化学平衡常数,反应进行方向.pdf

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1、,.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：nmqPBADCK 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

2、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

3、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K1cCO2cCucCOcCuO B反应的平衡常数KK1K2 C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KK1K2，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H0，请回答下列问题：(1)在某温度下，反应物的起始

4、浓度分别为c(M)1 molL1，c(N)2.4 molL1；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 molL1，c(N)a molL1；达到平衡后，c(P)2 molL1，a_；(4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为c(M)c(N)b molL1，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 molL1 1 2.4 0 0 变化量 molL1 160%160%,.因此

5、 N 的转化率为1 molL160%2.4 molL1100%25%。(2)由于该反应的H0，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 molL1 c(N)1.8 molL1 c(P)0.6 molL1 c(Q)0.6 molL1 因此化学平衡常数KcPcQcMcN 0.60.60.41.812 由于温度不变，因此K不变，达到平衡后 c(P)2 molL1 c(Q)2 molL1 c(M)2 molL1 c(N)(a2)molL1 KcPcQcMcN222a212 解得a6。(4)设 M 的转化率为x，则达到平衡后各物质的平

6、衡浓度分别为 c(M)b(1x)molL1 c(N)b(1x)molL1 c(P)bx molL1 c(Q)bx molL1 KcPcQcMcNbxbxb1xb1x12 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/700 800 850 1 000 1 200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6,.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 D

7、v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

8、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cCOcH2OcCO2cH20.751.511.20.941.0，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）

9、，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：)B(cA(c)D(c(C)cK.1nmqp）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=V)A(n平 4.A 的转化率%100amx)A

10、(（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：%100n)A(nA总平）（6.始平始平nn)p()p(7.Vm总（混）（V 不变则不变）8.总总nmM 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 molL1、0.3molL1、0.08 molL1，则下列判断正确的是（D ）Ac1c231 B平衡时，Y 和 Z 的生成速率之比为 23 CX、Y 的转化率不相等 Dc1的取值范围为 0 molL1c10.14 molL1 2、在一定体积的密闭容器中，进行如

11、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

12、量为_ a等于 1.0 mol b大于 1.0 mol c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：2SO2O2催化剂2SO3；H 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

13、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，

14、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 HTS0，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 C 2、下列反应中，熵显著增加的反应是 ()ACO(g)2H2(g)=CH3OH(g)BCaCO32HCl=CaCl2H2OCO2 CC(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 ()AH0，S0 BH0，S0，S0 DH0 答案 D 4、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 kJmol1，S145.3 Jmol1K1。答案 可以自发进行。解析 HTS113.0 kJmol1298 K(145.3 Jmol1K1)10369.7 kJmol10，可以自发进行。