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

化學(xué)平衡常數(shù)1.化學(xué)平衡常數(shù)及其應(yīng)用1．概念在一定溫度下，當(dāng)一個可逆反應(yīng)達到化學(xué)平衡時，生成物濃度冪之積與反應(yīng)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(yīng)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(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大，正反應(yīng)進行的程度越大。(2)K只受溫度影響，與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無關(guān)。(3)化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù)。4．應(yīng)用(1)判斷可逆反應(yīng)進行的程度。(2)利用化學(xué)平衡常數(shù)，判斷反應(yīng)是否達到平衡或向何方向進行【?？键c】。對于化學(xué)反應(yīng)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(yīng)向正反應(yīng)方向進行；Qc＝K，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；Qc＞K，反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進行。(3)利用K可判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)：若升高溫度，K值增大，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；若升高溫度，K值減小，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)【常考點：圖像分析】。5．平衡常數(shù)的有關(guān)規(guī)律【?？键c：平衡常數(shù)運算】(1)同一個可逆反應(yīng)，平衡常數(shù)的表達式不是唯一的，它與化學(xué)方程式的書寫方式有關(guān)。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(yīng)，正反應(yīng)和逆反應(yīng)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(yīng)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(xué)反應(yīng)：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其化學(xué)平衡常數(shù)K和溫度t的關(guān)系如表所示：t/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6回答下列問題：(1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達式為K＝。(2)該反應(yīng)為(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。(3)某溫度下，各物質(zhì)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(yīng)達到平衡后，其化學(xué)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(xué)反應(yīng)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(yīng)方向”、“向逆反應(yīng)方向”或“不”)移動。2.甲醇是重要的化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)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(guān)化學(xué)反應(yīng)以及在不同溫度下的化學(xué)反應(yīng)平衡常數(shù)如下表所示：化學(xué)反應(yīng)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(yīng)①與②可推導(dǎo)出K1、K2與K3之間的關(guān)系，則K3＝(用K1、K2表示)。(2)反應(yīng)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(guān)系。2.水的離子積常數(shù)Kw（1）純水以及電解質(zhì)水溶液中；H2O?H++OH-或H2O+H2O?H3O＋+OH-表達式KW＝c(OH-)·c(H＋)（2）拓展應(yīng)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(yīng)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(zhì)，Ksp越小，溶解度越??；④Ksp較大的沉淀，易轉(zhuǎn)化為Ksp小的，但反過來，也可以轉(zhuǎn)化。壓強平衡常數(shù)Kp【?？键c】①Kp的含義：在化學(xué)平衡體系中，各氣體物質(zhì)的分壓（物質(zhì)分壓等于總壓強乘以該物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?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(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度；第二步，計算各氣體組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù)；第三步，求出各氣體物質(zhì)的分壓，某氣體的分壓＝氣體總壓強×該氣體的體積分?jǐn)?shù)(或物質(zhì)的量分?jǐn)?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(yīng)器中研究了25℃時N2O5(g)分解反應(yīng)：2N2O5(g)→4NO2(g)＋O2(g)2N2O4(g)其中NO2二聚為N2O4的反應(yīng)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(yīng)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(yīng)的平衡常數(shù)Kp＝________kPa(Kp為以分壓表示的平衡常數(shù)，計算結(jié)果保留1位小數(shù))。[對點訓(xùn)練]一定量的CO2與足量的C在恒壓密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：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?jǐn)?shù)與溫度的關(guān)系如圖所示，回答下列問題：(1)650℃時CO2的平衡轉(zhuǎn)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(zhì)的量分?jǐn)?shù))；該溫度下達平衡后若再充入等物質(zhì)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(zhì)的量分?jǐn)?shù)平衡常數(shù)Kx【?？键c】①Kx的含義：在化學(xué)平衡體系中，用平衡時各氣體物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)（或體積分?jǐn)?shù)）替代平衡濃度，計算的平衡常數(shù)叫物質(zhì)的量分?jǐn)?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(zhì)的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度；第二步，計算各氣體組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?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(biāo)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(zhì)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(yīng)：C2H6(g)=C2H4(g)＋H2(g)ΔH1，相關(guān)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如表所示：①ΔH1＝________kJ·mol－1。②提高該反應(yīng)平衡轉(zhuǎn)化率的方法有________、________。③容器中通入等物質(zhì)的量的乙烷和氫氣，在等壓下(p)發(fā)生上述反應(yīng)，乙烷的平衡轉(zhuǎn)化率為α。反應(yīng)的平衡常數(shù)Kx＝________(用平衡時物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)代替平衡濃度計算)。(2)高溫下，甲烷生成乙烷的反應(yīng)如下：2CH4C2H6＋H2。反應(yīng)在初期階段的速率方程為：r＝k×cCH4，其中k為反應(yīng)速率常數(shù)。①設(shè)反應(yīng)開始時的反應(yīng)速率為r1，甲烷的轉(zhuǎn)化率為α?xí)r的反應(yīng)速率為r2，則r2＝________r1。②對于處于初期階段的該反應(yīng)，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(yīng)溫度，k減小7.標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)Kθ【新考點】在一定溫度下，可逆反應(yīng)達到平衡時，產(chǎn)物濃度計量系數(shù)次方的乘積與反應(yīng)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(zhì)均以各自的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)為參考態(tài)，所得的平衡常數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)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(yīng)時，平衡常數(shù)難以表示。于是，人們提出了標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)。氣相：某一氣相其反應(yīng)物和生成物都是氣體的可逆反應(yīng)，例如：在一定溫度下達到平衡，其標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表示為上式中：pθ=105Pa，為標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)在水溶液中進行：其標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表示為：式中：cθ=1mol·L-1，為標(biāo)準(zhǔn)濃度。各物質(zhì)的平衡濃度與標(biāo)準(zhǔn)濃度的比值為各物質(zhì)平衡時的相對濃度。由于溶質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)是1，其標(biāo)準(zhǔn)常數(shù)表達式中?？蓪θ隱藏起來，將Kθ簡寫。多相：對于多相反應(yīng)，例如Zn(s)+2H+(aq)?H2(g)+Zn2+(aq)，其標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)的表達式中?！揪毩?xí)】2024年上海國際碳中和技術(shù)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?；卮鹣铝袉栴}：Ⅰ.是典型的溫室氣體，Sabatier反應(yīng)可實現(xiàn)轉(zhuǎn)化為甲烷，實現(xiàn)的資源化利用。合成過程中涉及如下反應(yīng)：甲烷化反應(yīng)(主反應(yīng))：①

逆變換反應(yīng)(副反應(yīng))：②

(1)反應(yīng)③

，該反應(yīng)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(yīng)①達到平衡狀態(tài)的是(填字母)。A．?dāng)嗔?mol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(yīng)(初始壓強為0.1MPa)，平衡時各氣體的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度變化的曲線如圖所示。圖中表示的物質(zhì)的量分?jǐn)?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(yīng)逆變換反應(yīng))。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(yīng)的平衡常數(shù)與溫度關(guān)系如下表所示：溫度℃80021.600.1360.13385033.940.0580.06790051.380.0270.036反