化学平衡常数、反应进行方向(9页).doc

-化学平衡常数、反应进行方向-第 9 页化学平衡常数、化学反应进行的方向一、化学平衡常数1.定义：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，这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数），用K表示。2.对于一般的可逆反应 m A (g)n B(g) p C(g)q D(g)，在一定温度下：3.注意： 化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。 反应物或生成物中有固体或纯液体存在时，由于其浓度可看做“1”而不代入公式。 化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变。 4.化学平衡常数的应用 K值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，它的正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物的转化率越大，反之亦然。 若用任意状态的浓度幂之积的比值（称为浓度商，用Q c表示），与K比较，可判断可逆反应是否达到平衡状态和反应进行的方向。 Q c < K ，反应向正反应方向进行 Q c = K ，反应达到平衡状态 Q c > K ， 反应向逆反应方向进行 利用K可判断反应的热效应 若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应； 若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。 计算转化率依据起始浓度（或平衡浓度）和平衡常数可以计算平衡浓度（或起始浓度），从而计算反应物的转化率。1、已知反应：CO(g)CuO(s) CO2(g)Cu(s)和反应：H2(g)CuO(s)Cu(s)H2O(g)在相同的某温度下的平衡常数分别为K1和K2，该温度下反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)的平衡常数为K。则下列说法正确的是()A反应的平衡常数K1B反应的平衡常数KC对于反应，恒容时，温度升高，H2浓度减小，则该反应的焓变为正值D对于反应，恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小答案B解析在书写平衡常数表达式时，纯固体不能表示在平衡常数表达式中，A错误；由于反应反应反应，因此平衡常数K，B正确；反应中，温度升高，H2浓度减小，则平衡左移，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，因此H<0，C错误；对于反应，在恒温恒容下，增大压强，如充入惰性气体，则平衡不移动，H2的浓度不变，D错误。2、已知可逆反应：M(g)N(g) P(g)Q(g)H>0，请回答下列问题：(1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为c(M)1 mol·L1，c(N)2.4 mol·L1；达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的转化率为_；(2)若反应温度升高，M的转化率_(填“增大”、“减小”或“不变”)；(3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为c(M)4 mol·L1，c(N)a mol·L1；达到平衡后，c(P)2 mol·L1，a_；(4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为c(M)c(N)b mol·L1，达到平衡后，M的转化率为_。答案(1)25%(2)增大(3)6(4)41%解析(1)M(g)N(g)P(g)Q(g)始态mol·L1 1 2.4 0 0变化量mol·L1 1×60% 1×60%因此N的转化率为×100%25%。(2)由于该反应的H>0，即该反应为吸热反应，因此升高温度，平衡右移，M的转化率增大。(3)根据(1)可求出各平衡浓度：c(M)0.4 mol·L1c(N)1.8 mol·L1c(P)0.6 mol·L1c(Q)0.6 mol·L1因此化学平衡常数K由于温度不变，因此K不变，达到平衡后c(P)2 mol·L1c(Q)2 mol·L1c(M)2 mol·L1c(N)(a2)mol·L1K解得a6。(4)设M的转化率为x，则达到平衡后各物质的平衡浓度分别为c(M)b(1x)mol·L1c(N)b(1x)mol·L1c(P)bx mol·L1c(Q)bx mol·L1K解得x41%。3、在体积为1 L的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，化学平衡常数K与温度T的关系如下表：T/7008008501 0001 200K0.60.91.01.72.6回答下列问题：(1)升高温度，化学平衡向_(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。(2)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_。Ac(CO2)c(CO)BK不变C容器中的压强不变Dv正(H2)v正(CO2)Ec(H2)保持不变(3)若某温度下，平衡浓度符合下列关系：c(CO2)·c(H2)c(CO)·c(H2O)，此时的温度为_；在此温度下，若该容器中含有1 mol CO2、1.2 mol H2、0.75 mol CO、1.5 mol H2O，则此时反应所处的状态为_(填“向正反应方向进行中”、“向逆反应方向进行中”或“平衡状态”)。答案(1)正反应(2)E(3)850 向正反应方向进行中解析(1)由表格数据可得，随着温度升高，平衡常数增大，说明化学平衡向正反应方向移动；(2)A项，达到平衡时c(CO2)不一定等于c(CO)，反之相等时也不一定处于平衡状态；B项，温度不变K不变，不正确；C项，此反应不论是否平衡，压强均不改变，故不正确；D项，v正(CO2)与v正(H2)表示的反应方向一致，故不能判断是否达到平衡；E项，达到平衡时，各种反应物、生成物的浓度保持不变。(3)由c(CO2)·c(H2)c(CO)·c(H2O)，则计算出K1.0，即此时温度为850 ，此温度下0.94<1.0，故反应向正反应方向进行中。二、化学平衡计算的一般思路和方法化学平衡的计算一般涉及各组分的物质的量、浓度、转化率、百分含量、气体混合物的密度、平均摩尔质量、压强等，通常的思路是写出平衡式，列出相关量（起始量、变化量、平衡量），确定各量之间的关系，列出比例式或等式或依据平衡常数求解，这种思路和方法通常称为“列三行法”。如以下反应：mA（g）+ nB（g）pC（g）+ qD（g），令A、B起始物质的量（mol）分别为a、b，达到平衡后，A的消耗量为mx，容器的容积为V L。mA（g）+ nB（g）pC（g）+ qD（g） 起始n a b 0 0 变化n mx nx px qx 平衡n amx bnx px qx则有：2. 对于反应物：n（平）= n（始） n（变） 对于生成物：n（平）= n（始） n（变）3. c（A）平=4. A的转化率（等于消耗的物质的量与起始的物质的量之比）。5.A的体积分数：6.7.（V不变则不变）8.1、一定条件下，对于可逆反应X(g)3Y(g) 2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1 mol·L1、0.3mol·L1、0.08 mol·L1，则下列判断正确的是（ D ）Ac1c231B平衡时，Y和Z的生成速率之比为23CX、Y的转化率不相等Dc1的取值范围为0 mol·L1<c1<0.14 mol·L12、在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)H2(g) CO(g)H2O(g)，其化学平衡常数K和温度T的关系如下表：回答下列问题：（1）该反应为_反应(填“吸热”“放热”)（2）能判断该反应是否已达化学平衡状态的依据是_a容器中压强不变b混合气体中c(CO)不变cv正(H2)v逆(H2O)dc(CO2)c(CO)（3）某温度下，在2 L的密闭容器中，加入1 mol CO2和1 mol H2充分反应达平衡时，CO平衡浓度为0.25 mol/L，试判断此时的温度为_.（4）若在（3）所处的温度下，在1 L的密闭容器中，加入2 mol CO2和3 mol H2充分反应达平衡时，H2的物质的量为_a等于1.0 molb大于1.0 molc大于0.5 mol d无法确定/33、在体积恒定的密闭容器中，一定量的SO2与1.100 mol O2在催化剂作用下加热到600 发生反应：2SO2O22SO3；H<0。当气体的物质的量减少0.315 mol时反应达到平衡，在相同温度下测得气体压强为反应前的82.5%。下列有关叙述正确的是（ D ）A当SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等时反应达到平衡B降低温度，正反应速率减小程度比逆反应速率减小程度大C将平衡混合气体通入过量BaCl2溶液中，得到沉淀的质量为161.980 gD达到平衡时，SO2的转化率为90%4、某温度下，在一个2 L的密闭容器中加入4 mol A和2 mol B进行如下反应：3A(g)2B(g) 4C(s)D(g)，反应2 min后达到平衡，测得生成1.6 mol C，下列说法正确的是（ B ）A前2 min D的平均反应速率为0.2 mol·L1·min1B此时，B的平衡转化率是40%C增大该体系的压强，平衡不移动，化学平衡常数不变D增加B，平衡向右移动，B的平衡转化率增大三、外界条件对平衡转化率的影响1.温度对平衡转化率的影响（1）正反应为吸热反应时，升高温度，反应物的平衡转化率增大；降低温度，平衡转化率减小。（2）正反应为放热反应时，升高温度，反应物的平衡转化率减小；降低温度，平衡转化率增大。 2.压强对平衡转化率的影响（改变压强的方式为改变体积）（1）反应式中气态反应物的系数之和等于气态生成物的系数之和时，改变压强，反应物的平衡转化率不变。（2）反应式中气态反应物的系数之和大于气态生成物的系数之和时，增大压强，反应物的平衡转化率都增大；减小压强，反应物的平衡转化率都减小。（3）反应式中气态反应物的系数之和小于气态生成物的系数之和时，增大压强，反应物的平衡转化率都减小；减小压强，反应物的平衡转化率都增大。 3.改变反应物的量对平衡转化率的影响（1）反应物只有一种 反应类型：aA（g）bB（g）cC（g） 根据勒夏特列原理，增加A的量： 若a=b+c，A的转化率不变； 若ab+c，A的转化率增大； 若ab+c，A的转化率减小；（2）多种反应物 反应类型：aA（g）+bB（g）cC（g）+ dD（g） 若只增加A的量，平衡正向移动，B的转化率增大，而A的转化率减小；若按比例增加反应物A和B的量，反应物的转化率与化学方程式中气态物质的系数有关：若a+b=c+d，则A、B的转化率均不变；若a+bc+d，则A、B的转化率均增大；若a+bc+d，则A、B的转化率均减小。1、已知2SO2 (g) + O2 (g) 2SO3 (g)；H 197 kJ·mol1。向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体：(甲) 2 mol SO2和1 mol O2；(乙) 1 mol SO2和0.5 mol O2 ；(丙) 2 mol SO3 。恒温、恒容下反应达平衡时，下列关系一定正确的是（p143，王，例15）A.容器内压强P：P甲P丙 > 2P乙 B.SO3的质量m：m甲m丙 > 2m乙C.c(SO2)与c(O2)之比k：k甲k丙 > k乙D.反应放出或吸收热量的数值Q：Q甲G丙 > 2Q乙四、化学反应进行的方向1自发过程(1)含义在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。(2)特点体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。2自发反应在一定条件下无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。3判断化学反应方向的依据(1)焓变与反应方向研究表明，对于化学反应而言，绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。可见，反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。(2)熵变与反应方向研究表明，除了热效应外，决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的混乱度。大多数自发反应有趋向于体系混乱度增大的倾向。熵和熵变的含义a熵的含义熵是衡量一个体系混乱度的物理量。用符号S表示。同一条件下，不同物质有不同的熵值，同一物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S(g)>S(l)>S(s)。b熵变的含义熵变是反应前后体系熵的变化，用S表示，化学反应的S越大，越有利于反应自发进行。(3)综合判断反应方向的依据HTS<0，反应能自发进行。HTS0，反应达到平衡状态。HTS>0，反应不能自发进行。1、实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解正确的是()A所有的放热反应都是自发进行的B所有的自发反应都是放热的C焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素D焓变是决定反应是否具有自发性的唯一判据答案C2、下列反应中，熵显著增加的反应是()ACO(g)2H2(g)=CH3OH(g)BCaCO32HCl=CaCl2H2OCO2CC(s)O2(g)=CO2(g)D2Hg(l)O2(g)=2HgO(s)答案B解析反应中若生成气体或气体的量增加，都会使混乱度增加，熵增加。3、下列组合中在任何温度下反应均能自发进行的是()AH>0，S>0 BH<0，S<0CH>0，S<0 DH<0，S>0答案D4、试判断用于汽车净化的一个反应2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)在298 K、100 kPa下能否自发进行？已知：在298 K、100 kPa下该反应的H113.0 kJ·mol1，S145.3 J·mol1·K1。答案可以自发进行。解析HTS113.0 kJ·mol1298 K×(145.3 J·mol1·K1)×10369.7 kJ·mol1<0，可以自发进行。