化学平衡常数及其计算.doc
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1、考纲要求1.了解化学平衡常数(K)的含义。2.能利用化学平衡常数进展相关计算。考点一化学平衡常数1概念在一定温度下,当一个可逆反响到达化学平衡时,生成物浓度幂之积与反响物浓度幂之积的比值是一个常数,用符号K表示。2表达式对于反响mA(g)nB(g)pC(g)qD(g),K(固体和纯液体的浓度视为常数,通常不计入平衡常数表达式中)。3意义及影响因素(1)K值越大,反响物的转化率越大,正反响进展的程度越大。(2)K只受温度影响,与反响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响的平衡常数。4应用(1)判断可逆反响进展的程度。(2)利用化学平衡常数,判断反响是否到达平衡或向何方向进展
2、。对于化学反响aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)的任意状态,浓度商:Qc。QK,反响向正反响方向进展;QK,反响处于平衡状态;QK,反响向逆反响方向进展。(3)利用K可判断反响的热效应:假设升高温度,K值增大,那么正反响为吸热反响;假设升高温度,K值减小,那么正反响为放热反响。深度思考1正误判断,正确的打“,错误的打“(1)平衡常数表达式中,可以是物质的任一浓度()(2)催化剂能改变化学反响速率,也能改变平衡常数()(3)平衡常数发生变化,化学平衡不一定发生移动()(4)化学平衡发生移动,平衡常数不一定发生变化()(5)平衡常数和转化率都能表达可逆反响进展的程度()(6)化学平衡常数只受
3、温度的影响,温度升高,化学平衡常数的变化取决于该反响的反响热()2书写以下化学平衡的平衡常数表达式。(1)Cl2H2OHClHClO(2)C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)(3)CH3COOHC2H5OHCH3COOC2H5H2O(4)COH2OHCOOH(5)CaCO3(s)CaO(s)CO2(g)3一定温度下,分析以下三个反响的平衡常数的关系N2(g)3H2(g)2NH3(g)K1N2(g)H2(g)NH3(g)K22NH3(g)N2(g)3H2(g)K3(1)K1和K2,K1K。(2)K1和K3,K1。题组一平衡常数的含义1研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如下反
4、响:2NO2(g)NaCl(s)NaNO3(s)ClNO(g)K12NO(g)Cl2(g)2ClNO(g)K2那么4NO2(g)2NaCl(s)2NaNO3(s)2NO(g)Cl2(g)的平衡常数K (用K1、K2表示)。2在一定体积的密闭容器中,进展如下化学反响:CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如表所示:t/7008008301 0001 200K答复以下问题:(1)该反响的化学平衡常数表达式为K 。(2)该反响为 (填“吸热或“放热)反响。(3)某温度下,各物质的平衡浓度符合下式:3c(CO2)c(H2)5c(CO)c(H2O),试判断此时的温度
5、为 。(4)假设830 时,向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O,反响到达平衡后,其化学平衡常数K (填“大于“小于或“等于)1.0。(5)830 时,容器中的化学反响已到达平衡。在其他条件不变的情况下,扩大容器的体积。平衡 (填“向正反响方向、“向逆反响方向或“不)移动。题组二化学平衡常数的应用3甲醇是重要的化学工业根底原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。制备甲醇的有关化学反响以及在不同温度下的化学反响平衡常数如下表所示:化学反响平衡常数温度/5008002H2(g)CO(g)CH3OH(g)K1H2(g)CO2(g)H2O(g)CO(g)K23H2(g)
6、CO2(g)CH3OH(g)H2O(g)K3(1)据反响与可推导出K1、K2与K3之间的关系,那么K3 (用K1、K2表示)。(2)反响的H (填“或“)0。4在一个体积为2 L的真空密闭容器中参加0.5 mol CaCO3,发生反响CaCO3(s)CaO (s)CO2(g),测得二氧化碳的物质的量浓度随温度的变化关系如以下图所示,图中A表示CO2的平衡浓度与温度的关系曲线,B表示不同温度下反响经过一样时间时CO2的物质的量浓度的变化曲线。请按要求答复以下问题:(1)该反响正反响为 (填“吸或“放)热反响,温度为T5 时,该反响耗时40 s到达平衡,那么T5时,该反响的平衡常数数值为 。(2)
7、如果该反响的平衡常数K值变大,该反响 (选填字母)。a一定向逆反响方向移动b在平衡移动时正反响速率先增大后减小c一定向正反响方向移动d在平衡移动时逆反响速率先减小后增大(3)请说明随温度的升高,曲线B向曲线A逼近的原因: 。(4)保持温度、体积不变,充入CO2气体,那么CaCO3的质量 ,CaO的质量 ,CO2的浓度 (填“增大,“减小或“不变)。(5)在T5下,维持温度和容器体积不变,向上述平衡体系中再充入0.5 mol N2,那么最后平衡时容器中的CaCO3的质量为 g。1一个模式“三段式如mA(g)nB(g)pC(g)qD(g),令A、B起始物质的量浓度分别为a molL1、b molL
8、1,到达平衡后消耗A的物质的量浓度为mx molL1。mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)c始/(molL1) a b 0 0c转/(molL1) mx nx px qxc平/(molL1) amx bnx px qxK。2明确三个量的关系(1)三个量:即起始量、变化量、平衡量。(2)关系对于同一反响物,起始量变化量平衡量。对于同一生成物,起始量变化量平衡量。各转化量之比等于各反响物的化学计量数之比。3掌握四个公式(1)反响物的转化率100%100%。(2)生成物的产率:实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲,转化率越大,原料利用率越高,产率越大。产率100%。(3)混合物组分的
9、百分含量100%。(4)某组分的体积分数。题组一平衡常数与转化率的关系1羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂,能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中,将CO和H2S混合加热并到达以下平衡:CO(g)H2S(g)COS(g)H2(g)K反响前CO物质的量为10 mol,平衡后CO物质的量为8 mol。以下说法正确的选项是()A升高温度,H2S浓度增加,说明该反响是吸热反响B通入CO后,正反响速率逐渐增大C反响前H2S物质的量为7 molDCO的平衡转化率为80%2可逆反响:M(g)N(g)P(g)Q(g)H0,请答复以下问题:(1)在某温度下,反响物的起始浓度分别为c(M)1 mol
10、L1,c(N)2.4 molL1;到达平衡后,M的转化率为60%,此时N的转化率为 。(2)假设反响温度升高,M的转化率 (填“增大、“减小或“不变)。(3)假设反响温度不变,反响物的起始浓度分别为c(M)4 molL1,c(N)a molL1;到达平衡后,c(P)2 molL1,a 。(4)假设反响温度不变,反响物的起始浓度为c(M)c(N)b molL1,到达平衡后,M的转化率为 。题组二速率常数与平衡常数的关系3(2021海南,16)顺1,2二甲基环丙烷和反1,2二甲基环丙烷可发生如下转化:该反响的速率方程可表示为v(正)k(正)c(顺)和v(逆)k(逆)c(反),k(正)和k(逆)在一
11、定温度时为常数,分别称作正、逆反响速率常数。答复以下问题:(1):t1温度下,k(正)0.006 s1,k(逆)0.002 s1,该温度下反响的平衡常数值K1 ;该反响的活化能Ea(正)小于Ea(逆),那么H (填“小于、“等于或“大于)0。(2)t2温度下,图中能表示顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是 (填曲线编号),平衡常数值K2 ;温度t1 t2(填“小于、“等于或“大于),判断理由是 。4无色气体N2O4是一种强氧化剂,为重要的火箭推进剂之一。N2O4与NO2转换的热化学方程式为N2O4(g)2NO2(g)H24.4 kJmol1。上述反响中,正反响速率v正k正p(N2O4),逆反
12、响速率v逆k逆p2(NO2),其中k正、k逆为速率常数,那么Kp为 (以k正、k逆表示)。假设将一定量N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度298 K、压强100 kPa),该条件下k正104 s1,当N2O4分解10%时,v正 kPas1。题组三压强平衡常数的相关计算5汽车尾气是造成雾霾天气的重要原因之一,尾气中的主要污染物为CxHy、NO、CO、SO2及固体颗粒物等。研究汽车尾气的成分及其发生的反响,可以为更好的治理汽车尾气提供技术支持。请答复以下问题:活性炭也可用于处理汽车尾气中的NO,在1 L恒容密闭容器中参加0.100 0 mol NO和2.030 mol固体活性炭,生成A、B两种
13、气体,在不同温度下测得平衡体系中各物质的物质的量以及容器内压强如下表:活性炭/molNO/molA/molB/molp/MPa200 0.040 00.030 00.030 0335 0.050 00.025 00.025 0p根据上表数据,写出容器中发生反响的化学方程式: ,判断p (用“、“或“填空)3.93 Pa。计算反响体系在200 时的平衡常数Kp (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压总压体积分数)。Kp含义:在化学平衡体系中,各气体物质的分压替代浓度,计算的平衡常数叫压强平衡常数。单位与表达式有关。计算技巧:第一步,根据“三段式法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度;第二步,
14、计算各气体组分的物质的量分数或体积分数;第三步,根据分压计算分式求出各气体物质的分压,某气体的分压气体总压强该气体的体积分数(或物质的量分数);第四步,根据平衡常数计算公式代入计算。例如,N2(g)3H2(g)2NH3(g),压强平衡常数表达式为Kp。在2021最新考试大纲中明确提出:了解化学反响速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。所以在全国新课标卷以及各省市高考卷中均有所涉及,且具有一定的难度,属于难点拉分型题目,做该类题目应注意以下两个方面:1化工生产适宜条件选择的一般原那么(1)从化学反响速率分析,既不能过快,又不能太慢。(2)从化学平衡移动分析,既要注意外界条件
15、对速率和平衡影响的一致性,又要注意二者影响的矛盾性。(3)从原料的利用率分析,增加易得廉价原料,提高难得高价原料的利用率,从而降低生产本钱。(4)从实际生产能力分析,如设备承受高温、高压能力等。(5)注意催化剂的活性对温度的限制。2平衡类问题需综合考虑的几个方面(1)原料的来源、除杂,尤其考虑杂质对平衡的影响。(2)原料的循环利用。(3)产物的污染处理。(4)产物的酸碱性对反响的影响。(5)气体产物的压强对平衡造成的影响。(6)改变外界条件对多平衡体系的影响。专题训练题组一平衡原理对工农业生产的理论指导1化学反响原理在科研和生产中有广泛应用。(1)利用“化学蒸气转移法制备TaS2晶体,发生如下
16、反响:TaS2(s)2I2(g)TaI4(g)S2(g)H0()如以下图所示,反响()在石英真空管中进展,先在温度为T2的一端放入未提纯的TaS2粉末和少量I2(g),一段时间后,在温度为T1的一端得到了纯洁TaS2晶体,那么温度T1 T2(填“、“或“)。上述反响体系中循环使用的物质是 。(2)CO可用于合成甲醇,反响方程式为CO(g)2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如以下图所示。该反响H 0(填“或“)。实际生产条件控制在250 104 kPa左右,选择此压强的理由是 。2如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2是当前科学家研究的重要课题。(1
17、)科学家用H2和CO2生产甲醇燃料。为探究该反响原理,进展如下实验:某温度下,在容积为2 L的密闭容器中充入1 mol CO2和3.25 mol H2,在一定条件下反响,测得CO2、CH3OH(g)和H2O(g)的物质的量(n)随时间的变化关系如下图。从反响开场到3 min时,氢气的平均反响速率v(H2) 。以下措施中一定能使CO2的转化率增大的是 。A在原容器中再充入1 mol CO2B在原容器中再充入1 mol H2C在原容器中充入1 mol HeD使用更有效的催化剂E缩小容器的容积F将水蒸气从体系中别离出(2)科学家还利用氢气在一定条件下与二氧化碳反响生成乙醇燃料,其热化学反响方程式为2
18、CO2(g)6H2(g)CH3CH2OH(g)3H2O(g)Ha kJmol1,在一定压强下,测得该反响的实验数据如表所示。请根据表中数据答复以下问题。 温度(K)CO2转化率(%)n(H2)/n(CO2 )50060070080045332012260432815383623722上述反响的a 0(填“大于或“小于)。恒温下,向反响体系中参加固体催化剂,那么反响产生的热量 (填“增大、“减小或“不变)。增大的值,那么生成乙醇的物质的量 (填“增大、“减小、“不变或“不能确定)。题组二化工生产中蕴含化学原理的分析3合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,其反响原理为N2 (g)3H2 (g)2N
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