化学平衡常数和等效平衡学案和习题

化学平衡常数和等效平衡学案一.化学平衡常数的含义及其表达式在一定温度下，当一个______达到化学平衡状态时，生成物__________与反应物__________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），符号用“K”表示。对于一般的可逆反应：mA（g）+nB（g）pC（g）+qD（g），当在一定温度下达到化学平衡状态时，平衡常数的表达式为：K=__________。注意(1)K值越大，说明反应进行的_________越大；即该反应进行得越完全，反应物的转化率反之，反应进行的程度越小，K值越小，转化率就越小。（2）．K值大小只能预示某可逆反应向某方向进行的最大限度，但不能预示反应达到平衡所需要的时间。(3)K只受_____影响，与反应物或生成物的________无关。也与压强的改变无关；由于催化剂同等程度地改变正逆反应速率，故平衡常数不受催化剂影响，任何可逆反应，当温度保持不变，改变影响化学平衡的其它条件时，即使平衡发生移动，K值不变。（4）．其它条件不变时，若正反应是吸热反应，由于升高（或降低）温度时平衡向正（或逆）反应方向移动，K增大（或减小）；若正反应是放热反应，由于升高（或降低）温度时平衡向逆（或正）反应方向移动，K减小（或增加）；所以温度升高时平衡常数可能增大，也可能减小，但不会不变。(5)反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，由于其浓度可看做“l”而不代入公式，如果有固体或纯液体参加或生成，则表达式中不能出现固体或纯液体；稀溶液中进行的反应，如有水参加反应，由于水的浓度是常数而不必出现在表达式中；非水溶液中进行的反应，若有水参加或生成，则应出现在表达式中。例如：①CaCO3（s）CaO（s）+CO2（g）K=②3Fe（s）+4H2O（g）Fe3O4（s）+4H2（g）K=③Cr2O72－（l）+H2O（l）2CrO42－（l）+2H+（l）K=④CH3COOH（l）+HOCH2CH3（l）CH3COOCH2CH3（l）+H2O（l）K=（6）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，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。（7）互为可逆的两个化学反应，平衡常数之积有何关系？总反应与各分步反应的平衡常数（K总、K1、K2、K3）有何关系？一定温度下，一个化学反应是否只有一个化学平衡常数？。（8）一般当K﹥105时，该反应就进行得基本完全，K10－5时，该反应就基本不进行，一般当成非可逆反应；而K在10－5～105之间的反应被认为是典型的可逆反应。二．化学平衡常数的应用。(1)化学平衡常数值的大小是可逆反应进行程度的标志，它能够表示可逆反应进行的完全程度。一个反应的K值越大，表明平衡时生成物的浓度越大，反应物的浓度越小，反应物的转化率也越大，可以说，化学平衡常数是在一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现。(2)可以利用平衡常数的值，判断正在进行的可逆反应是否平衡以及不平衡时向何方进行建立平衡。如对于可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)在任意时刻反应物与生成物的浓度有如下关系：Qc＝cp(C)·cq(D)cm(A)·cn(B)，Qc叫做该反应的浓度商。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)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。等效平衡学案定义：同一可逆反应在相同条件下，无论从正反应开始，还是从相应的可逆反应开始，或从中间某一时刻开始，经过足够长时间，反应都能达到平衡状态，且化学平衡状态完全相同，此即等效平衡。注：若平衡等效，则意味着相应物质的体积分数、浓度、转化率或产率相等。但对应各物质的量可能不同。规律：1恒温、恒容下，对于反应前后气体分子数改变的反应，只有物质的量与原始值相同，二者才等效N2(g)+3H2(g)2NH3(g)起始量1mol3mol0mol等效于0mol0mol2mol0.5mol1.5mol1molamolbmolcmol则a、b、c关系：(a+1/2c)==1;(b+3/2c)==32、恒温、恒容下，对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，只要物质的量比值与原平衡相同，则平衡等效H2(g)+I2(g)2HI(g)起始量1mol2mol0mol等效于2mol4mol0mol2mol5mol2molamolbmolcmol则a、b、c关系：(a+2c)：(b+2c)==1：23、.恒温、恒压下，对一可逆反应，由极端假设法确定出两初始状态的物质的量比相同，则在谈到平衡后两平衡等效N2(g)+3H2(g)2NH3(g)起始量1mol4mol等效于1.5mol6mol0mol0.5mol1molamolbmolcmol则a、b、c关系：(a+1/2c)：(b+3/2c)==1：4化学平衡常数和等效平衡习题1．对于3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2(g)，反应的化学平衡常数的表达式为()A．K＝c(Fe3O4)·c(H2)c(Fe)·c(H2O)B．K＝c(Fe3O4)·c4(H2)c(Fe)·c4(H2O)C．K＝c4(H2O)c4(H2)D．K＝c4(H2)c4(H2O)2、下列化学平衡常数的说法正确的是：A．化学平衡发生移动，平衡常数必发生变化B．平衡常数发生变化，化学平衡必发生移动C．改变温度，平衡常数一定改变D．催化剂改变达到平衡的时间，必引起平衡常数的改变3、在某温度下，可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)的平衡常数为K，下列说法正确的是：A．K值越小，达到平衡时，反应物的转化率越大B．K值越大，达到平衡时，生成物的含量越大C．反应物的转化率越大，达到平衡时，K值越大D．温度越高，达到平衡时，K值越大4、在80℃时，0.40mol的N2O4气体充入2L已经抽空的固定容积的密闭容器中发生如下反应：N2O42NO2ΔH0，隔一段时间对该容器内的物质进行分析，得到如下数据：时间（s）020406080100n（mol）n（N2O4）0.40a0.20cden（NO2）0.000.24b0.520.600.60（1）计算在80℃时该反应的平衡常数K。A．3.6B．1.8C．3.6mol/LD．1.8mol/L（2）要增大该反应的K值，可采取的措施有（填序号），若要重新达到平衡时，使[NO2]/[N2O4]值变小，可采取的措施有（填序号）。A．向混合气体中通入N2O4B．向混合气体中通入NO2C．使用高效催化剂D．升高温度5．在可逆反应中，平衡常数与反应进行的限度关系正确的是()A．K越大，反应程度越大B．K越大，反应程度越小C．K的大小与反应程度无关D．升高温度，K增大6．已知450℃时，反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)的K＝50，由此推测在450℃时，反应2HI(g)H2(g)＋I2(g)的化学平衡()A．50B．0.02C．100D．无法确7．放热反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)在温度t1时达到平衡，c1(CO)＝c1(H2O)＝1.0mol/L，其平衡常数为K1，其他条件不变升高反应体系的温度至t2时，反应物的平衡浓度分别为c2(CO)和c2(H2O)，平衡常数为K2，则()A．若增大CO浓度，K2和K1都增大B．K2＞K1C．c2(CO)＝c2(H2O)D．c1(CO)＞c2(CO)高温8．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)②2HI(g)H2(g)＋I2(g)达到平衡时，c(H2)＝0.5mol/L，c(HI)＝4mol/L，则此温度下反应①的平衡常数为()A．9B．16C．20D．259、某温度下，在一体积固定的密闭容器中，反应2A(g)+B(g)2C(g)，达到平衡时，A、B、C的物质的量分别为4mol、2mol、4mol。保持温度不变，对平衡化合物中三者的物质的量做如下调整，通过计算平衡常数分析平衡向哪个方向移动？（1）均加倍（2）均减半（3）均减少1mol（4）均增加1mol10、在一定体积的密闭容器中，进行如下反应：CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）。其化学平衡常数K与温度T的关系如下表：T(K)70080083010001200K0.60.91.01.72.6回答下列问题：⑴该反应的平衡常数表达式K=，△H_____0⑵某温度下，平衡浓度符合下式：[CO2]·[H2]=[CO]·[H2O]，试判断此时的温度为K；⑶若维持此温度不变，测得密闭容器中H2O(g)、CO2、H2的平衡浓度分别为1.8mol/L、1.2mol/L、1.2mol/L，则CO平衡浓度为11、反应Fe（固）+CO2（气）Fe3O4（固）+CO（气）的平衡常数为K1；反应Fe（固）+H2O（气）Fe3O4（固）+H2（气）的平衡常数为K2。在不同温度时K1、K2的值如下表：温度（绝对温度）K1K29731.472.3811732.151.67（1）推导反应CO2（气）+H2（气）CO（气）+H2O（气）的平衡常数K与K1、K2的关系式：。（2）计算K值：温度为973开时K=；1173开时：K=。通过K值的计算该反应是反应（填吸热或放热）。（3）在一体积为10L的密闭容器中，加入一定量的CO2和H2，在1173开时发生反应并记录前5min的浓度，第6min时改变了反应的条件。各物质的浓度变化如下表：时间/minCO2H2COH2O00.20000.30000020.17400.27400.02600.02603C1C2C3C34C1C2C3C350.07270.17270.12730.127360.03500.13500.1650①前2min，用CO表示的该化学反应的速率是：。②在3~4min之间，反应处于状态（填平衡或非平衡）。③第6min时，平衡向方向移动，可能的原因是。12.现有反应：CO（气）＋H2O（气）CO2（气）＋H2（气）放热反应；在850℃时，K＝1。（1）若升高温度到950℃时，达到平衡时K___l（填“大于”、“小于”、或“等于”）；（2）850℃时，若向一容积可变的密闭容器中同时充入1.0molCO，3.0molH2O，1.0molCO2和xmolH2，则：当x＝5.0时，上述反应向__________（填“正反应”或“逆反应”）方向进行。若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x应满足的条件是_______。13．在一定温度下，把2molSO2和1molO2通入一个一定容积的密闭容器里，发生如下反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，当此反应进行到一定程度时，反应混合物就处于化学平衡状态。现在该容器中维持温度不变，令a、b、c分别代表初始加入的SO2、O2和SO3的物质的量。如a、b、c取不同的数值，它们必须满足一定的相互关系，才能保证达到平衡时，反应混合物中三种气体的体积分数仍跟上述平衡时的完全相同。请填写下列空白：(1)若a＝0，b＝0，则c＝__________；(2)若a＝0.5，则b＝________，c＝________；(3)a、b、c取值必须满足的一般条件是(请用两个方程式表示，其中一个只含a和c，另一个只含b和c)：___________________、____________________。14.在一个固定体积的密闭容器中，加入2molA、1molB反应，2A(g)+B(g)3C(g)+D(g)。达到平衡后，C的浓度为Wmol/L，若维持容器体积和温度不变，按下列四种配比作为起始物质，达到平衡后，C的浓度仍为Wmol/L的是()A、4molA、2molBB、2molA、1molB、3molC、1molDC、3molC、1molD、1molBD、3molC、1molD15．在1L密闭容器中通入2molNH3，在一定温度下发生反应：2NH3N2＋3H2，达平衡时，N2的物质的量分数为a