化學(xué)平衡常數(shù),反應(yīng)進(jìn)行方向

1、化學(xué)平衡常數(shù)、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向nu知識林理一、化學(xué)平衡常數(shù)1 .定義：在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，生成物濃度哥之積與反應(yīng)物濃度哥之積的比值是一個(gè)常數(shù)，這個(gè)常數(shù)就是該反應(yīng)的化學(xué)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(yīng) 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(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與反應(yīng)物或生成物的濃度無關(guān)。反應(yīng)物或生成物中有固體或純液體存在時(shí)，由于其濃度可看做“1”而不代入公式。化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)的平衡常數(shù)。若反應(yīng)方向改變，則平衡常數(shù)改變。4 .化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)

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(yīng)進(jìn)行的程度越大，即該反應(yīng)進(jìn)行得越完全，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)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(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)和反應(yīng)進(jìn)行的方向。，Q c < K ,反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行, Q c= K ,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)Q c >K ,反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行利用K可判斷反應(yīng)的熱效應(yīng)若升高溫度，K值增大，則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)；若升高溫度，K值減小，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。計(jì)算轉(zhuǎn)化率依據(jù)起始濃度(或平衡濃度)和平衡常數(shù)可以計(jì)算平衡濃度(或起始濃度)，從而計(jì)算反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。0針對訓(xùn)練1、已

3、知反應(yīng)： CO(g) +CuO(s)CO2(g)+Cu和反應(yīng)：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(yīng)：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(yīng)的平衡常數(shù)c CO 2 c Cuc CO c CuOKiB.反應(yīng)的平衡常數(shù) K=-K2C.對于反應(yīng)，恒容時(shí)，溫度升高，H2濃度減小，則該反應(yīng)的始變?yōu)檎礑.對于反應(yīng)，恒溫恒容下，增大壓強(qiáng)，H2濃度一定減小答案 B解析 在書寫平衡常數(shù)表達(dá)式時(shí)，純固體不能表示在平衡常數(shù)表達(dá)式中，A錯(cuò)誤；Ki由于反應(yīng)=反應(yīng)一反應(yīng)，因此平衡常數(shù)K=

4、, B正確；反應(yīng)中，溫度升K2高，H 2濃度減小，則平衡左移，即逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，因此AH<0 , C錯(cuò)誤；對于反應(yīng)，在恒溫恒容下，增大壓強(qiáng)，如充入惰性氣體，則平衡不移動，H2的濃度不變，D錯(cuò)誤。2、已知可逆反應(yīng)： 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(yīng)物的起始濃度分別為c(M) = 1 mol L 1, c(N)=2.4 mol L1;達(dá)到平衡后，M的轉(zhuǎn)化率為60% ,此時(shí)N的轉(zhuǎn)化率為 (2)若反應(yīng)溫度升高，M的轉(zhuǎn)化率填“增大”、“減小”或“不變”)；(3)若反應(yīng)溫度不變，反應(yīng)物的起始濃度分別為c(M

5、) =4 mol L 1, c(N) = a mol L1;達(dá)到平衡后，c(P)=2 mol L 1, a=(4)若反應(yīng)溫度不變，反應(yīng)物的起始濃度為c(M) = c(N) = b mol L 1 ,達(dá)到平衡后，M的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化率為 -X100% =25% 。2.4 mol L 1(2)由于該反應(yīng)的A H>0 ,即該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，因此升高溫度，平衡右移,轉(zhuǎn)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(xué)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(dá)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(shè)M的轉(zhuǎn)化率為x,則達(dá)到平衡后各物質(zhì)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(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：CO2(g)+H2(g)H2O(g),化學(xué)平衡常數(shù) K與溫度T的關(guān)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(xué)平衡向 慎“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”)方向移動。(2)能判斷該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)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(qiáng)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(guān)系：C(CO2)c(H2)=c(CO) C(H2O),此時(shí)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(shí)反應(yīng)所處的狀態(tài)為 填"向正反應(yīng)方向進(jìn)行中”、“向逆反應(yīng)方向進(jìn)行中”或“平衡狀態(tài)”)。答案 (1)正反應(yīng) (2)E(3)850 向正反應(yīng)方向進(jìn)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(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動；(2)A項(xiàng)，達(dá)到平衡時(shí) c(CO2)不一定等于 c(CO),反之相等時(shí)也不一 定處于平衡狀態(tài)；B項(xiàng)

9、，溫度不變 K不變，不正確；C項(xiàng)，此反應(yīng)不論是否平衡， 壓強(qiáng)均不改變，故不正確；D項(xiàng)，v正(CO 2)與v正(H2)表示的反應(yīng)方向一致，故不能判斷是否達(dá)到平衡；E項(xiàng)，達(dá)到平衡時(shí)，各種反應(yīng)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(jì)算出 K=1.0,即此時(shí)溫度為 850 C,此0.75 X1.5= 0.94<1.0 ,故反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行中。1X1.2Q1就以梳理二、化學(xué)平衡計(jì)算的一般思路和方法化學(xué)平衡的計(jì)算一般涉及各組分的物質(zhì)的量、濃度、轉(zhuǎn)化率、百分含量、氣體混合物 的密度、平均摩爾質(zhì)量、壓強(qiáng)等，通

10、常的思路是寫出平衡式，列出相關(guān)量(起始量、變化 量、平衡量)，確定各量之間的關(guān)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(yīng)：mA (g) + nB (g) -* pC (g)+ qD (g),令A(yù)、B起始物質(zhì)的量(mol )分別為a、b,達(dá)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(yīng)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(zhuǎn)化率 （A） 100% （等于消耗的物質(zhì)的量與起始的物質(zhì)的量之比） a/ 、 n（A）平5 .A的體積分?jǐn)?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(xùn)練1、一定條件下，對于可逆反應(yīng)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(dá)到平衡時(shí)，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(shí)，Y和Z的生成速率之比為 2 : 3C. X、Y的轉(zhuǎn)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(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)：CO2（g） + H2（g）穩(wěn)飛CO（g） +H2O（g）,其化學(xué)平衡常數(shù) K和溫度T的關(guān)系如下表:7U700S001 QQQ1 200rO.P1司1.72.(5回答下列問題：(1)該反應(yīng)為反應(yīng)(填“吸熱” “放熱”).(2)能判斷該反應(yīng)是否已達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是 a.容器中壓強(qiáng)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(yīng)達(dá)平衡 時(shí)，CO平衡濃度為0.25 mol/L ，試判斷此時(shí)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(yīng)達(dá)平衡時(shí)，H 2的物質(zhì)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(yīng)：2SO2 + O2 2SO3； AH&l

14、t;0。當(dāng)氣體的物質(zhì)的量減少0.315 mol時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡，在相同溫度下測得氣體壓強(qiáng)為反應(yīng)前的82.5%。下列有關(guān)敘述正確的是(D )A.當(dāng)SO3的生成速率與 SO2的消耗速率相等時(shí)反應(yīng)達(dá)到平衡B.降低溫度，正反應(yīng)速率減小程度比逆反應(yīng)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(zhì)量為161.980 gD.達(dá)到平衡時(shí)，SO2的轉(zhuǎn)化率為90%4、某溫度下，在一個(gè) 2 L的密閉容器中加入 4 mol A 和2 mol B 進(jìn)行如下反應(yīng)：3A(g) + 2B(g) - - 4c(s) + D(g),反應(yīng)2 min后達(dá)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(yīng)速率為 0.2 mol L 1 min -1B.此時(shí)，B的平衡轉(zhuǎn)化率是 40%C.增大該體系的壓強(qiáng)，平衡不移動，化學(xué)平衡常數(shù)不變D.增加B,平衡向右移動，B的平衡轉(zhuǎn)化率增大U知以梳理三、外界條件對平衡轉(zhuǎn)化率的影響1 .溫度對平衡轉(zhuǎn)化率的影響(1)正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)時(shí)，升高溫度，反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率增大；降低溫度，平衡轉(zhuǎn) 化率減小。(2)正反應(yīng)為放熱反應(yīng)時(shí)，升高溫度，反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率減??；降低溫度，平衡轉(zhuǎn) 化率增大。2 .壓強(qiáng)對平衡轉(zhuǎn)化率的影響(改變壓強(qiáng)的方式為改變體積)(1)反應(yīng)式中氣態(tài)反應(yīng)物的系數(shù)之和等于氣態(tài)生成物的系數(shù)之和時(shí)，改變壓強(qiáng)，反應(yīng) 物的平衡轉(zhuǎn)化率

16、不變。(2)反應(yīng)式中氣態(tài)反應(yīng)物的系數(shù)之和大于氣態(tài)生成物的系數(shù)之和時(shí)，增大壓強(qiáng)，反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率都增大；減小壓強(qiáng)，反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率都減小。(3)反應(yīng)式中氣態(tài)反應(yīng)物的系數(shù)之和小于氣態(tài)生成物的系數(shù)之和時(shí)，增大壓強(qiáng)，反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率都減??；減小壓強(qiáng)，反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率都增大。3.改變反應(yīng)物的量對平衡轉(zhuǎn)化率的影響(1)反應(yīng)物只有一種反應(yīng)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(zhuǎn)化率不變；若a> b+c , A的轉(zhuǎn)化率增大；若a< b+c , A的轉(zhuǎn)化率減??；(2)多種反應(yīng)物反應(yīng)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(zhuǎn)化率增大，而 A的轉(zhuǎn)化率減??；若按比例增加反應(yīng)物A和B的量，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率與化學(xué)方程式中氣態(tài)物質(zhì)的系數(shù)有關(guān)：若a+b=c+d ，則A、B的轉(zhuǎn)化率均不變；若a+b >c+d，則A、B的轉(zhuǎn)化率均增大;若a+b vc+d，則A、B的轉(zhuǎn)化率均減小。Ml針對訓(xùn)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(gè)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(yīng)達(dá)平衡時(shí)，下列關(guān)系一定正確的是(p143 ,王，例 15)A.容器內(nèi)壓強(qiáng)P: P甲=P丙 2P乙B.SO3的質(zhì)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(yīng)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(xué)反應(yīng)進(jìn)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(jìn)行的過程。(2)特點(diǎn)體系趨向于從高能狀態(tài)轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向性(無序體系更加穩(wěn)定)。2 .自發(fā)反應(yīng)在一定條件下無需外界幫助就能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)稱為自發(fā)反應(yīng)。3

19、.判斷化學(xué)反應(yīng)方向的依據(jù)(1)次含變與反應(yīng)方向研究表明，對于化學(xué)反應(yīng)而言，絕大多數(shù)放熱反應(yīng)都能自發(fā)進(jìn)行，且反應(yīng)放出的熱量越多，體系能量降低得也越多，反應(yīng)越完全?？梢?，反應(yīng)的始變是制約化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn) 行的因素之一。(2)嫡變與反應(yīng)方向研究表明，除了熱效應(yīng)外，決定化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的另一個(gè)因素是體系的混亂 度。大多數(shù)自發(fā)反應(yīng)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(gè)體系混亂度的物理量。用符號S表示。同一條件下，不同物質(zhì)有不同的嫡值，同一物質(zhì)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(yīng)前后體系嫡的變化，用AS表示，化學(xué)反應(yīng)的A S越大，越有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。(3)綜合判斷反應(yīng)方向的依據(jù)AH TAS<0 ,反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。AH TAS=0,反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)。AH TA