河南省教师原创届新课标高考化学总复习讲义第7章+第2节化学平衡状态及其平衡常数含答案解析.docx

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河南省教师原创届新课标高考化学总复习讲义第7章+第2节化学平衡状态及其平衡常数含答案解析

第二节　化学平衡状态及其平衡常数

[考纲定位]　1.了解化学反应的可逆性。

2.了解化学平衡建立的过程。

3.理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。

知识点一　化学平衡状态

1.可逆反应

2.化学平衡状态

（1）化学平衡状态的建立

对一定条件下的某个可逆反应，在向一定容积的密闭容器中投入一定量反应物时，反应物的浓度最大。

反应开始后，反应物的浓度逐渐减小，生成物的浓度则由零开始逐渐增大。

因此，反应开始时，v（正）最大，v（逆）为0。

随着反应的进行，v（正）逐渐减小，v（逆）逐渐增大。

反应进行到某一时刻，v（正）=v（逆），此时，该可逆反应达到了化学平衡状态。

（2）化学平衡状态及特征

①化学平衡状态是指在一定条件下的可逆反应中，当反应物和生成物中各组分的百分含量保持不变的状态。

②特征

逆:

研究对象是可逆反应。

等:

v（正）=v（逆）≠0（化学平衡的实质）。

动:

动态平衡，反应仍在进行。

定:

平衡后，各组分的浓度保持不变。

变:

条件改变，平衡发生移动。

巩固练习:

1.下列说法是否正确?

（用“√”或“×”填写）

（1）2H2+O2

2H2O和2H2O

2H2↑＋O2↑是可逆反应（　　）

（2）化学反应进行的限度只与化学反应本身有关，与外界条件无关（　　）

（3）当某反应在一定条件下达到反应限度时即达到了化学平衡状态即反应就停止了（　　）

（4）当某反应达到限度时，反应物和生成物的浓度一定相等（　　）

（5）在一定条件下，向密闭容器中充入1molN2和3molH2充分反应，达到平衡时N2、H2、NH3三者共存（　　）

（6）当一个可逆反应达到平衡状态时，正向反应速率和逆向反应速率相等且都等于0（　　）

（7）在相同温度下，在相同容积的密闭容器中分别充入1molN2、3molH2和2molNH3，当反应达平衡时，两平衡状态相同（　　）

【答案】　

（1）×　

（2）×　（3）×　（4）×　（5）√　（6）×　（7）√

知识点二　化学平衡常数

1．概念

在一定温度下，一个可逆反应达到化学平衡状态时，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，用符号K表示。

2．表达式

对于一般的可逆反应mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g），在一定温度下达到平衡时，K＝

。

3．意义

4．影响因素

一个可逆反应的K仅与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。

【小提醒】　

（1）反应物或生成物中有固体和液态水存在时，由于其浓度可看做“常数”而不代入公式。

【巩固练习】

2．下列说法是否正确？

（用“√”或“×”填写）

（1）C（s）＋H2O（g）

CO（g）＋H2（g）的平衡常数表达式为K＝

（　　）

（2）K＝

相对应的化学方程式为H2（g）＋CO2（g）

CO（g）＋H2O（g）（　　）

（3）可以用化学平衡常数定量描述化学反应的限度（　　）

（4）对于N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）达到平衡，在温度不变、容积不变的密闭容器中充入N2，化学平衡常数不变（　　）

（5）化学平衡移动，化学平衡常数一定改变（　　）

（6）一定温度下，2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）的K=50，那么该温度下SO3（g）

SO2（g）＋

O2（g）的K′=

（　　）

【答案】　

（1）×　

（2）×　（3）√　（4）√　（5）×　（6）×

考点一[045]　化学平衡状态的判定

考题引领

下列说法是否正确？

（用“√”或“×”）

1.对A（g）＋B（g）

C（g）＋D（g）反应，压强不随时间而变，说明反应已达平衡状态（　　）

2.对NO2（g）＋SO2（g）

SO3（g）＋NO（g）反应，当每消耗1molSO3的同时生成1molNO2时，说明反应达到平衡状态（　　）

3.平衡状态指的是反应静止了，不再发生反应了（　　）

4.对于N2＋3H2

2NH3反应，v正（N2）=

v逆（NH3）时反应达到平衡（　　）

【答案】　1.×　平衡的建立过程，压强不变，不能作为平衡的标志

2.×　消耗SO3和生成NO2均为逆向，不能说明平衡

3.×　平衡状态是一种动态平衡

4.√

一、绝对标志

二、相对标志

　有气体参加的反应，气体的总压强、气体的总体积、气体的密度、气体的平均相对分子质量、气体的总物质的量等不变时，要认真分析反应特点，确定能否达到平衡标志。

总之当“变量”不变时则已达平衡。

关键提醒　

（1）对于反应前后气体体积不等的反应，当恒温、恒容时，压强不变、气体的平均相对分子质量不变，或恒温、恒压时，体积不变、混合气体的密度不变，说明反应处于平衡状态。

但对于反应前后气体体积相等的反应，上述物理量不变，不能说明反应处于平衡状态。

（2）对于有颜色的物质参加的反应，体系颜色不变，说明反应处于平衡状态。

（3）对于吸热或放热反应，绝热体系的温度不变，说明反应处于平衡状态。

——————[1个示范例]——————

　可逆反应：

2NO2（g）

2NO（g）＋O2（g），在容积固定的密闭容器中，达到平衡状态的标志是（　　）

①单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO2

②单位时间内生成nmolO2的同时生成2nmolNO

③用NO2、NO、O2表示的反应速率的比为2:

2:

1的状态

④混合气体的颜色不再改变的状态

⑤混合气体的密度不再改变的状态

⑥混合气体的压强不再改变的状态

⑦混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态

A．①④⑥⑦　　　　　B．②③⑤⑦

C．①③④⑤　D．①②③④⑤⑥⑦

【解析】　①中单位时间内生成nmolO2必消耗2nmolNO2，而生成2nmolNO2时，必消耗nmolO2，能说明反应达到平衡。

②不能说明。

③中无论达到平衡与否，化学反应速率之比都等于化学计量数之比。

④有色气体的颜色不变，则表示物质的浓度不再变化，说明反应已达到平衡。

⑤体积固定、气体质量反应前后守恒，密度始终不变。

⑥反应前后气体体积不相等，压强不变，意味着各物质的含量不再变化。

⑦该反应反应前后气体体积不相等，由于气体的质量不变，气体的平均相对分子质量不变时，说明气体中各物质的物质的量不变，说明反应达到平衡。

【答案】　A

——————[2个预测练]——————

考向预测1　利用速率判断平衡状态

1.在一定温度下的某容积不变的密闭容器中，建立下列化学平衡:

C（s）＋H2O（g）

CO（g）＋H2（g），不能确定上述可逆反应在一定条件下已达到化学平衡状态的是

A.v（H2O）=v（H2）B.v正（CO）=v逆（H2）

C.生成nmolCO的同时生成nmolH2OD.1molH—H键断裂的同时断裂2molH—O键

答案:

A

解析:

v（H2O）=v（H2）代表一个方向的速率，不能作为平衡状态。

考向预测2　利用某些物理量的不变判定

2.在一定温度下向aL密闭容器中加入1molNO2（g）发生2NO2（g）

N2O4（g），此反应达到平衡的标志是________。

A.v正（NO2）=v逆（N2O4）B.容器的总压强不再随时间而变化

C.容器中气体的颜色不再变化D.NO2、N2O4的分子数之比为2:

1

E.单位时间内生成1molN2O4的同时生成2molNO2F.混合气体的密度不再随时间而变化

G.NO2的浓度不再随时间而变化

答案:

BCEG

解析:

首先明确该反应前后气体的体积不相等。

A项，因为NO2、N2O4的化学计量数不相等，达到平衡时，v正（NO2）≠v逆（N2O4），应v正（NO2）=2v逆（N2O4），A错误；B项，该反应前后气体体积不等，平衡时总压不变可作为平衡的标志；C项，NO2为红棕色，颜色不变，说明c（NO2）不变，说明已达平衡；D项，平衡状态与物质的分子数之比无关，D错误；E项，可以说明v正=v逆；F项，恒容恒质量，密度不变，不可以作为平衡的标志，F错误；G项，c（NO2）不变可以作为平衡的标志。

考点二[046]　化学平衡常数的应用与计算

考题引领

下列说法是否正确？

（用“√”或“×”）

1.（2012·安徽高考）其他条件不变，使用不同催化剂，反应的平衡常数不变（　　）

2.（2011·江苏高考）某反应的平衡常数700℃时K=1.0,800℃时K=0.64，则该反应为吸热反应（　　）

3.（2014·烟台模拟）在一定温度下，N2＋3H2

2NH3和2NH3

N2＋3H2的平衡常数互为倒数（　　）

4.改变外界条件，平衡发生移动，则平衡常数一定改变（　　）

答案:

1.√

2.×　升温K减小，正向为放热反应

3.√

4.×　只有改变温度，平衡发生移动，K才改变

一、理解

1.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=

。

若方程式中的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会发生改变。

2.与温度的关系

一般情况下:

二、应用

1.判断、比较可逆反应进行的程度。

一般来说，一定温度下的一个具体的可逆反应:

K值

正反应进

行的程度

平衡时生

成物浓度

平衡时反应

物的浓度

反应物转化率

越大

越大

越大

越小

越高

越小

越小

越小

越大

越低

2.判断正在进行的可逆反应是否达到平衡或反应进行的方向。

对于可逆反应mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g），若浓度商Qc=

，则将浓度商和平衡常数作比较可判断可逆反应所处的状态。

三、计算

1.计算平衡常数

注意①利用平衡浓度代入计算；②化学反应的化学计量数不要漏掉。

2.利用K计算平衡浓度和转化率。

——————[1个示范例]——————

　已知一氧化碳与水蒸气的反应为:

CO（g）＋H2O（g）

CO2（g）＋H2（g），在427℃时的平衡常数是9.0。

如果反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是0.01mol/L，计算一氧化碳在此反应条件下的转化率________（写出解题步骤）。

答案:

75%

解析:

CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）

c（始）/

mol/L　　0.01　　0.01　0　　0

Δc/

mol/L　　x　　x　　x　　x

c（平）/

mol/L　　（0.01－x）　　（0.01－x）　　x　　x

K=

=9.0

解之:

x=0.0075mol/L，

故:

α（CO）=

×100%=75%。

[备课记录]　

——————[2个预测练]——————

考向预测1　化学平衡常数的意义

3.（2014·安阳模拟）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.平衡时，此反应的平衡常数K与各物质的浓度有如下关系:

K=

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.若平衡时增加A和B的浓度，则平衡常数会减小

解析:

K随温度变化而变化，与反应物浓度无关，与压强催化剂也无关。

答案:

A

考向预测2　化学平衡常数的有关计算

4.在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应:

CO2（g）＋H2（g）

CO（g）＋H2O（g），其化学平衡常数K和温度t的关系如表:

t℃

700

800

830

1000

1200

K

0.6

0.9

1.0

1.7

2.6

回答下列问题:

（1）该反应的化学平衡常数表达式为K=________。

（2）该反应为________反应（填“吸热”或“放热”）。

（3）某温度下，各物质的平衡浓度符合下式:

3c（CO2）·c（H2）=5c（CO）·c（H2O），试判断此时的温度为________。

（4）若830℃时，向容器中充入1molCO、5molH2O，反应达到平衡后，其化学平衡常数K=________1.0（填“大于”、“小于”或“等于”）。

解析:

（1）根据反应方程式CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g）可知，该反应的平衡常数表达式为K=

。

（2）根据已知题干中的表格可知，随着温度的升高，平衡常数逐渐增大，说明正反应为吸热反应。

（3）某温度下，各物质的平衡浓度有如下关系3c（CO2）·c（H2）=5c（CO）·c（H2O），根据平衡常数表达式K=

可知，K=3/5=0.6，平衡常数只与温度有关，温度一定，平衡常数为定值，所以此时对应的温度为700℃。

（4）化学平衡常数只与温度有关，与反应物和生成物的浓度无关，所以只要在830℃条件下，平衡常数的数值都是1.0。

答案:

（1）

（2）吸热

（3）700℃　（4）等于

化学平衡有关计算的“三段式”答题模板

考　题　传　真

答　题　模　板

将0.23molSO2和0.11mol氧气放入容积为1L的密闭容器中，发生反应2SO2＋O22SO3，在一定温度下，反应达到平衡，得到0.12molSO3，则

（1）反应的平衡常数为多少？

（2）平衡时SO2的转化率为多少？

（3）平衡时SO3的体积分数为多少？

如反应:

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VL。

mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）

起始（mol）　　a　　b　　0　　0

变化（mol）　　mx　　nx　　px　　qx

平衡（mol）　　a－mx　　b－nx　　px　　qx

则有:

（1）K=

（2）c平（A）=

。

（3）α（A）平=

×100%，α（A）:

α（B）=

:

。

（4）α（A）=

×100%

（5）

=

（6）v（A）=

答　题　规　范

　　　　　　　　　2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）

　0.23　　　0.11　　　0

　　0.12　　0.06　　0.12

　　0.11　　0.05　　0.12

据此可计算出该温度下的化学平衡常数:

（1）K=

≈23.8L·mol－1；

（2）α（SO2）=

×100%=52.2%

（3）ω（SO3）=

×100%=42.9%

1.（2012上海）一定条件下，在密闭恒容的容器中，发生反应:

3SiCl4（g）＋2N2（g）＋6H2（g）

Si3N4（s）＋12HCl（g）　ΔH<0，能表示该反应达到平衡状态的是________（填字母）。

A.3v逆（N2）=v正（H2）B.v正（HCl）=4v正（SiCl4）

C.混合气体密度保持不变D.c（N2）:

c（H2）:

c（HCl）=1:

3:

6

答案:

AC

解析:

利用化学反应速率之比等于化学方程式计量系数比可知a项叙述表示v正=v逆，表示反应达到平衡态；b项均表示正反应，无论反应是否处于平衡态，都成立；d项表示的浓度关系与是否平衡无关；混合气体密度不变说明溶液中气体质量不变，而平衡移动则气体质量改变，所以c项表示达到平衡态。

2.（2014·兖州市高三摸底考试）下列关于平衡常数的说法正确的是

A.一定温度下的可逆反应，只有达到平衡时才具有平衡常数

B.化学平衡移动时，平衡常数一定改变

C.对于一个确定的反应来说，平衡常数的数值越大，反应限度越大

D.化学平衡常数大的可逆反应，所有反应物的转化率一定大

答案:

C

解析:

本题主要考查难点知识化学平衡常数，意在考查考生的理解能力。

一定温度下，对于已确定的可逆反应，不论其是否达到化学平衡状态，其化学平衡常数都已存在且为定值；如果通过改变反应物浓度引起化学平衡移动，其化学平衡常数不变；平衡常数的大小与反应物的转化率大小无关。

3.（2013·重庆高考）将E和F加入密闭容器中，在一定条件下发生反应:

E（g）＋F（s）

2G（g）。

忽略固体体积，平衡时G的体积分数（%）随温度和压强的变化如下表所示:

压强/MPa体积分数/%温度/℃

1.0

2.0

3.0

810

54.0

a

b

915

c

75.0

d

1000

e

f

83.0

①b＜f

②915℃、2.0MPa时E的转化率为60%

③该反应的ΔS＞0

④K（1000℃）＞K（810℃）

上述①～④中正确的有（　　）

A.4个　　B.3个　　

C.2个　　D.1个

解析:

由表中数据分析得出该反应正向是吸热反应，然后逐项分析。

反应E（g）＋F（s）2G（g）是气体分子数增大的反应，压强增大平衡逆向移动，故b<54.0；由b到83.0%可知转化率是增大的，温度升高，G的体积分数增大，平衡正向移动，故正反应是吸热的，由此可知f>75.0，故b

915℃、2.0MPa时，G的体积分数（物质的量分数）为75.0%，设总的物质的量为4mol，则E为1mol，G为3mol，根据反应E（g）＋F（s）2G（g）可知:

生成3molG，消耗1.5molE，所以E的转化率为

×100%=60%，②正确。

该反应是气体分子数增大的反应，故ΔS>0，③正确。

因为该反应正向吸热，升高温度平衡正向移动，平衡常数增大，故④正确。

答案:

A

4.2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g）是工业制硫酸的主要反应之一。

一定温度下，在甲、乙、丙三个容积均为2L的恒容密闭容器中投入SO2（g）和O2（g），其起始物质的量及SO2的平衡转化率如表所示:

甲

乙

丙

起始物质的量

n（SO2）/mol

0.4

0.8

0.8

n（O2）/mol

0.24

0.24

0.48

SO2的平衡转化率/%

80

α1

α2

下列判断中，正确的是（　　）

A.甲中反应的平衡常数小于乙

B.该温度下，平衡常数值为400

C.平衡时，丙中c（SO3）是甲中的2倍

D.平衡时，甲中O2的转化率大于乙中O2的转化率

答案:

B

解析:

平衡常数只与温度有关，A错；由甲中数据知，平衡时c（SO2）=0.04mol/L，c（O2）=0.04mol/L，c（SO3）=0.16mol/L，根据平衡常数的表达式计算，K=

=400，B正确；由表中数据看出，丙中各物质的物质的量是甲的2倍，由于容积不变，反应物浓度加倍，由方程式系数可知，平衡向右移动。

再次平衡时，丙中c（SO3）大于甲中的2倍，C错；甲与乙对比，c（O2）相等，但是乙增大了c（SO2），故平衡右移，乙中O2的转化率大于甲中O2的转化率，D错。

5.（2012·高考组合题）

（1）（山东高考）一定温度下，现将1molN2O4充入一恒压密闭容器中，反应达到平衡。

若在相同温度下，上述反应改在体积为1L的恒容密闭容器中进行，平衡常数________（填“增大”“不变”或“减小”）。

（2）（浙江高考）对于气相反应，用某组分（B）的平衡压强（pB）代替物质的量浓度（cB）也可表示平衡常数（记作KP），则反应CH4（g）＋H2O（g）CO（g）＋3H2（g）　ΔH=＋206.2kJ/mol的KP=________；随着温度的升高，该平衡常数________（填“增大”、“减小”或“不变”）。

（3）（福建高考）已知反应化学方程式可表示为3Fe3＋＋NH

＋2SO

＋6H2O===NH4Fe3（SO4）2（OH）6↓＋6H＋，过滤后母液的pH=2.0，c（Fe3＋）=amol·L－1，c（NH

）=bmol·L－1，c（SO

）=dmol·L－1，该反应的平衡常数K=________（用含a、b、d的代数式表示）。

答案:

（1）不变　

（2）

　增大

（3）

解析:

（1）平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变。

（2）KP=

，温度升高，平衡向右移动，KP增大。

（3）K=

=

=

6.（选修4P32T2，改编）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c（A）=2.0mol/L、c（B）=2.0mol/L、c（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“＜”）。

答案:

（1）K=

（2）

　（3）＜

解析:

（2）K=

=

=

。

（3）Qc=

=

＞K，反应向逆向进行，故v正＜v逆。