2.2.2 化学平衡常数及有关计算-2023-2024学年高二化学必备【考点·题型】讲与练（人教版2019选择性必修1）

2.2.2 化学平衡常数及有关计算 核心素养发展目标 1、通过化学平衡状态时的浓度数据分析，认识化学平衡常数的概念，并能分析推测其相关应用 2、掌握化学平衡中三段式计算的方法 考点梳理 一、化学平衡常数 1、化学平衡常数的概念与表达式 (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度幂之积的比值是一个常数(简称平衡常数)，用符号K表示 (2)表达式 对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) (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) 2、化学平衡常数的意义 (1)平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度(也叫反应的限度) (2)K值越大，表示反应进行得越完全，反应物的转化率越大，当K＞105时，该反应就进行的基本完全了。K值越小，表示反应进行得越不完全，反应物的转化率越小。当K＜10－5时，该反应很难发生 3、化学平衡常数的影响因素 (1)内因：不同的化学反应及方程式的书写形式是决定化学平衡常数的主要因素 (2)外因：在化学方程式一定的情况下，K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度无关，与压强无关 4、化学平衡常数表达式的书写 (1)在平衡常数表达式中，水(液态)的浓度、固体物质及纯液体的浓度不写 如：Br2＋H2OH＋＋Br－＋HBrO K＝ C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) (2)化学平衡常数表达式与化学方程式的书写有关。若反应方向改变、化学计量数等倍扩大或缩小，化学平衡常数都会相应改变 如：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的平衡常数为 N2(g)＋H2(g)NH3(g)的平衡常数为 NH3(g)N2(g)＋H2(g)的平衡常数为 则：K1＝K22；K2·K3＝1；K1·K32＝1 3若两反应的平衡常数分别为K1、K2 ①若两反应相加，则总反应的平衡常数K＝K1·K2 ②若两反应相减，则总反应的平衡常数K＝ 5、化学平衡常数的应用 ①判断反应进行的程度 K增大→产物所占的比例增大→正反应进行程度增大→反应进行越完全→反应物转化率增大 一般来说，当K>105时，反应基本完全（不可逆反应）；当K<10-5时，反应很难进行 ②判断反应的热效应 当温度升高→K增大→正反应为吸热反应；当温度升高→K减小→正反应为放热反应 ③判断反应进行的方向 ：浓度商，其中的浓度是任意时刻的浓度值 当Q=K时，反应达平衡，正反应速率=逆反应速率，不移动 当Q<K时，反应要达平衡→生成物的浓度增大，反应物的浓度降低→正反应速率>逆反应速率，正向移动 当Q>K时，反应要达平衡→生成物的浓度减小，反应物的浓度升高→正反应速率<逆反应速率，逆向移动 二、与化学平衡常数的相关计算 (一)考查化学平衡常数(K)的计算方法——三段式法 三段式法就是依据化学方程式列出各物质的起始量、变化量和平衡量，然后根据已知条件建立代数等式而进行解题的一种方法。这是解答化学平衡计算题的一种“万能方法”，只要已知起始量和转化率就可用平衡模式法解题。对于反应前后气体体积变化的反应，如果已知反应前气体的总物质的量与反应后气体的总物质的量的差值，也可用差量法解题 (二)考查利用K计算平衡浓度和反应物的转化率 依据起始浓度(或平衡浓度)和平衡常数可以计算平衡浓度(或起始浓度)，从而计算反应物的转化率。对于反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，反应物A的转化率可以表示为α(A)＝×100%＝×100%＝×100% 三、化学平衡的有关计算——三段式法进行化学平衡的有关计算 可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在体积为V的恒容密闭容器中，反应物A、B的初始加入量分别为a mol、b mol，达到化学平衡时，设A物质转化的物质的量为mx mol mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始量/mol a b 0 0 转化量/mol mx nx px qx 平衡量/mol a－mx b－nx px qx 对于反应物：n(平)＝n(始)－n(转) 对于生成物：n(平)＝n(始)＋n(转) ①平衡常数K＝ ②平衡时A的物质的量浓度：c(A)＝ mol·L－1。 ③平衡时A的转化率：α＝×100%，A、B的转化率之比为α(A)∶α(B)＝∶ ④平衡时A的体积分数：φ(A)＝×100% ⑤平衡时和开始时的压强比：＝ ⑥混合气体的密度：ρ(混)＝ g·L－1 ⑦平衡时混合气体的平均摩尔质量：＝ g·mol－1 ⑧生成物产率＝×100% ⑨在密闭容器中有气体参加的可逆反应，在计算时经常用到阿伏加德罗定律的两个推论 恒温、恒容时：；恒温、恒压时： 延伸：压强