第三節(jié) 化學平衡常數(shù) 化學反應進行的方向

第七章化學反應速率與化學平衡第講4化學平衡常數(shù)及反應進行的方向一、化學平衡常數(shù)1．概念在一定溫度下，可逆反應達到

時，生成物

與反應物

的比值是一個常數(shù)，用符號

表示．化學平衡狀態(tài)濃度冪之積濃度冪之積K2．表達式對于一般的可逆反應mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在一定溫度下達到平衡時，K＝3．特點(1)化學平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，與反應物或生成

物的濃度無關(guān)．(2)反應物或生成物中有固體和純液體存在時，由

于其濃度可看做“1”而不代入公式．(3)化學平衡常數(shù)是指某一具體反應方程式的平衡

常數(shù)．若反應方向改變，則平衡常數(shù)改變．若

方程式中各物質(zhì)的系數(shù)等倍擴大或縮小，盡管

是同一反應，平衡常數(shù)也會改變，但意義不變．4．意義及應用(1)K值越大，正反應進行的程度

，反應物

的轉(zhuǎn)化率

；K值越小，正反應進行的程

度

，反應物的轉(zhuǎn)化率

．越大越大越小越小(2)利用K可判斷反應熱效應；若升高溫度，K值增大，則正反應為

；若升高溫度，K值減小，則正反應為

．吸熱反應放熱反應1、放熱反應CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)在溫度t1時達到平衡，c1(CO)＝c1(H2O)＝1.0mol·L－1，其平衡常數(shù)為K1.升高反應體系的溫度至t2時，反應物的平衡濃度分別為c2(CO)和c2(H2O)，平衡常數(shù)為K2，則

(

)A．K2和K1的單位均為mol·L－1B．K2＞K1C．c2(CO)＝c2(H2O)D．c1(CO)＞c2(CO)C即時鞏固2、在25℃時，密閉容器中X、Y、Z三種氣體的初始濃度和平衡濃度如下表：物質(zhì)XYZ初始濃度/mol·L－10.10.20平衡濃度/mol·L－10.050.050.1下列說法錯誤的是

(

)A．反應達到平衡時，X的轉(zhuǎn)化率為50%B．反應可表示為X＋3Y2Z，其平衡常數(shù)為1600C．增大壓強使平衡向生成Z的方向移動，平衡常數(shù)

增大D．改變溫度可以改變此反應的平衡常數(shù)

C3、將固體NH4I置于密閉容器中，在一定溫度下發(fā)生下列反應：①NH4I(s)NH3(g)＋HI(g)，②2HI(g)I2(g)＋H2(g)達到平衡時，c(H2)＝0.5mol·L－1，c(HI)＝4mol·L－1，則在此溫度下反應①的平衡常數(shù)為

()A．9B．16C．20D．25C

溫度K1K2973K1.472.381173K2.151.67已知化學反應①：Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)，其平衡常數(shù)為K1；化學反應②：Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)，其平衡常數(shù)為K2，在溫度973K和1173K情況下，K1、K2的值分別如下：吸熱吸熱(4)要使反應③在一定條件下建立的平衡向正反應方向移動，可采取的措施有________(填寫字母序號)．A．縮小反應容器的容積B．擴大反應容器的容積C．升高溫度D．使用合適的催化劑E．設法減小平衡體系中的CO的濃度CE(5)圖甲、乙分別表示反應③在t1時刻達到平衡，在t2時刻因改變某個條件而發(fā)生變化的情況：①圖甲中t2時刻發(fā)生改變的條件是____________．②圖乙中t2時刻發(fā)生改變的條件是_____________．增大壓強或使用催化劑降低溫度或從體系中分離出H2例1.已知反應：2A(g)xB(g)+2C(g)在一定條件下達到平衡，容器內(nèi)壓強較反應前增大了30%，A的轉(zhuǎn)化率為20%，則x值為（）

A.1B.2C.3D.41.三段法考點二

化學平衡計算2.差量法3.極限法C一、常用方法例2.在一個VL的密閉容器中放入2LA(g)和1LB(g),在一定條件下反應：3A(g)+B(g)nC(g)+2D(g)達到平衡后A的濃度減少1/2,混合氣的平均相對分子質(zhì)量增大1/8,則系數(shù)n值為（）

A.1B.2C.3D.4A例3.可變的密閉容器中盛有適量的N2和H2的混合氣在一定條件下反應：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。達平衡時容積為VL?；旌蠚庵蠳H3占20%.若溫度和壓強不變，下列說法正確的是（）①原混合氣1.1VL②原混合氣1.2VL③參加反應的N2為0.1VL④原混合氣中N2和H2的體積比為1:3①

③

B.②④C.②

③D.②

③

④

C例4.在一定條件下，將1molCO和3molH2O(g)放在密閉容器中發(fā)生反應：CO（g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)達平衡后，測得CO2為0.75mol.若再通入6molH2O(g)達平衡后，CO2和H2的物質(zhì)的量之和可能為（）A.1.2molB.1.5molC.1.8molD.2.5molC思考：若再加入一個干擾答案E.1.6mol,還能用極值法嗎？那又怎樣求解？用平衡常數(shù)求解【變式1】將1mol氣體A和1mol氣體B通入一個體積不變的密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應：2A(g)+B(g)2C(g),反應達平衡時，氣體C的物質(zhì)的量為0.3mol,此時，若再通入0.5molA和0.5molB,則反應達新平衡時，C的物質(zhì)的量為（）A.0.3molB.0.45molC.0.3～o.45molD.0.45～1.5molD.例5.在一個容積固定的反應器中，有一個左右可滑動的密封隔板，兩側(cè)分別進行如圖所示反應，各物質(zhì)的起始加入量如下：M為2.5mol,N為3mol,P為0mol,A、C、D各為0.5mol,B為xmol。當x在一定范圍內(nèi)變化時，均可通過調(diào)節(jié)反應器的溫度，使兩側(cè)均達平衡且隔板恰好處于反應器正中的位置。如圖：2M(g）+3N(s)2P(g)

A(g)+4B(g)2C(g)+D(g)

若達平衡后，測得M的轉(zhuǎn)化率為75%（1）達平衡后，反應器左室氣體總物質(zhì)的量為

mol。(2)欲使右室開始時，v正＞v逆，x的取值范圍是

。(3)欲使右室開始時，v逆＞v正，x的取值范圍是

。2.51＜x＜20.5＜x＜1二、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

自發(fā)進行的過程．(2)特點①體系趨向于從

狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

狀

態(tài)(體系對外部

或

熱量)．②在密閉條件下，體系有從

轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

的

傾向性(無序體系更加穩(wěn)定)．高能量低能量做功放出有序無序2．化學反應方向的判據(jù)(1)焓判據(jù)放熱過程中體系能量

，ΔH

0，具有自發(fā)進行的傾向，但有些吸熱反應也可以自發(fā)進行，故只用焓變判斷反應方向不全面．降低＜(2)熵判據(jù)①熵：量度體系

程度的物理量，符號

為

.②熵的大?。和N物質(zhì)，三種狀態(tài)下，熵值

由大到小的順序為

．③熵判據(jù)體系的混亂度

，ΔS

0，反應有自發(fā)

進行的傾向．但有些熵減的過程也能自發(fā)進

行，故只用熵變來判斷反應方向也不全面．混亂S(g)＞S(l)＞S(s)增大＞SΔHΔSΔH－TΔS反應情況－＋永遠是負值在任何溫度下過程均自發(fā)進行＋－永遠是正值在任何溫度下過程均非自發(fā)進行＋＋低溫為正，高溫為負高溫時自發(fā)－－低溫為負，高溫為正低溫時自發(fā)(3)復合判據(jù)——自由能變化①符號：

，單位：②公式：ΔG＝③應用ΔGkJ·mol－1ΔH－TΔS【思考】

能自發(fā)進行的反應一定能實際發(fā)生嗎？提示：不一定．化學反應方向的判據(jù)指出的僅僅是在一定條件下化學反應自發(fā)進行的趨勢，并不能說明在該條件下反應是否實際發(fā)生，還要考慮化學反應的快慢問題.1．下列說法中，正確的是 (

)A．化學反應總是伴隨著能量變化B．能夠自發(fā)進行的反應不一定都是放熱反應C．只有放熱反應才能夠自發(fā)進行D．能夠自發(fā)進行的反應就一定能夠發(fā)生并完成AB2、下列反應中，一定不能自發(fā)進行的是(

)A．2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)

ΔH＝－78.03kJ/molΔS＝1110J·mol－1·K－1B．CO(g)===C(s，石墨)＋1/2O2(g)ΔH＝110.5kJ/mol

ΔS＝－89.36J·mol－1·K