化學平衡常數(shù),反應進行方向

1、化學平衡常數(shù)、化學反應進行的方向nu知識林理一、化學平衡常數(shù)1 .定義：在一定溫度下，當一個可逆反應達到化學平衡時，生成物濃度哥之積與反應物濃度哥之積的比值是一個常數(shù)，這個常數(shù)就是該反應的化學平衡常數(shù)(簡稱平衡常數(shù))，用K表不。2 .對于一般的可逆反應 m A (g) + n B(g) -* p C(g) +q D(g),在一定溫度下：PqK C ?DqAm?Bn3 .注意：化學平衡常數(shù)只與溫度有關，與反應物或生成物的濃度無關。反應物或生成物中有固體或純液體存在時，由于其濃度可看做“1”而不代入公式?；瘜W平衡常數(shù)是指某一具體反應的平衡常數(shù)。若反應方向改變，則平衡常數(shù)改變。4 .化學平衡常數(shù)的應

2、用K值越大，說明平衡體系中生成物所占的比例越大，它的正向反應進行的程度越大，即該反應進行得越完全，反應物的轉化率越大，反之亦然。若用任意狀態(tài)的濃度哥之積的比值(稱為濃度商，用 Q c表示)，與K比較，可判斷 可逆反應是否達到平衡狀態(tài)和反應進行的方向。，Q c < K ,反應向正反應方向進行, Q c= K ,反應達到平衡狀態(tài)Q c >K ,反應向逆反應方向進行利用K可判斷反應的熱效應若升高溫度，K值增大，則正反應為吸熱反應；若升高溫度，K值減小，則正反應為放熱反應。計算轉化率依據(jù)起始濃度(或平衡濃度)和平衡常數(shù)可以計算平衡濃度(或起始濃度)，從而計算反應物的轉化率。0針對訓練1、已

3、知反應： CO(g) +CuO(s)CO2(g)+Cu和反應：H 2(g) + CuO(s)Cu(s) +H2O(g)在相同的某溫度下的平衡常數(shù)分別為Ki和K2,該溫度下反應：CO(g) +H2O(g)CO2(g) +H2(g)的平衡常數(shù)為 K。則下列說法正確的是A.反應的平衡常數(shù)c CO 2 c Cuc CO c CuOKiB.反應的平衡常數(shù) K=-K2C.對于反應，恒容時，溫度升高，H2濃度減小，則該反應的始變?yōu)檎礑.對于反應，恒溫恒容下，增大壓強，H2濃度一定減小答案 B解析 在書寫平衡常數(shù)表達式時，純固體不能表示在平衡常數(shù)表達式中，A錯誤；Ki由于反應=反應一反應，因此平衡常數(shù)K=

4、, B正確；反應中，溫度升K2高，H 2濃度減小，則平衡左移，即逆反應為吸熱反應，正反應為放熱反應，因此AH<0 , C錯誤；對于反應，在恒溫恒容下，增大壓強，如充入惰性氣體，則平衡不移動，H2的濃度不變，D錯誤。2、已知可逆反應： M(g) +N(g) 一= P(g) + Q(g)AH>0 ,請回答下列問題：(1)在某溫度下，反應物的起始濃度分別為c(M) = 1 mol L 1, c(N)=2.4 mol L1;達到平衡后，M的轉化率為60% ,此時N的轉化率為 (2)若反應溫度升高，M的轉化率填“增大”、“減小”或“不變”)；(3)若反應溫度不變，反應物的起始濃度分別為c(M

5、) =4 mol L 1, c(N) = a mol L1;達到平衡后，c(P)=2 mol L 1, a=(4)若反應溫度不變，反應物的起始濃度為c(M) = c(N) = b mol L 1 ,達到平衡后，M的轉化率為答案(1)25%(2)增大(3)6(4)41%解析(1)M(g) + N(g)P(g) + Q(g)始態(tài) mol L 1 12.400變化量 mol L 11X60%1X60%1 mol L 1X60%因此N的轉化率為 -X100% =25% 。2.4 mol L 1(2)由于該反應的A H>0 ,即該反應為吸熱反應，因此升高溫度，平衡右移,轉化率增大。根據(jù)(1)可求出

6、各平衡濃度：c(M)= 0.4 mol L 1 c(N) =1.8 mol L 1c(P)= 0.6 mol L 1 c(Q)=0.6 mol L 1c Pc Q因此化學平衡常數(shù) K=c Mc N0.6 X0.61= =0.4X1.8 2由于溫度不變，因此 K不變，達到平衡后c(P)= 2 mol L 1 c(Q) = 2 mol L 1c(M) = 2 mol L 1 c(N) =(a 2)mol L 1c P c Q2X21K =c M c N 2X a-22解得a = 6。(4)設M的轉化率為x,則達到平衡后各物質的平衡濃度分別為c(M) = b(1 x)mol L 1 c(N) = b

7、(1 x)mol L 1c(P)= bx mol L 1 c(Q) = bx mol L 1c P c Qbx bx1K=c M c N b 1 -x b 1 -x 2CO(g) +解得x41%。3、在體積為1 L的密閉容器中，進行如下化學反應：CO2(g)+H2(g)H2O(g),化學平衡常數(shù) K與溫度T的關系如卜表：T/C7008008501 0001 200K0.60.91.01.72.6回答下列問題：升高溫度，化學平衡向 慎“正反應”或“逆反應”)方向移動。(2)能判斷該反應達到化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是 A. c(CO2)=c(CO)B. K不變C.容器中的壓強不變D. v 正(H2)=v

8、 正(CO2)E. C(H2)保持不變(3)若某溫度下，平衡濃度符合下列關系：C(CO2)c(H2)=c(CO) C(H2O),此時的溫度為 在此溫度下，若該容器中含有1 mol CO2、1.2 mol H2、0.75mol CO、1.5 mol H2O ,則此時反應所處的狀態(tài)為 填"向正反應方向進行中”、“向逆反應方向進行中”或“平衡狀態(tài)”)。答案 (1)正反應 (2)E(3)850 向正反應方向進行中解析(1)由表格數(shù)據(jù)可得，隨著溫度升高，平衡常數(shù)增大，說明化學平衡向正反應方向移動；(2)A項，達到平衡時 c(CO2)不一定等于 c(CO),反之相等時也不一 定處于平衡狀態(tài)；B項

9、，溫度不變 K不變，不正確；C項，此反應不論是否平衡， 壓強均不改變，故不正確；D項，v正(CO 2)與v正(H2)表示的反應方向一致，故不能判斷是否達到平衡；E項，達到平衡時，各種反應物、生成物的濃度保持不變。c CO c H2O 溫度下c CO2 c H2由c(CO2) c(H2)=c(CO) c(H2O),則計算出 K=1.0,即此時溫度為 850 C,此0.75 X1.5= 0.94<1.0 ,故反應向正反應方向進行中。1X1.2Q1就以梳理二、化學平衡計算的一般思路和方法化學平衡的計算一般涉及各組分的物質的量、濃度、轉化率、百分含量、氣體混合物 的密度、平均摩爾質量、壓強等，通

10、常的思路是寫出平衡式，列出相關量(起始量、變化 量、平衡量)，確定各量之間的關系，列出比例式或等式或依據(jù)平衡常數(shù)求解，這種思路和方法通常稱為“列三行法”如以下反應：mA (g) + nB (g) -* pC (g)+ qD (g),令A、B起始物質的量(mol )分別為a、b,達到平衡后，A的消耗量為 mx,容器的容積為 V L。mA (g) + nB (g) pC (g) + qD (g)起始n a b 00變化 n mx nx px qx平衡 n a mx b nx px qx則有：cp(C) cq(D)cm (A) cn(B)2.對于反應物：n （平）=n（始）n （變）對于生成物：n

11、（平）=n （始）+ n （變）n（A）平3.c （A）平=' ）Vmx4 .A的轉化率 （A） 100% （等于消耗的物質的量與起始的物質的量之比） a/ 、 n（A）平5 .A的體積分數(shù)：（A）, ,100%n總6 p（±）_ 皿.p（始）n始7 .（混）m旦（V不變則 不變） V8 . Mnu針對訓練1、一定條件下，對于可逆反應X（g）+3Y（g）2Z（g）,若X、Y、Z的起始濃度分別為ci、c2、c3（均不為零）,達到平衡時，X、Y、Z的濃度分別為 0.1 mol L 1 > 0.3mol L 10.08 mol L 1,則下列判斷正確的是（ D ）A. ci

12、： c2 = 3 ： 19 .平衡時，Y和Z的生成速率之比為 2 : 3C. X、Y的轉化率不相等D. ci 的取值范圍為 0 mol L 1< Ci<0.14 mol L 12、在一定體積的密閉容器中，進行如下化學反應：CO2（g） + H2（g）穩(wěn)飛CO（g） +H2O（g）,其化學平衡常數(shù) K和溫度T的關系如下表:7U700S001 QQQ1 200rO.P1司1.72.(5回答下列問題：(1)該反應為反應(填“吸熱” “放熱”).(2)能判斷該反應是否已達化學平衡狀態(tài)的依據(jù)是 a.容器中壓強不變b .混合氣體中c(CO)不變c. v 正(H2)=v 逆(H2O)d. c(C

13、O2)= c(CO)(3)某溫度下，在 2 L的密閉容器中，加入 1 mol CO 2和1 mol H 2充分反應達平衡 時，CO平衡濃度為0.25 mol/L ，試判斷此時的溫度為 £ .(4)若在(3)所處的溫度下，在 1 L的密閉容器中，加入 2 mol CO2和3 mol H2 充分反應達平衡時，H 2的物質的量為 a .等于 1.0 molb.大于 1.0 molc.大于0.5 mol d .無法確定喀索】吸熱皿卬/33、在體積恒定的密閉容器中，一定量的SO2與1.100 mol O2在催化劑作用下加熱到催化劑一-600 C發(fā)生反應：2SO2 + O2 2SO3； AH&l

14、t;0。當氣體的物質的量減少0.315 mol時反應達到平衡，在相同溫度下測得氣體壓強為反應前的82.5%。下列有關敘述正確的是(D )A.當SO3的生成速率與 SO2的消耗速率相等時反應達到平衡B.降低溫度，正反應速率減小程度比逆反應速率減小程度大C.將平衡混合氣體通入過量BaCl2溶液中，得到沉淀的質量為161.980 gD.達到平衡時，SO2的轉化率為90%4、某溫度下，在一個 2 L的密閉容器中加入 4 mol A 和2 mol B 進行如下反應：3A(g) + 2B(g) - - 4c(s) + D(g),反應2 min后達到平衡，測得生成 1.6 mol C,下列說法正確 的是(B

15、 )A.前2 min D 的平均反應速率為 0.2 mol L 1 min -1B.此時，B的平衡轉化率是 40%C.增大該體系的壓強，平衡不移動，化學平衡常數(shù)不變D.增加B,平衡向右移動，B的平衡轉化率增大U知以梳理三、外界條件對平衡轉化率的影響1 .溫度對平衡轉化率的影響(1)正反應為吸熱反應時，升高溫度，反應物的平衡轉化率增大；降低溫度，平衡轉 化率減小。(2)正反應為放熱反應時，升高溫度，反應物的平衡轉化率減??；降低溫度，平衡轉 化率增大。2 .壓強對平衡轉化率的影響(改變壓強的方式為改變體積)(1)反應式中氣態(tài)反應物的系數(shù)之和等于氣態(tài)生成物的系數(shù)之和時，改變壓強，反應 物的平衡轉化率

16、不變。(2)反應式中氣態(tài)反應物的系數(shù)之和大于氣態(tài)生成物的系數(shù)之和時，增大壓強，反應物的平衡轉化率都增大；減小壓強，反應物的平衡轉化率都減小。(3)反應式中氣態(tài)反應物的系數(shù)之和小于氣態(tài)生成物的系數(shù)之和時，增大壓強，反應物的平衡轉化率都減??；減小壓強，反應物的平衡轉化率都增大。3.改變反應物的量對平衡轉化率的影響(1)反應物只有一種反應類型：aA (g) - bB ( g) + cC (g )根據(jù)勒夏特列原理，增加 A的量：若a=b+c , A的轉化率不變；若a> b+c , A的轉化率增大；若a< b+c , A的轉化率減小；(2)多種反應物反應類型：aA (g) +bB (g) -

17、 cC (g) + dD (g)若只增加A的量，平衡正向移動，B的轉化率增大，而 A的轉化率減??；若按比例增加反應物A和B的量，反應物的轉化率與化學方程式中氣態(tài)物質的系數(shù)有關：若a+b=c+d ，則A、B的轉化率均不變；若a+b >c+d，則A、B的轉化率均增大;若a+b vc+d，則A、B的轉化率均減小。Ml針對訓練1、已知 2SO2 (g) + O 2 (g) 1=1 2SO 3 (g) ; AH = 197 kJ m o l 1o 向同溫、同體積的 三個密閉容器中分別充入氣體：(甲)2 mol SO2和1 mol O2;(乙)1 mol SO2和0.5mol O2 ；(丙)2 mo

18、l SO3。恒溫、恒容下反應達平衡時，下列關系一定正確的是(p143 ,王，例 15)A.容器內壓強P: P甲=P丙 2P乙B.SO3的質量m ： m甲=m丙 2m 乙C.c(SO2)與c(O2)之比k：女甲=卜丙 k乙D.反應放出或吸收熱量的數(shù)值Q: Q甲 = G丙 2Q乙啊知.梳星四、化學反應進行的方向1 .自發(fā)過程(1)含義在一定條件下，不需要借助外力作用就能自動進行的過程。(2)特點體系趨向于從高能狀態(tài)轉變?yōu)榈湍軤顟B(tài)(體系對外部做功或釋放熱量 )。在密閉條件下，體系有從有序轉變?yōu)闊o序的傾向性(無序體系更加穩(wěn)定)。2 .自發(fā)反應在一定條件下無需外界幫助就能自發(fā)進行的反應稱為自發(fā)反應。3

19、.判斷化學反應方向的依據(jù)(1)次含變與反應方向研究表明，對于化學反應而言，絕大多數(shù)放熱反應都能自發(fā)進行，且反應放出的熱量越多，體系能量降低得也越多，反應越完全?？梢?，反應的始變是制約化學反應能否自發(fā)進 行的因素之一。(2)嫡變與反應方向研究表明，除了熱效應外，決定化學反應能否自發(fā)進行的另一個因素是體系的混亂 度。大多數(shù)自發(fā)反應有趨向于體系混亂度增大的傾向。嫡和嫡變的含義a.嫡的含義嫡是衡量一個體系混亂度的物理量。用符號S表示。同一條件下，不同物質有不同的嫡值，同一物質在不同狀態(tài)下嫡值也不同，一般規(guī)律是 S(g)S(l)S(s)。b.嫡變的含義嫡變是反應前后體系嫡的變化，用AS表示，化學反應的A S越大，越有利于反應自發(fā)進行。(3)綜合判斷反應方向的依據(jù)AH TAS<0 ,反應能自發(fā)進行。AH TAS=0,反應達到平衡狀態(tài)。AH TA