2022年高考化学一轮复习讲义第7章第35讲　化学平衡常数及转化率的计算 (含解析)

这是一份2022年高考化学一轮复习讲义第7章第35讲　化学平衡常数及转化率的计算 (含解析)，共30页。试卷主要包含了了解化学平衡常数的含义，8、0，5、0，6 D．10，5,x－y＝1，0 ml O2，p2为7，0 MPa，p3＝0等内容，欢迎下载使用。
第35讲　化学平衡常数及转化率的计算
复习目标　1.了解化学平衡常数(K)的含义。2.能利用化学平衡常数进行相关计算。3.能正确计算化学反应的转化率(α)。
考点一　化学平衡常数的概念及应用

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，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)，当在一定温度下达到平衡时，K＝(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入化学平衡常数表达式中)。
3．意义及影响因素
(1)K值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。
(2)K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。
(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。
4．应用
(1)判断可逆反应进行的程度。
(2)判断反应是否达到平衡或向何方向进行。
对于化学反应aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)的任意状态，浓度商：Q＝。
Q＜K，反应向正反应方向进行；
Q＝K，反应处于平衡状态；
Q＞K，反应向逆反应方向进行。
(3)判断可逆反应的热效应


(1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度(×)
错因：平衡常数表达式中，必须是各物质的平衡浓度。
(2)增大反应物的浓度，平衡正向移动，化学平衡常数增大(×)
错因：平衡常数只与温度有关。
(3)对某一可逆反应，升高温度则化学平衡常数一定变大(×)
错因：升温，对于吸热反应，平衡常数增大，对于放热反应，平衡常数减小。
(4)一个可逆反应的正反应K正与逆反应K逆相等(×)
错因：它们互为倒数关系。
(5)平衡常数发生变化，化学平衡不一定发生移动(×)
错因：平衡常数发生改变，温度一定改变，所以化学平衡一定发生移动。

1．书写下列化学反应的平衡常数表达式。
(1)Cl2＋H2OHCl＋HClO
(2)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)
(3)CH3COOH＋C2H5OHCH3COOC2H5＋H2O
(4)CO＋H2OHCO＋OH－
(5)CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)
答案　(1)K＝
(2)K＝
(3)K＝
(4)K＝
(5)K＝c(CO2)
2．一定温度下，分析下列三个反应的平衡常数的关系
①N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　K1
②N2(g)＋H2(g)NH3(g)　K2
③2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)　K3
(1)K1和K2，K1＝K。
(2)K1和K3，K1＝。
3．在一定温度下，已知以下三个反应的平衡常数：
反应①：CO(g)＋CuO(s)CO2(g)＋Cu(s)　K1
反应②：H2(g)＋CuO(s)Cu(s)＋H2O(g)　K2
反应③：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　K3
K3与K1、K2的关系是K3＝_____________________________。
答案　
解析　K3＝，K2＝，结合K1＝，可知K3＝。

题组一　平衡常数及影响因素
1．对于反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　ΔH>0，下列有关说法正确的是(　　)
A．平衡常数表达式为K＝
B．恒温条件下压缩容器的体积，平衡不移动，平衡常数K不发生变化
C．升高体系温度，平衡常数K减小
D．恒温恒压条件下，通入氦气，平衡正向移动，平衡常数K不发生变化
答案　D
解析　固态物质浓度为“常数”，视为“1”，不需写入平衡常数表达式，A项错误；增大压强，平衡逆向移动，B项错误；升温，该反应正向进行，K增大，C项错误；恒压条件下，通入氦气，平衡向气体体积增大的方向移动，即平衡正向移动，K只与温度有关，温度不变，K不发生变化，D项正确。
2．(2020·西安市铁一中学质检)O3是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优点。O3可溶于水，在水中易分解，产生的[O]为游离氧原子，有很强的杀菌消毒能力。常温常压下发生的反应如下：
反应①　O3O2＋[O]　ΔH>0　平衡常数为K1；
反应②　[O]＋O32O2　ΔH”“＝”或“
解析　解题步骤及过程：
步骤1　代入特殊值：
平衡时v正＝v逆，即
k正·c(CH4)·c(H2O)＝k逆·c(CO)·c3(H2)；
步骤2　适当变式求平衡常数，
K1＝＝；k正＝k逆，K1＝1
步骤3　求其他
K2＝＝；k正＝1.5k逆，K2＝1.5；
1．5>1，平衡正向移动，升高温度平衡向吸热方向移动；则T2>T1。

1．N2O4与NO2之间存在反应N2O4(g)2NO2(g)。将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中，在一定条件下，该反应N2O4、NO2的消耗速率与自身压强间存在关系：v(N2O4)＝k1·p(N2O4)，v(NO2)＝k2·p2(NO2)，其中k1、k2是与反应温度有关的常数。则一定温度下，k1、k2与平衡常数Kp的关系是k1＝________。
答案　Kpk2
解析　Kp＝，平衡时NO2、N2O4的消耗速率之比为v(NO2)∶v(N2O4)＝k2p2(NO2)∶k1p(N2O4)＝2∶1。
2．利用NH3的还原性可以消除氮氧化物的污染，其中除去NO的主要反应如下：
4NH3(g)＋6NO(g)5N2(g)＋6H2O(l)　ΔH＜0
已知该反应速率v正＝k正·c4(NH3)·c6 (NO)，v逆＝k逆·cx(N2)·cy(H2O) (k正、k逆分别是正、逆反应速率常数)，该反应的平衡常数K＝，则x＝________，y＝________。
答案　5　0
解析　当反应达到平衡时有v正＝v逆，即k正·c4(NH3)·c6 (NO)＝k逆·cx(N2)·cy(H2O)，变换可得＝，该反应的平衡常数K＝，平衡状态下K＝，所以x＝5，y＝0。
3．苯乙烯是一种重要的化工原料，可采用乙苯催化脱氢法制备，反应如下：
(g)＋H2(g)　ΔH＝＋17.6 kJ·mol－1
实际生产中往刚性容器中同时通入乙苯和水蒸气，测得容器总压和乙苯转化率随时间变化结果如图所示。

(1)平衡时，p(H2O)＝________kPa，平衡常数Kp＝________kPa(Kp为以分压表示的平衡常数)。
(2)反应速率v＝v正－v逆＝k正·p(乙苯)－k逆·p(苯乙烯)·p(氢气)，k正、k逆分别为正、逆反应速率常数。计算a处的＝____。
答案　(1)80　45　(2)2.5
4.已知在一定温度下的可逆反应N2O4(g)2NO2(g)中，v正＝k正·c(N2O4)，v逆＝k逆·c2(NO2)(k正、k逆只是温度的函数)。若该温度下的平衡常数K＝10，则k正＝______k逆。升高温度，k正增大的倍数______(填“大于”“小于”或“等于”)k逆增大的倍数。
答案　10　大于
解析　当反应达到平衡时，v正＝v逆，即k正·c(N2O4)＝k逆·c2(NO2)，k正＝＝k逆·K＝10k逆；该反应是吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，k正增大的倍数大于k逆增大的倍数。
5．研究表明，反应2H2(g)＋2NO(g)N2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－664.1 kJ·mol－1中，正反应速率为v正＝k正·c2(NO)·c2(H2)，其中k正为速率常数，此处只与温度有关。当t＝t1时，v正＝v1，若此刻保持温度不变，将c(NO)增大到原来的2倍，c(H2)减少为原来的，v正＝v2。则有v1________(填“＞”“＜”或“＝”)v2。
答案　＝
解析　根据v正＝k正·c2(NO)·c2(H2)，当c(NO)增大到原来的2倍，c(H2)减少为原来的时，v1与v2大小相等。
6．2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应历程如下：
反应Ⅰ：2NO(g)N2O2(g)(快)　ΔH1CO2
D．以上说法都不正确
答案　C
解析　K1的表达式应为K1＝；常温下，水分解生成O2，是H2和O2化合生成H2O的逆反应，因此其平衡常数的数值应为K2的倒数，数值为5×10－82；由于三个反应都在常温下进行，根据K值的大小可以得出三种化合物分解放出O2的倾向由大到小的顺序为NO>H2O>CO2。
10．大气固氮(闪电时N2转化为NO)和工业固氮(合成氨)是固氮的重要形式，下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分K值：

N2＋O22NO
N2＋3H22NH3
温度
25 ℃
2 000 ℃
25 ℃
400 ℃
K
3.84×10－31
0.1
5×108
1.88×104

下列说法正确的是(　　)
A．在常温下，工业固氮非常容易进行
B．人类可以通过大规模模拟大气固氮利用氮资源
C．大气固氮与工业固氮的K值受温度和压强等的影响较大
D．大气固氮是吸热反应，工业固氮是放热反应
答案　D
解析　仅从平衡角度分析，常温下工业固氮能够获得更高的平衡转化率，但是常温下工业固氮反应速率太低，所以工业固氮往往在高温、高压催化剂的条件下进行，A项错误；分析表格中不同温度下的平衡常数可知，大气固氮反应的平衡常数很小，难以获得较高的转化率，因此不适合实现大规模固氮，B项错误；平衡常数是只和温度有关的常数，C项错误；对于大气固氮反应，温度越高，K越大，所以为吸热反应；对于工业固氮反应，温度越高，K越小，所以为放热反应，D项正确。
11．(2017·江苏，15改编)温度为T1时，在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中仅发生反应：2NO2(g)2NO(g)＋O2(g)(正反应吸热)。实验测得v正＝v(NO2)消耗＝k正·c2(NO2)，v逆＝v(NO)消耗＝2v(O2)消耗＝k逆·c2(NO)·c(O2)，k正、k逆为速率常数，受温度影响。下列说法正确的是(　　)
容器
编号
物质的起始浓度/(mol·L－1)
物质的平衡浓度/(mol·L－1)
c(NO2)
c(NO)
c(O2)
c(O2)
Ⅰ
0.6
0
0
0.2
Ⅱ
0.3
0.5
0.2

Ⅲ
0
0.5
0.35


A.达平衡时，容器Ⅰ与容器Ⅱ中的总压强之比为4∶5
B．达平衡时，容器Ⅱ中比容器Ⅰ中的大
C．达平衡时，容器Ⅲ中NO的体积分数小于50%
D．当温度改变为T2时，若k正＝k逆，则T2