化學平衡常數的考查視角

安徽省碭山中學　董　順

化學平衡常數的考查視角

安徽省碭山中學董順

化學平衡常數K能定量地描述可逆反應進行的限度，K值越大，說明平衡體系中生成物所占的比例越大，正向反應進行的程度越大，即該反應進行得越完全；反之，就越不完全。

在一定溫度下，可逆反應無論從正反應開始，還是從逆反應開始，也不管反應物起始濃度大小，最終達到平衡時，各生成物平衡濃度的化學計量數次冪的乘積與各反應物平衡濃度的化學計量數次冪的乘積的比值是個常數，用K表示，這個常數叫化學平衡常數。

在書寫平衡常數表達式時，需注意以下問題：

①在應用平衡常數表達式時，稀溶液中的水分子濃度可不寫。因為稀溶液的密度接近于1 g/mL，水的物質的量濃度為55.6 mol/L。在化學變化過程中，水量的改變對水的濃度變化影響極小，所以水的濃度是一個常數，此常數可歸并到平衡常數中去。對于非水溶液中的反應，溶劑的濃度同樣是常數。

②當反應中有固體物質參加時，分子間的碰撞只能在固體表面進行，固體的物質的量濃度對反應速率和平衡沒有影響，因此，固體的“濃度”看成常數，在平衡常數表達式中，不寫固體的濃度。

③化學平衡常數表達式與化學方程式的書寫方式有關。同一個化學反應，由于書寫的方式不同，各反應物、生成物的化學計量數不同，平衡常數就不同，但是這些平衡常數可以相互換算。

視角一　平衡常數K與化學平衡移動的關系

例1（2014年上海卷）只改變一個影響因素，平衡常數K與化學平衡移動的關系敘述錯誤的是（）。

A.K值不變，平衡可能移動 B.K值變化，平衡一定移動

C.平衡移動，K值可能不變 D.平衡移動，K值一定變化

解析K只受溫度的影響，溫度不變而改變其他條件平衡可能移動，但K不變，故D選項錯誤。

答案D。

視角二　考查K的表達式及K與溫度的關系

例2（2015年全國卷）甲醇既是重要的化工原料，又可作為燃料。利用合成氣（主要成分為CO、CO2和H2）在催化劑的作用下合成甲醇，發(fā)生的主反應為

回答下列問題：

該反應的化學平衡常數K表達式為_____________ _；圖中能正確反映平衡常數K隨溫度變化關系的曲線為_______ _（填曲線標記字母），其判斷理由是_________________。

解析化學平衡常數是在一定條件下，當可逆反應達到平衡狀態(tài)時，生成物平衡濃度化學計量數次冪之積與反應物平衡濃度化學計量數次冪之積的比值，則反應的化學平衡常數K表達式為；由于正反應是放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動，平衡常數減小，因此a正確。

例3對于氣相反應，用某組分（B）的平衡壓強（pB）代替物質的量濃度（cB）也可表示平衡常數（記作Kp），則反應CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）ΔH=+206.2 kJ/mol的Kp=______ _；隨著溫度的升高，該平衡常數_______（填“增大”、“減小”或“不變”）。

視角三　考查相關化學反應K之間的關系

例4（2014年山東卷）研究氮氧化物與懸浮在大氣中海鹽粒子的相互作用時，涉及如下反應：

2NO2（g）+NaCl（s）NaNO3（s）+ClNO（g） ΔH1＜0 （Ⅰ），平衡常數為K1；

2NO（g）+Cl2（g）2ClNO（g）ΔH2＜0 （Ⅱ），平衡常數為K2。

則4NO2（g）+2NaCl（s）2NaNO3（s）+2NO（g）+Cl2（g）的平衡常數K=______ _（用K1、K2表示）。

解析某方程式各物質系數變?yōu)樵瓉淼膎倍，則其平衡常數變?yōu)樵瓉淼膎次方倍；某方程式由另兩個方程式相加得到，則其平衡常數為另兩個方程式平衡常數的乘積；某方程式由另兩個方程式相減得到，則其平衡常數為另兩個方程式平衡常數的商。將題干中已知的兩個方程式做如下處理：（Ⅰ）×2-（Ⅱ）可得4NO2（g）+2NaCl（s）2NaNO3（s）+2NO（g）+Cl2（g），其平衡常數。

視角四　考查K的計算

例5（2015年全國卷）Bodensteins研究了下列反應：

在716 K時，氣體混合物中碘化氫的物質的量分數x（HI）與反應時間t的關系如下表：

t/min　0　20　40　60　80　120 x（HI）　1　0.91　0.85　0.815　0.795　0.784 x（HI）　0　0.60　0.73　0.773　0.780　0.784

根據上述實驗結果，該反應的平衡常數K的計算式為_______。

解析兩組數據分別是從正、逆兩個方向開始反應的數據，按第一組數據計算，設開始加入的HI為a mol，達到平衡時轉化的HI為x mol，則

例6（2015年重慶卷）羰基硫（COS）可作為一種糧食熏蒸劑，能防止某些昆蟲、線蟲和真菌的危害。在恒容密閉容器中，將CO和H2S混合加熱并達到下列平衡：CO（g）+H2S（g）COS（g）+ H2（g）K=0.1，反應前CO物質的量為10 mol，平衡后CO物質的量為8 mol。下列說法正確的是（）。

A.升高溫度，H2S濃度增加，表明該反應是吸熱反應

B.通入CO后，正反應速率逐漸增大

C.反應前H2S的物質的量為7 mol

D.CO的平衡轉化率為80%

解析升高溫度，H2S濃度增加，表明平衡逆向移動，該反應的正反應是放熱反應，A項錯誤。通入CO后，正反應速率應該是立即增大，而不是逐漸增大，B項錯誤。

設該容器的體積為V，則有，解得n=7，C項正確。CO的平衡轉化率=100%=20%，D項錯誤。

答案C

視角五　根據K與Qc的大小關系判斷平衡移動的方向及計算平衡轉化率α

濃度商Qc為任意時刻生成物濃度化學計量數次冪之積與反應物濃度化學計量數次冪之積的比值。某化學反應處于平衡狀態(tài)時，Qc=K，改變條件使Qc≠K，平衡被破壞，反應向正向（或逆向）進行，之后重新建立平衡。

Qc＜K，反應正向進行，平衡正向移動；

Qc=K，反應處于平衡狀態(tài)；

Qc＞K，反應逆向進行，平衡逆向移動。

例7溫度為T時，向2.0 L恒容密閉容器中充入1.0 mol PCl5，反應PCl5（g）PCl3（g）+Cl2（g）經過一段時間后達到平衡。反應過程中測定的部分數據如表所示：

t/s　0　50　150　250　350 n（PCl3）/mol　0　0.16　0.19　0.20　0.20

下列說法正確的是（）。

A.反應在前50 s的平均速率v（PCl3）=0.0032 mol·L-1·s-1

B.保持其他條件不變，升高溫度，平衡時c（PCl3）=0.11 mol·L-1，則反應的ΔH＜0

C.相同溫度下，起始時向容器中充入1.0 mol PCl5、0.20 mol PCl3和0.20 mol Cl2，反應達到平衡前v正＞v逆

D.相同溫度下，起始時向容器中充入2.0 mol PCl3和2.0 mol Cl2，達到平衡時，PCl3的轉化率小于80%

答案C