搜索
第26讲化学平衡常数化学反应进行的方向-2-基础梳理考点突破对点演练化学平衡常数化学平衡常数(1)定义。在一定温度下,一个可逆反应达到化学平衡状态时,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),在一定温度下达到平衡时,平衡常数K=𝑐𝑝(C)·𝑐𝑞(D)𝑐𝑚(A)·𝑐𝑛(B)。-3-基础梳理考点突破对点演练(3)意义及应用。①K值越大,正反应进行的程度越大,反应物的转化率越大。当K105时,可以认为反应进行得较完全。②K值越小,正反应进行的程度越小,反应物的转化率越小。当K10-5时,认为反应很难进行。(4)影响因素。①内因:反应物本身的性质。②外因:只受温度影响,与浓度、压强、催化剂等外界因素无关。-4-基础梳理考点突破对点演练1.有关平衡常数的几个易错点(1)正、逆反应的平衡常数互为倒数;若方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也会改变。(2)能列入平衡常数表达式的为气体、非水溶液中的H2O、溶液中的溶质;固体与纯液体以及水溶液中H2O的浓度可看为常数,不能列入。(3)对于同一可逆反应,正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数,即。若化学方程式中的化学计量数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也会发生改变。两反应加和,得到的新反应,其化学平衡常数是两反应平衡常数的乘积;两反应相减,得到的新反应,其化学平衡常数是两反应平衡常数相除得到的商。K正=1𝐾逆如:N2+3H22NH3,K=a,则有2NH32N2+3H2,K'=1𝑎;12N2+32H2NH3,K″=𝑎。-5-基础梳理考点突破对点演练2.化学平衡常数的应用(1)判断或比较可逆反应进行的程度。一般来说,一定温度下的一个具体的可逆反应:K值正反应进行的程度平衡时生成物浓度平衡时反应物的浓度反应物转化率越大越大越大越小越高越小越小越小越大越低-6-基础梳理考点突破对点演练(2)判断化学反应进行的方向。对于化学反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)的任意状态,浓度商Q=𝑐𝑐(C)·𝑐𝑑(D)𝑐𝑎(A)·𝑐𝑏(B),Q和K存在以下关系:𝑄𝐾反应向正反应方向进行,𝑣(正)𝑣(逆)𝑄=𝐾反应处于化学平衡状态,𝑣(正)=𝑣(逆)𝑄𝐾反应向逆反应方向进行,𝑣(正)𝑣(逆)(3)判断反应的热效应。-7-基础梳理考点突破对点演练例1在一定体积的密闭容器中,进行化学反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度T的关系如表:T/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6回答下列问题:(1)该反应的化学平衡常数表达式K=。(2)该反应为(填“吸热”或“放热”)反应。(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),试判断此时的温度为。(4)若830℃时,向容器中充入1molCO、5molH2O,反应达到平衡后,其化学平衡常数K(填“大于”“小于”或“等于”)1.0。-8-基础梳理考点突破对点演练(5)830℃时,容器中的反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下,扩大容器的容积,平衡(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动。(6)若1200℃时,在某时刻反应体系中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2mol·L-1、2mol·L-1、4mol·L-1、4mol·L-1,则此时上述反应(填“向正反应方向进行”“向逆反应方向进行”或“达到平衡”)。答案:(1)(2)吸热(3)700℃(4)等于(5)不(6)向逆反应方向进行𝑐(CO)·𝑐(H2𝑂)𝑐(CO2)·𝑐(H2)-9-基础梳理考点突破对点演练解析:(1)根据化学方程式可写出K=𝑐(CO)·𝑐(H2𝑂)𝑐(CO2)·𝑐(H2)。(2)分析表中数据可知,随着温度的升高,K值逐渐增大,说明正反应是吸热反应。(3)某温度下,由3c(CO2)·c(H2)=5c(CO)·c(H2O)得出𝑐(CO)·𝑐(H2𝑂)𝑐(CO2)·𝑐(H2)=0.6=K,查表知K=0.6时对应温度是700℃。(4)只要温度不变,K值就不变。(5)830℃时达到平衡,扩大容器容积,由于反应前后气体的物质的量不变,则平衡不移动。(6)该条件下Qc=𝑐(CO)·𝑐(H2𝑂)𝑐(CO2)·𝑐(H2)=4K=2.6,故反应向逆反应方向进行。-10-基础梳理考点突破对点演练考向一化学平衡常数的意义及影响因素1.反应H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数为K1;反应HI(g)12H2(g)+12I2(g)的平衡常数为K2,则K1、K2的关系式为(平衡常数为同温度下的测定值)()A.K1=2K2B.K1=𝐾22C.K1=1𝐾22D.K1=12𝐾2答案解析解析关闭由反应H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数K1,则相同温度下,反应2HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常数为1𝐾1,故反应HI(g)12H2(g)+12I2(g)的平衡常数K2=1𝐾1,故K1=1𝐾22。答案解析关闭C-11-基础梳理考点突破对点演练2.(2018山东泰安一中检测)某温度下,可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)的平衡常数为K,下列对K的说法正确的是()A.K值越大,表明该反应越有利于C的生成,反应物的转化率越大B.若缩小反应器的容积,能使平衡正向移动,则K增大C.温度越高,K值一定越大D.如果m+n=p,则K=1答案解析解析关闭K值越大,该反应正向进行的程度越大,反应物的转化率越大,A项正确;对于一个确定的化学反应,K只是温度的函数,温度一定,K值一定,与压强无关,B项错误;因该反应的热效应不确定,故C项错误;K=𝑐𝑝(C)𝑐𝑚(A)·𝑐𝑛(B),由m+n=p,无法判断K的大小,D项错误。答案解析关闭A-12-基础梳理考点突破对点演练考向二化学平衡常数的应用3.利用醋酸二氨合铜[Cu(NH3)2Ac]溶液吸收CO,能达到保护环境和能源再利用的目的,反应的化学方程式为Cu(NH3)2Ac+CO+NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO。已知该反应的化学平衡常数与温度的关系如表所示:温度/℃1550100化学平衡常数5×10421.9×10-5下列说法正确的是()A.上述正反应为吸热反应B.15℃时,反应[Cu(NH3)3]Ac·COCu(NH3)2Ac+CO+NH3的平衡常数为2×10-5C.保持其他条件不变,减小压强,CO的转化率升高D.醋酸二氨合铜溶液的浓度大小对CO的吸收多少没有影响答案解析解析关闭根据提供的数据,温度降低,平衡常数增大,说明降低温度,平衡向正反应方向移动,则正反应为放热反应,A项错误;[Cu(NH3)3]Ac·COCu(NH3)2Ac+CO+NH3为Cu(NH3)2Ac+CO+NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO的逆反应,两反应的平衡常数互为倒数,则[Cu(NH3)3]Ac·COCu(NH3)2Ac+CO+NH3在15℃时的平衡常数K=15×104=2×10-5,B项正确;减小压强,平衡逆向移动,CO的转化率降低,C项错误;增大醋酸二氨合铜溶液的浓度,平衡向正反应方向移动,有利于CO的吸收,D项错误。答案解析关闭B-13-基础梳理考点突破对点演练化学平衡的相关计算“三段式”法是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时,要注意清楚条理地列出起始量、变化量、平衡量,按题目要求进行计算,同时还要注意单位的统一。1.明确三个量——起始量、变化量、平衡量(1)反应物的平衡量=起始量-变化量。(2)生成物的平衡量=起始量+变化量。(3)各物质变化浓度之比等于它们在化学方程式中的化学计量数之比。变化浓度是联系化学方程式、平衡浓度、起始浓度、转化率、化学反应速率的桥梁。因此,抓变化浓度是解题的关键。-14-基础梳理考点突破对点演练2.掌握四个百分数(1)转化率=𝑛(转化)𝑛(起始)×100%=𝑐(转化)𝑐(起始)×100%。(2)生成物的产率:实际产量占理论产量的百分数。一般来说,转化率越高,原料利用率越高,产率越高。产率=产物实际产量理论产量×100%(3)混合物中某组分的百分含量=平衡量平衡总量×100%。(4)某组分的体积分数=某组分的物质的量混合气体的总的物质的量×100%。-15-基础梳理考点突破对点演练3.谨记答题模板反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),令A、B的起始物质的量分别为amol、bmol,达到平衡后,A的消耗量为mxmol,容器容积为VL。mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)起始/molab00变化/molmxnxpxqx平衡/mola-mxb-nxpxqx对于反应物:n(平)=n(始)-n(变)对于生成物:n(平)=n(始)+n(变)-16-基础梳理考点突破对点演练则有(1)平衡常数:K=(𝑝𝑥𝑉)𝑝·(𝑞𝑥𝑉)𝑞(𝑎-𝑚𝑥𝑉)𝑚·(𝑏-𝑛𝑥𝑉)𝑛。(2)A的平衡浓度:c(A)平=𝑎-𝑚𝑥𝑉mol·L-1。(3)A的转化率:α(A)平=𝑚𝑥𝑎×100%。(4)A的体积分数:φ(A)=𝑎-𝑚𝑥𝑎+𝑏+(𝑝+𝑞-𝑚-𝑛)𝑥×100%。(5)平衡时压强与起始压强之比:𝑝平𝑝始=𝑎+𝑏+(𝑝+𝑞-𝑚-𝑛)𝑥𝑎+𝑏。(6)混合气体的平均密度:ρ混=𝑎·𝑀(A)+𝑏·𝑀(B)𝑉g·L-1。(7)平衡时混合气体的平均摩尔质量:𝑀=𝑎·𝑀(A)+𝑏·𝑀(B)𝑎+𝑏+(𝑝+𝑞-𝑚-𝑛)𝑥g·mol-1。-17-基础梳理考点突破对点演练1.有关化学平衡计算的三点注意事项(1)注意反应物和生成物的浓度关系:反应物:c(平)=c(始)-c(变);生成物:c(平)=c(始)+c(变)。(2)利用计算时要注意m总应为气体的质量,V应为反应容器的容积,n总应为气体的物质的量。(3)起始浓度之比、平衡浓度之比不一定等于化学计量数之比,但物质之间是按化学计量数反应和生成的,故各物质的浓度变化之比一定等于化学计量数之比,这是计算的关键。𝜌混=𝑚总𝑉和𝑀=𝑚总𝑛总-18-基础梳理考点突破对点演练2.压强平衡常数的理解和计算(1)Kp含义:在化学平衡体系中,用各气体物质的分压代替浓度,计算出的平衡常数叫压强平衡常数。(2)计算方法:第一步,用“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,计算各气体组分的物质的量分数或体积分数;第三步,根据分压计算公式,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,根据压强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=𝑝2(NH3)𝑝(N2)·𝑝3(H2)。-19-基础梳理考点突破对点演练例2开发新能源是解决环境污染的重要举措,工业上常用CH4与CO2反应制备H2和CO,再用H2和CO合成甲醇。(1)已知:①2CH3OH(l)+3O2(g)==2CO2(g)+4H2O(g)ΔH1=-1274.0kJ·mol-1②2CO(g)+O2(g)==2CO2(g)ΔH2=-566.0kJ·mol-1③H2O(g)==H2O(l)ΔH3=-44kJ·mol-1则甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和液态水的热化学方程式为。-20-基础梳理考点突破对点演练(2)在恒容密闭容器中通入CH4与CO2,使其物质的量浓度均为1.0mol·L-1,在一定条件下发生反应:CO2(g)+CH4(g)2CO(g)+2H2(g),测得CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图所示:则:①该反应的ΔH(填“”“=”或“”)0。②压强p1、p2、p3、p4由大到小的关系为。压强为p4时,在B点:v(正)(填“”“=”或“”