化学平衡常数基础知识讲义

化学平衡二教学目标1.知道化学平衡常数的含义；2.能运用化学平衡常数对化学反应进行的程度做出判断；3.能利用化学平衡常数用三段式计算反应物的转化率；教学重点、难点教学重点：平衡常数的应用教学难点：平衡常数的理解知识点详解：知识点一化学平衡常数的含义及表达式1．含义在一定温度下，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(简称平衡常数)，用符号“K”表示。2．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＝。例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＝cFe3O4·cH2cFe·cH2OB．K＝cFe·c4H2OC．K＝D．K＝知识点二意义(1)K值越大，说明正反应进行的程度越大，反应物的转化率越大；反之进行的程度就越小，转化率就越小。(2)K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。例2．关于化学平衡常数的叙述，正确的是()A．只与化学反应方程式本身和温度有关B．只与反应的温度有关C．与化学反应本身和温度有关，并且会受到起始浓度的影响D．只与化学反应本身有关，与其他任何条件无关的一个不变的常数高温例3．在密闭容器中进行下列反应)()(2gCOsC)(2gCO；0H达到平衡后，改变下列条件，则指定物质的浓度及平衡如何变化：（1）增加少量碳，平衡，)(COc；（2）减小密闭容器体积，保持温度不变，则平衡，)(2COc，K；（3）通入2N，保持密闭容器体积和温度不变，则平衡，)(2COc，K；（4）保持密闭容器体积不变，升高温度，则平衡，)(COc，K；迁移1．在某温度下，将2H和2I各mol10.0的气态混合物充入L10的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得LmolHc/0080.0)(2。（1）求该反应的平衡常数。（2）在上述温度下，该容器中若通入2H和2I蒸气的浓度各为Lmol/020.0，试求达到化学平衡状态时各物质的浓度。知识点三化学平衡常数的应用（1）K值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，它的正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物转化率越大；反之，就越不完全，转化率就越小。（2）若用任意状态的浓度幂之积的比值（称为浓度商，用cQ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。即：KQc反应向正反应方向进行KQc反应达到平衡状态KQc反应向逆反应方向进行例4．1000K时反应C(s)＋2H2(g)CH4(g)的K＝8.28×107，当各气体物质的量浓度分别为H20.7mol·L－1、CH40.2mol·L－1时，上述反应()A．正向移动B．逆向移动C．达到平衡D．不一定例5．850K时，)()(222gOgSO)(23gSO的平衡常数LmolK·107.613。在850K时，向一密闭容器中同时加Lmol/050.0的2SO、Lmol/030.0的2O和Lmol/090.0的3SO，试判断该反应进行的方向。迁移2.已知可逆反应)()(22gIgH)(2gHI，在793K时，016.0K。当在该温度下反应进行到某一时刻时，混合物中各组分的浓度分别是：LmolHc/0.1)(2，LmolIc/0.2)(2，LmolHIc/12.0)(，该反应此时是否达到了平衡状态？（3）计算转化率平衡转化率是指平衡时已转化了的某反应物的量与转化前该反应物的量之比，用来表示反应限度。对于反)()(gbBgaA)()(gdDgcC反应物A的转化率可以表示为：％）（）－（％＝的初始浓度的平衡浓度的初始浓度－100AcAAc100AA)(00AAa例6.在密闭容器中，将mol0.2CO与mol0.1OH2混合加热到C0800，达到下列平衡：)()(2gOHgCO)()(22gHgCO0.1K。求CO转化为2CO的转化率。课后提升※必做题1．2000K时，反应CO(g)＋12O2(g)CO2(g)的平衡常数为K，则相同温度下反应2CO2(g)2CO(g)＋O2(g)的平衡常数K′为()A.1KB．K2C.1K2D.1K122．下列对化学平衡常数K的描述中，正确的是()A．K越大，正反应进行的程度越大B．温度升高，K值增大C．反应物的转化率增大时，K值一定增大D．平衡向逆反应方向移动时，K值减小3．在密闭容器中发生如下反应mA(g)＋nB(g)pC(g)，达到平衡后，保持温度不变，将气体体积缩小到原来的12，当达到新平衡时，C的浓度为原来的1.9倍，下列说法正确的是()A．m＋npB．平衡向逆反应方向移动C．A的转化率提高D．C的体积分数增加4．298K时，各反应的平衡常数如下：①N2(g)＋O2(g)2NO(g)，K＝1×10－30；②2H2(g)＋O2(g)2H2O(g)，K＝2×1081；③2CO2(g)2CO(g)＋O2(g)，K＝4×10－92则常温下，NO、H2O、CO2这三个化合物分解放氧的倾向最大的是()A．①B．②C．③D．无法判断5．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－1，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)6．写出下列反应中平衡常数的表达式：(1)Cr2O2－7＋H2O2CrO2－4＋2H＋(2)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)(3)CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)7．对可逆反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，达到平衡时，各物质的物质的量浓度应满足以下关系：＝K，K为一常数，称为化学平衡常数，其反应的K值只与温度有关，现有反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH0，在850℃时，K＝1。(1)若升高温度到950℃，达到平衡时K________(填“大于”、“小于”或“等于”)1。(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：①当x＝5.0时，上述平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。②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__________。8．合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)在某温度下达到平衡时，各物质的浓度是c(N2)＝3mol·L－1，c(H2)＝9mol·L－1，c(NH3)＝4mol·L－1，求：①该温度时的平衡常数；②N2、H2的起始浓度。9．在一个容积为500mL的密闭容器中，充入5molH2和2molCO。在一定温度和一定压强下，发生如下反应：高温、高压催化剂2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)，经过5min后达到平衡状态。若此时测得CH3OH蒸气的浓度为2mol·L－1，求：(1)以H2的浓度变化表示的该反应的速率。(2)达到平衡时CO的转化率。(3)该温度下的K。10．氨是重要的氮肥，合成原理为：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1。回答下列问题：(1)写出平衡常数K的表达式_________________________________________，如果降低温度，该反应K值____________，化学反应速率______，N2的转化率______。(填“增大”、“减小”或“不变”)(2)在500℃、20MPa时，将N2、H2置于一个容积为2L的密闭容器中发生反应，反应过程中各种物质的物质的量随时间的变化如图所示，回答下列问题：①10min内以NH3表示的平均反应速率为_________________________________________________。②在10～20min内，NH3浓度变化的原因可能是()A．使用了催化剂B．缩小容器体积C．降低温度D．增加NH3物质的量③第1次平衡的时间为：____________，第2次平衡的时间为：____________，第1次平衡：平衡常数K1＝_____________________________________________________(带数据的表达式)，第2次平衡时NH3的体积分数__________；④在反应进行至25min时，曲线发生变化的原因：________________________________________________________________________________________，达第二次平衡时，新平衡的平衡常数K2______K1(填“大于”、“小于”或“等于”)。高温、高压催化剂教师备选题1.恒温下,反应aX(g)bY(g)+cZ(g)达到平衡后,把容器体积压缩到原来的一半且达到新平衡,X的物质的量浓度由0.1mol/L增大到0.19mol/L,下列判断正确的是:()A.a＞b+cB.a＜b+cC.a＝b+cD.a＝b=c2．一定温度下，将4molPCl3和2molCl2充入容积不变的密闭容器中，在一定条件下反应：PCl3+Cl2PCl5,各物质均为气态。达平衡后，PCl5为0.8mol。若此时再移走2molPCl3和1molCl2，相同温度下达到平衡，PCl5的物质的量为A．0.8molB．0.4molC．0.4mol＜x＜0.8molD．＜0.4mol3．某温度下，将2mo1A和3mo1B充入一密闭容器中，发生反应：aA(g)＋B(g)C(g)＋D(g)，5min后达到平衡。已知该温度下其平衡常数K=1，若温度不变时将容器的体积扩大为原来的10倍，A的转化率不发生变化，则A．a=1B．a=2C．B的转化率为40%D．B的转化率为60%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和温度的关系如下表：t/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6根据以上信息回答7、8题。4．下列判断中正确的是A．此反应的逆反应方向放热B．此反应只有在达到平衡时，密闭容器中的压强才不再变化C．此反应在1000℃达平衡时，c(CO2)·c(H2)/[c(CO)·c(H2O)]约为0.59D．1100℃时，此反应的K值可能为0.95．当在某温度下反应达平衡时，测得容器中各物质均为nmol，欲使H2的平衡浓度增大一倍，在其它条件不变时，下列措施可以采用的是A．降低温度B．升高温度C．再加入nmolCO和nmolH2OD．再加入2nmolCO2和2nmolH2例1．D例2．A例3．（1）不移动，不变；（2）逆向移动，增大，不变；（3）不移动，不变，不变；（4）正向移动，增大，增大迁移1、6.9×10-3，c（H2）＝0.0192mol/L，c（I2）＝0.0192mol/L，c（HI）＝0.0016mol/L例4．A例5．正向进行迁移2.未达平衡状态例6.迁移3、33.3％必做题答案1．C2．A3．B4．A5．C6．(1)K＝错误!(2)K＝错误!(3)K＝错误!7．(1)小于(2)①逆反应②x3.08．①K＝7.32×10－3②c(N2)＝5mol·L－1c(H2)＝15mol·L－19．(1)0.8mol·L－1·min－1(2)α(CO)＝50%(3)K＝0.1710．(1)K＝错误!增大减小增大(2)①0.005mol·L－1·min－1②A③20～25min35～40min错误!45.5%④移走0.1molNH3等于教师备选题1.A2．D3．A．C4．A．C5．D