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文檔簡介
高考專題:化學平衡常數化學反應進行的方向[考綱要求]1.了解化學平衡常數(K)的含義,能利用化學平衡常數進行相關計算。2.了解化學平衡的調控在生活、生產和科學研究領域中的重要作用。3.能正確計算化學反應的轉化率(α)考點一化學平衡常數及其應用[要點細化]1.化學平衡常數(1)定義在一定溫度下,當一個可逆反應達到化學平衡時,生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值是一個常數,用符號K表示。2.表達式(1)對于反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),K=eq\f(cp(C)·cq(D),cm(A)·cn(B))(固體和純液體的濃度視為常數,通常不計入平衡常數表達式中)。(2)平衡常數與方程式的關系①在相同溫度下,對于給定的可逆反應,正逆反應的平衡常數互為倒數,即K正=eq\f(1,K逆)。②方程式乘以某個系數x,則平衡常數變?yōu)樵瓉淼膞次方。③兩方程衡常數的乘積,即K總=K1·K2。3.意義(1)K值越大,反應物的轉化率越大,正反應進行的程度越大。當K>105時,可以認為反應進行得較完全。
K值越小,正反應進行的程度越小,反應物的轉化率越小。當K<10-5時,認為反應很難進行。
(2)K只受溫度影響,與反應物或生成物的濃度變化無關。(3)化學平衡常數是指某一具體反應的平衡常數。(4)影響因素。①內因:反應物本身的性質。
②外因:只受溫度影響,與濃度、壓強、催化劑等外界因素無關。
2.平衡轉化率對于反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),A(g)的平衡轉化率可表示為:α(A)=×100%[用c0(A)表示A的初始濃度,c平(A)表示A的平衡濃度]。
3.有關化學平衡常數的計算及應用(1)判斷、比較可逆反應進行的程度一般來說,一定溫度下的一個具體的可逆反應:K值正反應進行的程度平衡時生成物濃度平衡時反應物濃度反應物轉化率越大越大越大越小越高越小越小越小越大越低(2)判斷正在進行的可逆反應是否達到平衡或反應進行的方向對于化學反應aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)的任意狀態(tài),濃度商Q=,Q和K存在以下關系:(3)判斷可逆反應的熱效應升高溫度,若K值增大,則正反應為吸熱反應;若K值減小,則正反應為放熱反應。(4)化學平衡的“三段式法”計算“三段式法”是有效解答化學平衡計算題的“萬能鑰匙”。解題時,要注意清楚條理地列出起始量、轉化量、平衡量,按題目要求進行計算,同時還要注意單位的統一。具體方法:可按下列模式進行計算:如mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),令A、B起始物質的量濃度分別為amol·L-1、bmol·L-1,達到平衡后消耗A的物質的量濃度為mxmol·L-1。mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)起始/(mol·L-1) ab0 0變化/(mol·L-1) mxnx px qx平衡/(mol·L-1) a-mxb-nx px qx相關計算:平衡常數:K=。A的平衡轉化率:α(A)平=100%。A的物質的量分數:w(A)=100%?;旌蠚怏w的密度:ρ混=?;旌蠚怏w的平均相對分子質量:。[溫馨提示]與物質狀態(tài)的關系由于固體或純液體的濃度視為常數,所以在平衡常數表達式中不再寫出。當有水參與反應時,計算平衡常數要從兩方面考慮:①稀溶液中進行的反應,由于水的濃度視為常數而不必出現在平衡常數表達式中。②非水溶液中進行的反應,水則應出現在平衡常數表達式中。如:CH3COOH(l)+CH3CH2OH(l)CH3COOCH2CH3(l)+H2O(l)K=eq\f(cCH3COOCH2CH3·cH2O,cCH3COOH·cCH3CH2OH)[總結歸納]Kp含義:在化學平衡體系中,用各氣體物質的分壓替代濃度計算的平衡常數叫壓強平衡常數。計算技巧:第一步,根據“三段式”法計算平衡體系中各物質的物質的量或物質的量濃度;第二步,計算各氣體組分的物質的量分數或體積分數;第三步,根據分壓計算公式求出各氣體物質的分壓,某氣體的分壓=氣體總壓強×該氣體的體積分數(或物質的量分數);第四步,根據平衡常數計算公式代入計算。例如,N2(g)+3H2(g)2NH3(g),壓強平衡常數表達式為Kp=eq\f(p2(NH3),p(N2)·p3(H2))。[正誤判斷](1)平衡常數表達式中,可以是物質的任一濃度()(2)增大反應物的濃度,平衡正向移動,化學平衡常數增大()(3)平衡常數和轉化率都能體現可逆反應進行的程度()(4)對某一可逆反應,升高溫度則化學平衡常數一定變大()(5)平衡常數發(fā)生變化,化學平衡必定發(fā)生移動()(6)反應A(g)+3B(g)2C(g)達到平衡后,溫度不變,增大壓強,平衡正向移動,平衡常數增大()答案(1)×(2)×(3)√(4)×(5)√(6)×[能力提升]1.羰基硫(COS)可作為一種糧食熏蒸劑,能防止某些昆蟲、線蟲和真菌的危害。在恒容密閉容器中,將CO和H2S混合加熱并達到下列平衡:CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g)K=0.1反應前CO的物質的量為10mol,平衡后CO的物質的量為8mol。下列說法正確的是()A.升高溫度,H2S濃度增大,表明該反應是吸熱反應B.通入CO后,正反應速率逐漸增大C.反應前H2S物質的量為7molD.CO的平衡轉化率為80%[解析]A項,升高溫度,H2S濃度增大,說明平衡向逆反應方向移動,逆反應吸熱,正反應放熱,錯誤;B項,通入CO氣體瞬間正反應速率增大,達到最大值,向正反應方向建立新的平衡,正反應速率逐漸減小,錯誤;C項,設反應前H2S的物質的量為nmol,容器的容積為VL,則CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g)K=0.1n始/mol10n00n轉/mol2222n平/mol8n-222K=eq\f(\f(2,V)·\f(2,V),\f(8,V)·\f(n-2,V))=0.1,解得n=7,正確;D項,根據上述計算可知CO的轉化率為20%,錯誤。答案C2.已知反應:CH2CHCH3(g)+Cl2(g)CH2CHCH2Cl(g)+HCl(g)。在一定壓強下,按w=eq\f(nCl2,nCH2=CHCH3)向密閉容器中充入氯氣與丙烯。圖甲表示平衡時,丙烯的體積分數(φ)與溫度(T)、w的關系,圖乙表示逆反應的平衡常數與溫度的關系。則下列說法中錯誤的是()A.圖甲中w2>1B.圖乙中,A線表示逆反應的平衡常數C.溫度為T1、w=2時,Cl2的轉化率為50%D.若在恒容絕熱裝置中進行上述反應,達到平衡時,裝置內的氣體壓強增大[解析]根據圖甲中信息可知,增大n(Cl2),w增大,平衡正向移動,丙烯的體積分數(φ)減小,故w2>1,A項正確;根據圖甲可知,升高溫度,丙烯的體積分數增大,說明平衡逆向移動,逆反應為吸熱反應,正反應為放熱反應,則升高溫度,正反應的平衡常數減小,逆反應的平衡常數增大,圖乙中,A線表示逆反應的平衡常數,B項正確;由圖乙知,溫度為T1時,正、逆反應的平衡常數相等,又因兩者互為倒數,則平衡常數K=1,w=2時,設CH2=CHCH3和Cl2的物質的量分別為amol、2amol,參加反應的Cl2的物質的量為bmol,利用三段式可列關系式eq\f(b2,a-b2a-b)=1,解得eq\f(b,2a)=eq\f(1,3),則Cl2的轉化率約為33.3%,C項錯誤;該反應為反應前后氣體體積不變的放熱反應,反應向正反應方向進行,體系溫度升高,氣體膨脹,達到平衡時,裝置內的氣體壓強將增大,D項正確。答案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)H2(g)+I2(g)。達到平衡時:c(H2)=0.5mol·L-1,c(HI)=4mol·L-1,則此溫度下反應①的平衡常數為____________。[解析]mol·L-1,故①式生成c(HI)=c平衡(HI)+c分解(HI)=4mol·L-1+1mol·L-1=5mol·L-1,則c平衡(NH3)=5mol·L-1,根據平衡常數表達式K=c平衡(NH3)·c平衡(HI)=5×4=20。答案204.一定量的CO2與足量的C在恒壓密閉容器中發(fā)生反應:C(s)+CO2(g)2CO(g)ΔH=+173kJ·mol-1,若壓強為pkPa,平衡時體系中氣體體積分數與溫度的關系如圖所示,回答下列問題:(1)650℃時CO2的平衡轉化率為________。(2)t1℃時平衡常數Kp=________(用平衡分壓代替平衡濃度計算,分壓=總壓×物質的量分數);該溫度下達平衡后若再充入等物質的量的CO和CO2氣體,則平衡________(填“正向”“逆向”或“不”)移動,原因是_________________________________________。[解析](1)650℃時,平衡時CO2的體積分數為60%,設其物質的量為0.6mol,則平衡時CO的物質的量
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