化學平衡常數(shù)++知識清單 高二上學期化學人教版（2019）選擇性必修1+

化學平衡常數(shù)1.化學平衡常數(shù)及其應用1．概念在一定溫度下，當一個可逆反應達到化學平衡時，生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值是一個常數(shù)，用符號K（或Kc）表示。2．表達式對于反應mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，(固體和純液體的濃度視為常數(shù)，通常不計入平衡常數(shù)表達式中)。3．意義及影響因素(1)K值越大，反應物的轉化率越大，正反應進行的程度越大。(2)K只受溫度影響，與反應物或生成物的濃度變化無關。(3)化學平衡常數(shù)是指某一具體反應的平衡常數(shù)。4．應用(1)判斷可逆反應進行的程度。(2)利用化學平衡常數(shù)，判斷反應是否達到平衡或向何方向進行【?？键c】。對于化學反應aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的任意狀態(tài)（可能平衡，也可能不平衡），濃度商：Qc＜K，反應向正反應方向進行；Qc＝K，反應處于平衡狀態(tài)；Qc＞K，反應向逆反應方向進行。(3)利用K可判斷反應的熱效應：若升高溫度，K值增大，則正反應為吸熱反應；若升高溫度，K值減小，則正反應為放熱反應【常考點：圖像分析】。5．平衡常數(shù)的有關規(guī)律【?？键c：平衡常數(shù)運算】(1)同一個可逆反應，平衡常數(shù)的表達式不是唯一的，它與化學方程式的書寫方式有關。例：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)K12N2(g)+6H2(g)4NH3(g)K2則：K2=K12(2)對于同一個反應，正反應和逆反應的平衡常數(shù)互為倒數(shù)。例：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)K12NH3(g)N2(g)+3H2(g)K2則：K2=1/K1(3)若干方程式相加(減)，總反應的平衡常數(shù)等于分步平衡常數(shù)之積(商)：①2NO(g)+O2(g)2NO2(g)K1②2NO2(g)N2O4(g)K2③2NO(g)+O2(g)N2O4(g)K3③=①+②,則:K3=K1×K2【經(jīng)典例題1】1.在一定體積的密閉容器中，進行如下化學反應：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其化學平衡常數(shù)K和溫度t的關系如表所示：t/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6回答下列問題：(1)該反應的化學平衡常數(shù)表達式為K＝。(2)該反應為(填“吸熱”或“放熱”)反應。(3)某溫度下，各物質的平衡濃度符合下式：3c(CO2)·c(H2)＝5c(CO)·c(H2O)，試判斷此時的溫度為℃。(4)若830℃時，向容器中充入1molCO、5molH2O，反應達到平衡后，其化學平衡常數(shù)K(填“大于”“小于”或“等于”)1.0。(5)830℃時，容器中的化學反應已達到平衡。在其他條件不變的情況下，擴大容器的體積。平衡(填“向正反應方向”、“向逆反應方向”或“不”)移動。2.甲醇是重要的化學工業(yè)基礎原料和清潔液體燃料。工業(yè)上可利用CO或CO2來生產(chǎn)燃料甲醇。已知制備甲醇的有關化學反應以及在不同溫度下的化學反應平衡常數(shù)如下表所示：化學反應平衡常數(shù)溫度/℃500800①2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)K12.50.15②H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)K21.02.50③3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)K3(1)據(jù)反應①與②可推導出K1、K2與K3之間的關系，則K3＝(用K1、K2表示)。(2)反應③的ΔH(填“>”或“＜”)0。2.平衡常數(shù)之種種1.電離平衡常數(shù)Ka或Kb弱酸的電離平衡中，HA?H＋＋A－表達式Ka＝弱堿的電離平衡中，BOH?B＋＋OH－表達式Kb＝①T升高，K增大；電離是吸熱的；②K越大，酸的酸性或堿的堿性相對越強；反之，K越小，酸的酸性或堿的堿性相對越弱。③多元酸的Ka1>>Ka2>>Ka3。主要考查點:(1)直接計算電離平衡常數(shù)、水解平衡常數(shù);(2)由電離平衡常數(shù)、水解平衡常數(shù)推斷弱酸、弱堿的相對強弱或濃度;(3)由Ka、Kb或Kh計算pH;(4)Ka、Kb、Kh、KW之間的定量關系。2.水的離子積常數(shù)Kw（1）純水以及電解質水溶液中；H2O?H++OH-或H2O+H2O?H3O＋+OH-表達式KW＝c(OH-)·c(H＋)（2）拓展應用在液氨、H2O2、乙醇等的自偶電離平衡中。液氨：NH3+NH3?NH4++NH2-K的表達式類似。①T升高，Kw增大；H2O的電離是吸熱的；②c指的是溶液中的總c(H＋)和c(OH-)；③由H2O電離出的c(H＋)＝c(OH-)。常考點:(1)計算溫度高于室溫時的KW;(2)利用KW的大小比較溫度的高低;(3)利用KW=c(H+)·c(OH-)進行c(H+)與c(OH-)的相互換算;(4)溶液pH、水電離的c(H+)或c(OH-)的計算。3.水解平衡常數(shù)Kh弱酸鹽的水解平衡中，A-+H2O?HA+OH-表達式Kh＝弱堿鹽的水解平衡中，NHeq\o\al(＋,4)+H2O?NH3?H2O+H＋表達式Kh＝酸性越弱，或堿性越弱，對應離子的水解常數(shù)就越大(越弱越水解)。4.溶度積常數(shù)Ksp難溶物的沉淀溶解平衡中，MmAn（S）?mMn+（aq）+nAm-（aq）表達式Ksp＝cm(Mn+)·cn(Am－)①T升高，Ksp增大，Ca(OH)2除外；②Qc<Ksp，未飽和，無沉淀；Qc=Ksp，剛好飽和；Qc>Ksp，過飽和，有沉淀；③組成形式相同的物質，Ksp越小，溶解度越小；④Ksp較大的沉淀，易轉化為Ksp小的，但反過來，也可以轉化。壓強平衡常數(shù)Kp【常考點】①Kp的含義：在化學平衡體系中，各氣體物質的分壓（物質分壓等于總壓強乘以該物質的物質的量分數(shù)）替代濃度，計算的平衡常數(shù)叫壓強平衡常數(shù)。②計算技巧：第一步，根據(jù)“三段式”法計算平衡體系中各物質的物質的量或物質的量濃度；第二步，計算各氣體組分的物質的量分數(shù)或體積分數(shù)；第三步，求出各氣體物質的分壓，某氣體的分壓＝氣體總壓強×該氣體的體積分數(shù)(或物質的量分數(shù))；第四步，根據(jù)平衡常數(shù)計算公式代入計算。例如，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，壓強平衡常數(shù)表達式為Kp＝eq\f(p2NH3,pN2·p3H2)?！倔w驗高考】1.(2018·全國卷Ⅰ)F.Daniels等利用測壓法在剛性反應器中研究了25℃時N2O5(g)分解反應：2N2O5(g)→4NO2(g)＋O2(g)2N2O4(g)其中NO2二聚為N2O4的反應可以迅速達到平衡。體系的總壓強p隨時間t的變化如表所示[t＝∞時，N2O5(g)完全分解]：t/min0408016026013001700∞p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.1已知：2N2O5(g)=2N2O4(g)＋O2(g)ΔH＝－4.4kJ·mol－12NO2(g)N2O4(g)ΔH＝－55.3kJ·mol－1(1)若提高反應溫度至35℃，則N2O5(g)完全分解后體系壓強p∞(35℃)________63.1kPa(填“大于”“等于”或“小于”)，原因是_________________________________。(2)25℃時N2O4(g)2NO2(g)反應的平衡常數(shù)Kp＝________kPa(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù)，計算結果保留1位小數(shù))。[對點訓練]一定量的CO2與足量的C在恒壓密閉容器中發(fā)生反應：C(s)＋CO2(g)2CO(g)ΔH＝＋173kJ·mol－1，若壓強為pkPa，平衡時體系中氣體體積分數(shù)與溫度的關系如圖所示，回答下列問題：(1)650℃時CO2的平衡轉化率為________。(2)t1℃時平衡常數(shù)Kp＝__________(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×物質的量分數(shù))；該溫度下達平衡后若再充入等物質的量的CO和CO2氣體，則平衡________(填“正向”“逆向”或“不”)移動，原因是_________________________________________________。物質的量分數(shù)平衡常數(shù)Kx【常考點】①Kx的含義：在化學平衡體系中，用平衡時各氣體物質的物質的量分數(shù)（或體積分數(shù)）替代平衡濃度，計算的平衡常數(shù)叫物質的量分數(shù)平衡常數(shù)。②計算技巧：第一步，根據(jù)“三段式”法計算平衡體系中各物質的物質的量或物質的量濃度；第二步，計算各氣體組分的物質的量分數(shù)或體積分數(shù)；第三步，根據(jù)平衡常數(shù)計算公式代入計算。例如，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，壓強平衡常數(shù)表達式為：【體驗高考】1.(2020·課標全國Ⅱ，28，改編)天然氣的主要成分為CH4，一般還含有C2H6等烴類，是重要的燃料和化工原料。物質C2H6(g)C2H4(g)H2(g)燃燒熱ΔH/(kJ·mol－1)－1

560－1

411－286(1)乙烷在一定條件可發(fā)生如下反應：C2H6(g)=C2H4(g)＋H2(g)ΔH1，相關物質的燃燒熱數(shù)據(jù)如表所示：①ΔH1＝________kJ·mol－1。②提高該反應平衡轉化率的方法有________、________。③容器中通入等物質的量的乙烷和氫氣，在等壓下(p)發(fā)生上述反應，乙烷的平衡轉化率為α。反應的平衡常數(shù)Kx＝________(用平衡時物質的量分數(shù)代替平衡濃度計算)。(2)高溫下，甲烷生成乙烷的反應如下：2CH4C2H6＋H2。反應在初期階段的速率方程為：r＝k×cCH4，其中k為反應速率常數(shù)。①設反應開始時的反應速率為r1，甲烷的轉化率為α時的反應速率為r2，則r2＝________r1。②對于處于初期階段的該反應，下列說法正確的是________(填字母)。A.增加甲烷濃度，r增大 B.增加H2濃度，r增大C.乙烷的生成速率逐漸增大 D.降低反應溫度，k減小7.標準平衡常數(shù)Kθ【新考點】在一定溫度下，可逆反應達到平衡時，產(chǎn)物濃度計量系數(shù)次方的乘積與反應物濃度計量系數(shù)次方的乘積之比為平衡常數(shù)。若在上面的平衡常數(shù)表達式中，若各物質均以各自的標準態(tài)為參考態(tài)，所得的平衡常數(shù)為標準平衡常數(shù)。其由來是因為平衡常數(shù)Kc、Kp、Kx都稱為實驗平衡常數(shù)，使用時有兩方面的困難，一個是Kc的單位是（mol·L-1）Δn，取決于Δn，Kp的單位為PaΔn，只有當Δn=0時，Kc、Kp的量綱為1，使用時容易出現(xiàn)混亂。二是對于涉及固、液、氣三態(tài)的反應時，平衡常數(shù)難以表示。于是，人們提出了標準平衡常數(shù)。氣相：某一氣相其反應物和生成物都是氣體的可逆反應，例如：在一定溫度下達到平衡，其標準平衡常數(shù)表示為上式中：pθ=105Pa，為標準壓力。

各組分氣體的平衡分壓與pθ的比值為各組分氣體平衡時的相對分壓，這樣使得氣體的相對分壓量綱為1，Kθ的量綱也為1。液相：若某可逆反應在水溶液中進行：其標準平衡常數(shù)表示為：式中：cθ=1mol·L-1，為標準濃度。各物質的平衡濃度與標準濃度的比值為各物質平衡時的相對濃度。由于溶質的標準態(tài)是1，其標準常數(shù)表達式中常可將cθ隱藏起來，將Kθ簡寫。多相：對于多相反應，例如Zn(s)+2H+(aq)?H2(g)+Zn2+(aq)，其標準平衡常數(shù)表達式：純液體或純固體其活度為1，因而不出現(xiàn)在標準平衡常數(shù)的表達式中?！揪毩暋?024年上海國際碳中和技術博覽會以“中和科技、碳素未來”為主題，重點聚焦二氧化碳的捕捉、利用與封存(CCUS)等問題。回答下列問題：Ⅰ.是典型的溫室氣體，Sabatier反應可實現(xiàn)轉化為甲烷，實現(xiàn)的資源化利用。合成過程中涉及如下反應：甲烷化反應(主反應)：①

逆變換反應(副反應)：②

(1)反應③

，該反應在(填“高溫”“低溫”或“任何溫度”)下能自發(fā)進行。(2)下列敘述中能說明反應①達到平衡狀態(tài)的是(填字母)。A．斷裂4mol的同時斷裂1mol

B．恒溫恒容條件下，體系壓強不再變化C．恒溫恒容條件下，氣體的密度不再變化

D．E．絕熱恒容條件下，不再變化(3)科研小組按進行投料，下面探究影響選擇性的一些因素。①若在恒容容器中進行反應(初始壓強為0.1MPa)，平衡時各氣體的物質的量分數(shù)隨溫度變化的曲線如圖所示。圖中表示的物質的量分數(shù)隨溫度變化的曲線是(填“曲線1”“曲線2”或“曲線3”)。曲線1和曲線3交叉點處的平衡分壓為MPa(該空忽略副反應逆變換反應)。②積碳會使催化劑的活性降低，從而影響甲烷的選擇性，各積碳反應的平衡常數(shù)與溫度關系如下表所示：溫度℃80021.600.1360.13385033.940.0580.06790051.380.0270.036反