化学平衡常数、反应进行方向讲义

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1、化学平衡常数、化学反应进行的方向nu知识梳理一、化学平衡常数1 .定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度哥之积与反应物浓度哥之积的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数)，用K表不。2 .对于一般的可逆反应 m A (g) + n B(g) - p C(g) + q D(g),在一定温度下：PqK C ?Dq Am?Bn3 .注意：化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。反应物或生成物中有固体或纯液体存在时，由于其浓度可看做“ 1 而不代入公式。化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变。4 .化学平衡常数

2、的应用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，反应物的转化率越大，反之亦然。若用任意状态的浓度哥之积的比值(称为浓度商，用 Q c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。Q c K ,反应向逆反应方向进行利用K可判断反应的热效应若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应;若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。计算转化率依据起始浓度(或平衡浓度)和平衡常数可以计算平衡浓度(或起始浓度)，从而计算 反应物的转化率。nj针对训练1、已知反应：CO(g) + CuO(s)CO2(g) + Cu(s)和反应：H2(g)

3、 +CuO(s)Cu(s)+H2O(g)在相同的某温度下的平衡常数分别为Ki和K2,该温度下反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g) + H2(g)的平衡常数为K。则下列说法正确的是()A .反应的平衡常数c CO2 c Cuc CO c CuOb.反应的平衡常数 k=k2C.对于反应，恒容时，温度升高，H2浓度减小，则该反应的始变为正值D.对于反应，恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小答案 B解析 在书写平衡常数表达式时，纯固体不能表示在平衡常数表达式中，A错误;由于反应:反应一反应,因此平衡常数K=K2, B正确；反应中,温度升高，H2浓度减小，则平衡左移，即逆反应为吸热反应，正反应为

4、放热反应，因此AH0,请回答下列问题：(1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为c(M) = 1 mol L 1, c(N) = 2.4 mol L 1；达到平衡后，M的转化率为60%,此时N的转化率为 ;(2)若反应温度升高，M的转化率 (填增大、减小“或 不变”)(3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为c(M) =4 mol L 1, c(N) = a mol L1;达到平衡后，c(P) = 2 mol L 1, a=;(4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为c(M)=c(N)=b mol L 1,达到平衡后,M的转化率为答案 (1)25% (2)增大 (3)6 (4)41%解析(1)M

5、(g) + N(g)P(g) + Q(g)2.4始态mol L 1 1变化量 mol L 11 60%1X60%1 mol L 140%因此N的转化率为 -X100% = 25%O2.4 mol L1(2)由于该反应的AH0,即该反应为吸热反应，因此升高温度，平衡右移，M的转化率增大。(3)根据(1)可求出各平衡浓度：c(M) =0.4 mol L ,1 c(N) = 1.8 mol L 1c(P)=0.6 mol L1 c(Q)= 0.6 mol L 1cP c Q因此化学平衡常数K=cnMcrN0.6 私6_1= 0.4 -.8 = 2由于温度不变，因此 K不变，达到平衡后c(P)=2 m

6、ol L- 1 c(Q)=2 mol L：1c(M)=2 mol L 1 c(N) = (a2)mol L，1c P c Q2X21K =二c M c N 2 x a22解得a= 6。(4)设M的转化率为x,则达到平衡后各物质的平衡浓度分别为c(M) = b(1 x)mol L 1 c(N) = b(1 x)mol L 1c(P)=bx mol L 1 c(Q) = bx mol L，1c P c Qbx bx1K =-=二c M c N b 1 -x b 1 -x 2解得x= 41%3、在体积为1 L的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g) + H2(g) -CO(g) +H2O(g),

7、化学平衡常数 K与温度T的关系如下表：T/C7008008501 0001 200K0.60.91.01.72.6回答下列问题：升高温度，化学平衡向 (填 芷反应”或 逆反应”方向移动。(2)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是 。A. c(CO2) = c(CO)B. K不变C.容器中的压强不变D. v 正(H2) = v正(CO2)E. c(H2)保持不变若某温度下，平衡浓度符合下列关系：c(CO2) c(H2)=c(CO) c(H2O),此时的温度为;在此温度下，若该容器中含有1 mol CO 2、1.2 mol H2、0.75 molCO、1.5 mol H2O,则此时反应所处的状态为

8、 (填 向正反应方向进行 中”、向逆反应方向进行中”或 平衡状态” J答案 (1)正反应 (2)E(3)850 C 向正反应方向进行中解析(1)由表格数据可得，随着温度升高，平衡常数增大，说明化学平衡向正反应方向移动；(2)A项，达到平衡时 c(CO2)不一定等于c(CO),反之相等时也不一定处于平衡状态；B项，温度不变 K不变，不正确；C项，此反应不论是否平衡，压强均不改变，故不正确；D项，v正(CO2)与v正(H2)表示的反应方向一致，故不能判断是否达到平衡；E项，达到平衡时，各种反应物、生成物的浓度保持不变。(3)由c(CO2) c(H2)=c(CO) c(H2O),则计算出 K= 1.

9、0,即此时温度为 850 C,此温度下c CO c H2Oc CO2 c H2=0.75 1.51X1.2= 0.94 0.3mol L 1 0.08 mol L-1,则下列判断正确的是( D )A . C1 ： C2 = 3 ： 19 .平衡时，Y和Z的生成速率之比为 2 : 3C. X、Y的转化率不相等D. C1 的取值范围为 0 mol Ld0.14 mol L：12、在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g) + H2(g)脩? CO(g) + H2O(g),其化学平衡常数 K和温度T的关系如下表：700SOO双I 0001 2000.91.01.72.（5回答下列问题：(

10、1)该反应为 反应(填 吸热放热”.)(2)能判断该反应是否已达化学平衡状态的依据是 .a.容器中压强不变b.混合气体中c(CO)不变c. v正(H2)= v逆(H2O)d. c(CO2)=c(CO)(3)某温度下，在 2 L的密闭容器中，加入 1 mol CO2和1 mol H2充分反应达平衡 时，CO平衡浓度为0.25 mol/L ,试判断此时的温度为 C.(4)若在(3)所处的温度下，在 1 L的密闭容器中，加入 2 mol CO2和3 mol H 2充分 反应达平衡时，H2的物质的量为.a.等于 1.0 molb.大于 1.0 molc.大于0.5 mol d .无法确定E答案】打)吸

11、热趾眈1h/3/33、在体积恒定的密闭容器中，一定量的SO2与1.100 mol O 2在催化剂作用下加热到 600 c发生反应：2SO2+O2 2SO3； AH b+c, A的转化率增大；若av b+c, A的转化率减小；(2)多种反应物反应类型：aA (g) +bB (g) - * cC (g) + dD (g)若只增加A的量，平衡正向移动，B的转化率增大，而 A的转化率减小；若按比例增 加反应物A和B的量，反应物的转化率与化学方程式中气态物质的系数有关：若a+b=c+d ,则A、B的转化率均不变；若a+bc+d,则A、B的转化率均增大；若a+bvc+d,则A、B的转化率均减小。mi针对训

12、练1、已知 2SO2 (g) + O 2 (g)2SO3 (g)； AH = 197 kJ mo1。向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体：(甲)2 mol SO2和1 mol O2；(乙)1 m ol SO2和0.5 mol O2 ；(丙)2 mol SO3。恒温、恒容下反应达平衡时，下列关系一定正确的是(p143,王，例15)A.容器内压强P: P甲 = P丙 2P乙B.SO3的质量m ： m甲=m丙 2m乙C.c(SO2)与c(O2)之比k：女甲=卜丙 k乙D.反应放出或吸收热量的数值 Q: Q甲=G丙 2Q乙m知区梳理四、化学反应进行的方向1 .自发过程含义在一定条件下，不需要借助

13、外力作用就能自动进行的过程。(2)特点体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量 )。在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。2 .自发反应在一定条件下无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。3 .判断化学反应方向的依据(1)次含变与反应方向研究表明，对于化学反应而言，绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越 多，体系能量降低得也越多，反应越完全。可见，反应的始变是制约化学反应能否自发进 行的因素之一。(2)嫡变与反应方向研究表明，除了热效应外，决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的混乱 度。大多数自发反应有趋向于体系混乱度增大的倾

14、向。嫡和嫡变的含义a.嫡的含义嫡是衡量一个体系混乱度的物理量。用符号S表示。同一条件下，不同物质有不同的嫡值，同一物质在不同状态下嫡值也不同，一般规律是S(g)S(l)S(s)。b.嫡变的含义嫡变是反应前后体系嫡的变化，用AS表示，化学反应的AS越大，越有利于反应自发进行。(3)综合判断反应方向的依据AH TA S0,反应不能自发进行。IU针对训练1、实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解正确的是()A.所有的放热反应都是自发进行的B.所有的自发反应都是放热的C.焰变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素D.始变是决定反应是否具有自发性的唯一判据答案 C2、下列反应中，嫡显

15、著增加的反应是()A . CO(g) + 2H 2(g)=CH 3OH(g)B. CaCO3 + 2HCl=CaCl2+H2O+CO2TC. C(S)+O2(g)=CO2(g)D. 2Hg(l) + O2(g)=2HgO(s)答案 B解析 反应中若生成气体或气体的量增加，都会使混乱度增加，嫡增加。3、下列组合中在任何温度下反应均能自发进行的是()A.AH0,AS0B.AH0,AS0,AS0D,AH0答案 D4、试判断用于汽车净化的一个反应2NO(g)+2CO(g)=N2(g) + 2CO2(g)在 298 K、100 kPa下能否自发进行？AS= 145.3已知：在 298 K、100 kPa 下该反应的 AH = 113.0 kJ mol 1J mol 1 K 1。答案可以自发进行。解析AH TAS=-113.0 kJ mol 1-298 KX(145.3 J mol 1 K 1) M0 3 69.7 kJ mol10,可以自发进行。