-1,则K= ________ 。
答案:K= 0.062 5
3.已知下列反应:①C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
K1 ΔH1
②CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) K2 ΔH2
③C(s)+2H2O(g)CO2(g)+2H2(g) K3 ΔH3
K3= ________ (用K1、K2表示) ΔH3= ________ (用ΔH1、ΔH2表示)。
答案:K1·K2 ΔH1+ΔH2
[题组集训·夯实基础]
◆[题组1] 化学平衡常数及影响因素
1.(2023·齐齐哈尔市质检)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( )
A.若平衡时增加A和B的浓度,则平衡常数会减小
B.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.平衡时,此反应平衡常数K与各物质的浓度有如下关系:K=
解析:D [A.平衡常数只与温度有关系,若平衡时增加A和B的浓度,则平衡常数不变,A错误;B.如果改变的条件是温度,该反应的平衡常数K一定改变,B错误;C.平衡常数只与温度有关系,如果改变压强并加入催化剂,平衡常数不变,C错误;D.化学平衡常数是在一定条件下,当可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度的幂之积和反应物浓度的幂之积的比值,因此根据方程式可知平衡时,此反应平衡常数K与各物质的浓度有如下关系:K=,D正确;答案选D。]
2.(2023·河北保定质检)某只有气体参与的能自发进行的反应,其平衡常数表达式为K=,下列有关该平衡体系的说法正确的是( )
A.升高温度,平衡常数K减小
B.增大A的浓度,平衡向正反应方向移动
C.增大压