第4讲化学平衡常数及转化率

第1页共4页第4讲化学平衡常数及转化率１．化学平衡常数在一定温度下，对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，达到平衡时：（1）平衡常数K的表达式：K＝)()()()(BcAcDcCcnmqp（2）K值的意义：①K可以用来表示某反应的限度，K值越大，正反应进行的程度越完全。②可以利用浓度商判断平衡移动方向。在一定温度的任意时刻，反应物与生成物的浓度有如下关系：Qc叫该反应的浓度商：QcK，反应向正反应方向进行；Qc=K，反应处于平衡状态；QcK，反应向逆反应方向进行。（3）影响平衡常数的因素①平衡常数只与温度有关，与其他无关。②固体和水溶液中水的浓度通常看作常数“1”，不计入平衡常数表达式中。③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。若方程式中各物质的系数等倍扩大或缩小，平衡常数也会改变。如2NO2N2O4的平衡常数K＝)()(2242NOcONcNO221N2O4的平衡常数K＝)()(24221NOcONcN2O42NO2的平衡常数K＝)()(4222ONcNOc２．反应物的转化率（1）转化率的表达式：=%100某反应物的起始浓度某反应物的平衡浓度某反应物的起始浓度（2）转化率值的意义：反应物的平衡转化率表示在一定温度和起始浓度下反应进行的限度，转化率越大，正反应进行的程度越完全。例1．反应H2(g)+I2(g)2HI的平衡常数为K1；反应HI21H2(g)+21I2(g)的平衡常数为K2；则K1、K2的关系为（平衡常数为同温同压下的测定值）（）A．K1＝2K2B．K1＝K22C．K1＝1/K22D．21K1＝K2【答案】C第2页共4页【解析】K1=)()()(222IcHcHIc，K2=)()()(221221HIcIcHcK1·K22=)()()(222IcHcHIc·（)()()(221221HIcIcHc）2=1例2．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：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为K＝。（2）该反应为反应（选填“吸热”、“放热”）。（3）能判断该反应是否已达到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c．v正(H2)＝v逆(H2O)d．c(CO2)＝c(CO)（4）某温度下，平衡浓度符合：c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为℃。【答案】（1）K＝)()()()(222HcCOcOHcCOc（2）吸热（3）bc（4）830℃【解析】（2）温度升高，平衡向吸热方向移动，K值增大，反应向正方向移动，（4）c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，)()()()(222HcCOcOHcCOc=1=K（830℃），∴此时的温度为830℃。例3．（2008·山东理综·14）高温下，某反应达到平衡，平衡常数K＝)()()()(222HcCOcOHcCOc。恒容时，温度升高，H2浓度减小。下列说法正确的是（）A．该反应是焓变为正值.B．恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小C．升高温度，逆反应速率减小D．该反应化学方程式为CO＋H2OCO2＋H2【答案】A【解析】根据平衡常数，该反应化学方程式为CO2＋H2CO＋H2O，D错误；升温，正逆反应速率均增大，C错误；升温，平衡向吸热方向移动，H2浓度减小，向正反应方向移动，所以正反应方向吸热，A正确；恒温恒容下，增大压强，也可能是直接加入H2，H2的浓度增大，B错误。正反应方向吸热第3页共4页例4．（2008·宁夏理综·12）将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：①NH4I(s)NH3(g)+HI(g)；②2HIH2(g)+I2(g)达到平衡时，c(H2)=0.5mol·L-1，c(HI)=4mol·L-1，则此温度下反应①的平衡常数为（）A．9B．16C．20.D．25【答案】C【解析】NH4I(s)NH3(g)+HI(g)；2HIH2(g)+I2(g)始(mol·L－1):00x00变(mol·L－1):xx2yyy衡(mol·L－1):xxx-2yyyy=0.5x-2y=4解得x=5∴K（①）＝)()(3HIcNHc=4×5=20例5．在一密闭容器中，将1.0molCO与1.0molH2O(g)混合加热到800℃，发生下列反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，一段时间后该反应达到平衡，测得CO的物质的量为0.5mol。通过计算回答下列问题：（1）平衡时CO的转化率为，该反应的化学平衡常数为。（2）如果继续向上述平衡体系中通入1.0mol的H2O(g)，相同条件下反应一段时间后，达到新的平衡状态，此时CO的转化率为。（3）若改变起始反应物的用量，将2.0molCO与4.0molH2O(g)混合加热到800℃，一段时间后该反应达到平衡，此时CO的物质的量为。【答案】（1）50%，1（2）66.7%（3）0.667mol【解析】CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)始(mol):1100变(mol):0.50.50.50.5衡(mol):0.50.50.50.5（1）(CO)=%50%10015.0molmolK(800℃)=VLmolVLmolVLmolVLmolOHcCOcHcCOc5.05.05.05.0)()()()(222=1（2）CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)始(mol):1200变(mol):xxxx衡(mol):1-x2-xxx第4页共4页温度不变，平衡常数不变：1)2()1(VLmolxVLmolxVLxmolVLxmol，解得x=32mol(CO)=%7.66%100132molmol（3）CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)始(mol):2400变(mol):yyyy衡(mol):2-y4-yyy温度不变，平衡常数不变：1)4()2(VLmolyVLmolyVLymolVLymol，解得y=34molC(CO)衡=（2-34）mol=32mol=0.667mol例6．（2007·山东·28）二氧化硫和氮的氧化物是常用的工业原料，但也是大气的主要污染物。综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一。（1）硫酸生产中，SO2催化氧化成SO3：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)某温度下，SO2的平衡转化率（）与体系总压强（P）的关系如右图所示。根据图示回答下列问题：①将2.0molSO2和1.0molO2置于10Ｌ密闭容器中，反应达平衡后，体系总压强为0.10Mpa。该反应的平衡常数等于。②平衡状态由Ａ变到Ｂ时，平衡常数K(A)K(B)（填“＞”、“＜”或“＝”）。【答案】①800Ｌ·mol－1②＝【解析】（1）①反应达平衡后，体系总压强为0.10Mpa，SO2的平衡转化率=0.8。2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)始(mol·L－1):0.20.10变(mol·L－1):0.160.080.16衡(mol·L－1):0.040.020.16K=1121212223280002.0)04.0()16.0()()()(molLLmolLmolLmolOcSOcSOc②平衡状态由Ａ变到Ｂ时，只是压强改变，温度不变，平衡常数不变，K(A)=K(B)。