考點13化學平衡常數(shù)

考點13化學平衡常數(shù)【核心考點梳理】一、化學平衡常數(shù) 對于可逆反應：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，在一定溫度下，反應達到平衡后，將各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度代入表示式K＝eq\f(cc(C)?cd(D),ca(A)?cb(B))，得到的結(jié)果是一個定值，稱為該反應的化學平衡常數(shù)。寫出下表中各反應的平衡常數(shù)表達式：化學方程式平衡常數(shù)表達式2NO2(g)N2O4(g)K＝eq\f(c(N2O4),c2(NO2))3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)K＝eq\f(c4(H2),c4(H2O))Br2＋H2OH＋＋Br－＋HBrOK＝eq\f(c(H＋)?c(Br－)?c(HBrO),c(Br2))K值越大，反應進行的程度越大，反應物轉(zhuǎn)化率越大。一般地，K＞105時，認為該反應進行得就基本完全了。 K只受溫度影響，與反應物和生成物的濃度無關。 固體、純液體、水溶液中水的濃度可視為定值，其濃度不列入平衡常數(shù)表達式中。 4.化學平衡常數(shù)表達式與化學方程式的書寫有關。若反應方向改變、化學計量數(shù)等倍擴大或縮小，化學平衡常數(shù)也會改變。 已知兩反應的平衡常數(shù)分別為K1、K2。 ①若兩反應互為逆反應，則K1?K2＝1。 ②若兩反應的反應物和生成物相同，反應1的系數(shù)是反應2的n倍，則K1＝Keq\o\al(n,2)。 ③若兩反應相加，則總反應的平衡常數(shù)K＝K1?K2。 ④若兩反應相減，則總反應的平衡常數(shù)K＝eq\f(K1,K2)。 二、平衡轉(zhuǎn)化率 ：某一反應物的平衡轉(zhuǎn)化率α等于該物質(zhì)在反應中已轉(zhuǎn)化的量(如物質(zhì)的量、物質(zhì)的量濃度等)與該物質(zhì)起始總量的比值。 ：平衡轉(zhuǎn)化率α＝eq\f(該反應物的起始總量－該反應物的平衡量,該反應物的起始總量)×100% 對于反應aA＋bBcC＋dD，反應物A的平衡轉(zhuǎn)化率為α(A)＝eq\f(c0(A)－c(A),c0(A))×100%，式中c0(A)和c(A)分別表示A的初始濃度和A的平衡濃度。 ：反應的平衡轉(zhuǎn)化率能表示在一定溫度和一定起始濃度下反應進行的限度。 4.相關計算——三段式對于反應：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物質(zhì)的量分別為amol、bmol，達到平衡后，A的消耗量為mxmol，容器容積為VL，則有 mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 起始(mol)ab00 變化(mol)mxnxpxqx 平衡(mol)a－mxb－nxpxqx (1)A的轉(zhuǎn)化率α(A)＝eq\f(mx,a)×100%[或等于消耗的質(zhì)量(濃度)與起始質(zhì)量(濃度)之比]，同理可計算α(B)。 (2)α(A)：α(B)＝eq\f(mx,a)：eq\f(nx,b)[若a：b＝m：n，即投料比等于化學計量數(shù)之比，則α(A)＝α(B)]。 (3)A的體積(物質(zhì)的量)分數(shù)φ(A)＝eq\f(a－mx,a＋b＋(p＋q－m－n)x)×100%，同理可計算φ(B)、φ(C)、φ(D)。(4)平衡和起始時的壓強比eq\f(p平,p始)＝eq\f(a＋b＋(p＋q－m－n)x,a＋b)。 (5)混合氣體的密度ρ(混)＝eq\f(a?M(A)＋b?M(B),V)g/L。 (6)平衡時混合氣體的平均摩爾質(zhì)量M＝eq\f(a?M(A)＋b?M(B),a＋b＋(p＋q－m－n)x)g/mol?！镜湫屠}】例1．(2023?河北石家莊第二十一中高二月考)下列關于平衡常數(shù)的說法正確的是() A.在平衡常數(shù)表達式中，反應物濃度用起始濃度，生成物濃度用平衡濃度 B.化學平衡正向移動，則化學平衡常數(shù)一定變大 C.平衡常數(shù)的大小只與溫度有關，而與濃度、壓強、催化劑等無關 [答案]C[解析]在平衡常數(shù)表達式中，反應物濃度和生成物濃度均用平衡濃度，故A錯誤；平衡常數(shù)只與溫度有關，溫度發(fā)生變化時，平衡常數(shù)才會發(fā)生變化，故B錯誤；從平衡常數(shù)的大小可以推斷一個反應進行的程度，不能推斷反應快慢，故D錯誤。故選C。 例2．（2023秋·高二課時練習）已知下列反應的平衡常數(shù)：①S(s)＋O2(g)SO2(g)，K1；②S(s)＋H2(g)H2S(g)K2；則反應H2(g)＋SO2(g)H2S(g)＋O2(g)的平衡常數(shù)是() A.K1－K2 B．K2－K1 C.K2/K1 D．K1/K2 [答案]C[解析]反應①的平衡常數(shù)K1＝eq\f(c(SO2),c(O2))，反應②K2＝eq\f(c(H2S),c(H2))，反應H2(g)＋SO2(g)H2S(g)＋O2(g)的平衡常數(shù)是K＝eq\f(c(H2S)?c(O2),c(H2)?c(SO2))＝K2/K1。故選C。例3．（2023秋·高二課時練習）11.溫度為T時，將NH4HS(s)置于抽成真空的容器中，當NH4HS(s)NH3(g)＋H2S(g)達到平衡時，測得體系的總壓強為6kPa，則該反應的平衡常數(shù)Kp為() A.6(kPa)2B．9(kPa)2C.8(kPa)2D．36(kPa)2 [答案]B[解析]總壓強為6kPa，所以p(NH3)＝p(H2S)＝3kPa。Kp＝eq\f(3kPa×3kPa,1)＝9(kPa)2，故選B。例4．（2023秋·高二課時練習）X、Y、Z三種氣體，取X和Y按1：1的物質(zhì)的量之比混合，放入密閉容器中發(fā)生如下反應：X＋2Y2Z，達到平衡后，測得混合氣體中反應物的總物質(zhì)的量與生成物的總物質(zhì)的量之比為3：2，則Y的轉(zhuǎn)化率最接近于() A.33%B．40%C.50%D．65% [答案]D[解析]假設X和Y物質(zhì)的量為1mol，達到平衡時消耗X物質(zhì)的量為amol，則： X＋2Y2Z 起始/mol110 轉(zhuǎn)化/mola2a2a 平衡/mol1－a1－2a2a 根據(jù)題意有(1－a＋1－2a)：2a＝3：2，a＝eq\f(1,3)，Y的轉(zhuǎn)化率＝eq\f(\f(1,3)×2mol,1mol)×100%≈67%，最接近65%，D項正確。 【必備知識基礎練】1．（2023秋·高二課時練習）在1000K時，已知反應Ni(s)＋H2O(g)NiO(s)＋H2(g)的平衡常數(shù)K=0.0059。當水蒸氣和氫氣的物質(zhì)的量濃度相等時，此反應A．已達平衡狀態(tài)B．未達平衡狀態(tài)，反應正向進行C．未達平衡狀態(tài)，反應逆向進行D．無法確定【答案】C【解析】此時，可知反應未達平衡狀態(tài)，且反應向逆反應方向進行。故選C。2．（2023秋·四川巴中·高二統(tǒng)考期末）在容積不變的密閉容器中進行反應：

，其平衡常數(shù)與溫度的關系如圖所示。下列說法正確的是A．上述反應為吸熱反應 B．a(chǎn)點處C．c點處 D．a(chǎn)、b、c三點中，只有b點處反應達到平衡狀態(tài)【答案】C【解析】A．從圖象可以看出，隨著溫度的升高，K正減小，故正反應為放熱反應，A錯誤；B．a(chǎn)點處于平衡狀態(tài)，其速率之比等于化學計量數(shù)之比，故v(M)正=2v(N)逆，B錯誤；C．化學反應中各物質(zhì)的速率之比等于化學計量數(shù)之比，c點處，v(M)正：v(N)正=2：1，C正確；D．a(chǎn)、b、c三點都處于曲線上，故都達到平衡狀態(tài)，D錯誤；故選C。3．（2023·全國·高二假期作業(yè)）可逆反應，某溫度下的平衡常數(shù)為()，反應熱為。保持溫度不變，將方程式的書寫作如下改變，則和K的相應變化為A．寫成，、K均擴大了一倍B．寫成，擴大了一倍，K保持不變C．寫成，、K變?yōu)樵瓉淼南喾磾?shù)D．寫成，變?yōu)樵瓉淼南喾磾?shù)，K變?yōu)樵瓉淼牡箶?shù)【答案】D【解析】寫成，方程式是原來的2倍，則擴大了一倍，K是原來的平方；寫成，變?yōu)樵瓉淼南喾磾?shù)，K變?yōu)樵瓉淼牡箶?shù)；故D符合題意。綜上所述，答案為D。4．（2023春·上海徐匯·高二上海市第二中學?？茧A段練習）只改變一個影響因素，平衡常數(shù)與化學平衡移動的關系敘述正確的是A．平衡移動，一定變化 B．平衡不移動，可能變化C．變化，平衡一定移動 D．變化，平衡可能不移動【答案】C【解析】A．平衡移動，不一定變化，比如改變反應物濃度，平衡正向移動，但K不變，故A錯誤；B．平衡不移動，可能是催化劑或等體積反應增大壓強或減小壓強，而溫度一定不變，則一定不變，故B錯誤；C．變化，說明溫度一定改變，則平衡一定移動，故C正確；D．變化，說明溫度一定改變，則平衡一定移動，平衡不可能不移動，故D錯誤。綜上所述，答案為C。5．（2023秋·高二課時練習）在淀粉-KI溶液中存在下列平衡：I2(aq)＋I(aq)(aq)。測得不同溫度下該反應的平衡常數(shù)K如表所示：t/℃515253550K1100841689533409下列說法正確的是A．反應I2(aq)＋I(aq)I(aq)的ΔH＞0B．其他條件不變，升高溫度，溶液中c(I)減小C．該反應的平衡常數(shù)表達式為K=D．25℃時，向溶液中加入少量KI固體，平衡常數(shù)K小于689【答案】B【解析】A．溫度升高，平衡常數(shù)減小，該反應是放熱反應，ΔH＜0，Ａ錯誤；B．升高溫度，平衡逆向移動，c()減小，Ｂ正確；C．，C錯誤；D．平衡常數(shù)僅與溫度有關，25℃時，向溶液中加入少量KI固體，平衡正向移動，但平衡常數(shù)不變，仍然是689，Ｄ錯誤；故答案選B。6．（2023秋·黑龍江綏化·高二校考期末）已知：和存在平衡：，在298K時，平衡常數(shù)：。華南理工大學顧成課題組最近開發(fā)一種新材料，通過新材料吸附力高效分離和。獲得相同的吸附量（如）時，需要的時間至少是的2.5倍。下列敘述正確的是A．時，上述平衡常數(shù)K可能保持不變B．達到平衡后增大，則的平衡轉(zhuǎn)化率增大C．相同條件下，上述材料對吸附速率大于D．298K時、、依次為1.0、2.0、2.0，則反應正向進行【答案】D【解析】A．升高溫度，平衡常數(shù)一定會發(fā)生變化，A項錯誤；B．增大濃度，平衡向正反應方向移動，的平衡轉(zhuǎn)化率增大，而的平衡轉(zhuǎn)化率減小，B項錯誤；C．依題意，相同條件下吸附量相等，所用時間越長，則吸附速率越小，上述材料對吸附速率小于，C項錯誤；D．濃度熵，反應正向進行，最終達到平衡，D項正確。故答案為：D。7．（2023秋·高二課時練習）某溫度下，反應2A(g)＋B(g)2C(g)的平衡常數(shù)K1=50，在同一溫度下，反應2C(g)2A(g)＋B(g)的平衡常數(shù)K2為A．2500 B．50 【答案】C【解析】對反應2A(g)＋B(g)2C(g)的平衡常數(shù)，而同一溫度下，反應2C(g)2A(g)＋B(g)的平衡常數(shù)。故選C?！娟P鍵能力提升練】8．（2023秋·北京順義·高二統(tǒng)考期末）在溫度t1和t2下，發(fā)生反應：。僅依據(jù)平衡常數(shù)(K)的變化，不能解釋下列事實的是(代表鹵族元素單質(zhì))化學方程式4334A．B．相同條件下發(fā)生反應，平衡時、、、的轉(zhuǎn)化率逐漸降低C．相同條件下，、、、的穩(wěn)定性逐漸減弱D．、、、與反應的劇烈程度逐漸降低【答案】D【解析】A．正反應方向為放熱反應，則升高溫度平衡逆向移動，平衡常數(shù)K減小，對比同一反應K數(shù)據(jù)可知，K(t1)>K(t2)，則t2>t1，A正確；B．K值越大，反應正向進行的程度越大，轉(zhuǎn)化率越高，則相同條件下發(fā)生反應，平衡時F2、Cl2、Br2、I2的轉(zhuǎn)化率逐漸降低，B正確；C．K值越小，反應的正向程度越小，說明生成物越不穩(wěn)定，越易分解，隨著核電荷數(shù)增大，K值減小，則相同條件下，HF、HCl、HBr、HI的穩(wěn)定性逐漸減弱，C正確；D．反應的劇烈程度與K值大小無關，D錯誤；故選D。9．（2023春·安徽·高二校聯(lián)考競賽）甲醇制備原理如下：反應Ⅰ反應Ⅱ某溫度下，加入一恒壓密閉容器中反應，達到平衡時，氫氣、甲醇和一氧化碳的分壓有如下關系：，下列說法正確的是A．的平衡轉(zhuǎn)化率為B．該溫度下反應Ⅰ的平衡常數(shù)之值為C．該溫度下反應Ⅱ的平衡常數(shù)為D．平衡時，甲醇含量最高【答案】C【解析】根據(jù)題意可知，物質(zhì)的量之比等于壓強之比，有：的n（平）（1xy），H2的n（平）（33xy）解得：，A．的平衡轉(zhuǎn)化率，A錯誤；B．由于方程兩邊系數(shù)不等，在不知道總壓的情況下，該溫度下反應Ⅰ的平衡常數(shù)的值無法計算，B錯誤；C．該溫度下反應Ⅱ的，C正確；D．從方程式或上述數(shù)據(jù)中，均可以得出水的含量最高，D錯誤；故選C。10．（2023春·江蘇南京·高二校聯(lián)考期末）汽車尾氣中的有害氣體可通過如下反應實現(xiàn)轉(zhuǎn)化：2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)。下列說法正確的是A．每轉(zhuǎn)化22.4LNO，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2×6.02×1023B．該反應ΔH<0C．反應的平衡常數(shù)K=D．其他條件相同，使用催化劑，可提高活化分子百分數(shù)，降低反應的焓變【答案】B【解析】A．未指明氣體狀況，不能根據(jù)體積確定其物質(zhì)的量，無法計算電子數(shù)，故A錯誤；B．由反應可知ΔS<0，則ΔH<0反應才能自發(fā)進行，故B正確；C．反應的平衡常數(shù)K=，故C錯誤；D．使用催化劑，可提高活化分子百分數(shù)，但不影響反應的焓變，故D錯誤；故選：B。11．（2023·全國·高二假期作業(yè)）某溫度下氣體反應體系達到化學平衡，平衡常數(shù)K=，下列說法正確的是A．該反應的化學方程式為2E(g)+F(g)A(g)+2B(g)B．降低溫度，正反應速率增大C．該溫度時，v(F)=v(A)則反應達到平衡狀態(tài)D．增大c(A)、c(B)，K增大【答案】A【解析】A．化學平衡常數(shù)是生成物濃度的系數(shù)次方的乘積與反應物濃度系數(shù)次方的乘積的比值，根據(jù)該反應的平衡常數(shù)表達式K=可知，該反應的化學方程式為2E(g)+F(g)A(g)+2B(g)，故A正確；B．降低溫度，活化分子百分數(shù)減小，有效碰撞幾率減小，正逆反應速率都減慢，故B錯誤；C．未說明F、A是正反應速率還是逆反應速率，不能判斷反應是否達到平衡狀態(tài)，反應不一定達到平衡狀態(tài)，故C錯誤；D．平衡常數(shù)只與溫度有關，若溫度不變，c(A)、c(B)，K不變，故D錯誤；選A。12．（2023春·浙江臺州·高二統(tǒng)考期末）中學常見反應2NO(g)+O2(g)2NO2(g)實際由2個基元反應構(gòu)成，反應①：2NO(g)N2O2(g)K1；反應②：N2O2(g)+O2(g)2NO2(g)K2。其反應過程能量變化示意圖如下。溫度升高，NO(g)與O2(g)反應生成NO2(g)的速率會降低。下列說法正確的是A．加入催化劑能提高NO的平衡轉(zhuǎn)化率B．總反應速率由反應①決定C．總反應的平衡常數(shù)K=D．溫度升高，總反應速率降低，可能原因是c(N2O2)減少使反應②速率降低造成【答案】D【解析】A．催化劑只影響反應速率，對平衡無影響，不能改變平衡轉(zhuǎn)化率，故A錯誤；B．由圖可知反應②的活化能較大，則反應②速率較慢，慢反應決定總反應速率快慢，故B錯誤；C．總反應=反應①+反應②，則總反應的平衡常數(shù)K=，故C錯誤；D．由圖像可知上述兩步反應均為放熱反應，則溫度升高會使平衡逆向移動，而反應①為快反應，導致c(N2O2)減少對速率的影響大于溫度對速率的影響，從而使決速步速率降低，則總反應速率降低，故D正確；故選：D。13．（2023秋·高二課時練習）在一定條件下，有下列分子數(shù)之比相同的可逆反應，其平衡常數(shù)K值分別是①H2＋F2?2HFK=1047；

②H2＋Cl2?2HClK=1017；③H2＋Br2?2HBrK=109；④H2＋I2?2HIK=1。比較K值大小，可知各反應的正反應進行的程度由大到小的順序是A．①④③② B．④②③① C．①②③④ D．無法確定【答案】C【解析】化學平衡常數(shù)是可逆反應達到平衡狀態(tài)時各種生成物濃度冪之積與各種反應物濃度冪之積的比。反應的化學平衡常數(shù)越大，表示反應正向進行的程度就越大。根據(jù)化學平衡常數(shù)K的值可知其大小關系為：①＞②＞③＞④，所以反應正向進行的程度大小關系為①＞②＞③＞④，故合理選項是C。14．（2023秋·上海青浦·高二上海市青浦高級中學?？计谀┕I(yè)上可利用CO或CO2來生產(chǎn)燃料甲醇。某研究小組對下列有關甲醇制取的三條化學反應原理進行探究。已知在不同溫度下的化學反應平衡常數(shù)(K1、K2、K3)如表所示：化學反應焓變平衡常數(shù)溫度/℃500700800①2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)△H1K1②H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g)△H2K2③3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H3K3(1)反應②是(填寫“吸熱”或“放熱”)反應，判斷的依據(jù)是。(2)根據(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)。據(jù)此可判斷反應③的△H30(填寫“>”、“<”或“=”)，在(填“較高””或“較低”)溫度下有利于該反應自發(fā)進行。(3)要使反應③在一定條件下建立的平衡正向移動，可采取的措施有(填寫字母)。A．縮小反應容器的容積 B．升高溫度C．使用合適的催化劑 D．從平衡體系中及時分離出CH3OH(4)500℃時，測得反應③在某時刻，CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)濃度都為0.2mol?L1。判斷此時v正v逆(填寫“>”、“<”或“=”)，說明理由。(5)某興趣小組研究反應②的逆反應速率在不同條件下隨時間的變化曲線。開始時升溫，t1時建立平衡，t2時降壓，t3時增加CO濃度，t4時又達到平衡。請在圖中畫出t2至t4的曲線?！敬鸢浮?1)吸熱反應隨著溫度升高，平衡常數(shù)變大(2)K3=K1K2<低溫(3)AD(4)<大于平衡常數(shù)，說明此時該反應向逆向進行，則v正<v逆(5)【解析】（1）反應②隨著溫度升高，平衡常數(shù)變大，說明升溫平衡正向移動，則正反應為吸熱反應。（2）反應③=反應①+反應②，故K3=K1K2。反應③的平衡常數(shù)隨著溫度升高而減小，故為放熱反應。該反應為放熱的，熵減的反應，該反應在低溫下能自發(fā)進行。（3）反應3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)：A.縮小反應容器的容積，等于加壓，平衡正向移動，故A正確；B.該反應為放熱反應，升溫平衡逆向移動，故B錯誤；C.使用合適的催化劑不影響平衡，故C錯誤；D.從平衡體系中及時分離出CH3OH，平衡正向移動，故D正確；故選AD。（4）500℃時，反應③的平衡常數(shù)為2.5，測得在某時刻，CO2(g)、H2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)濃度都為0.2mol?L1，則大于平衡常數(shù)，說明此時該反應向逆向進行，則v正<v逆。（5）反應②是氣體體積不變的吸熱反應，降壓，逆反應速率減小，平衡不變，增加一氧化碳濃度，此時此刻逆反應速率增大，隨著反應進行，速率減小。故圖為?！緦W科素養(yǎng)拔高練】15．（2023春·上海嘉定·高二上海市育才中學校考期末）科學家對汽車尾氣進行無害化處理反應為：2CO+2NO?2CO2+N2。一定條件下，在1L密閉容器中充入2.00molCO和2.00molNO，一段時間后測得CO、CO2濃度隨時間變化如圖1所示，CO的平衡轉(zhuǎn)化率