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第 2 讲 化学平衡常数
1.认识化学平衡常数是表征反应限度的一个特征值。
2.知道化学平衡常数的含义。
3.了解浓度商和化学平衡常数的相对大小与反应方向间的联系。
1
重点: 理解影响化学平衡的因素、掌握化学平衡常数的应用
难点:化学平衡常数的含义和计算方法、应用平衡常数的表达式
一、化学平衡常数含义
1.浓度商的含义:
对于一般的可逆反应:
mA(g)+nB(g)⇌ pC(g)+qD(g)任意时刻的 称为浓度商,常用 表示。
2.化学平衡常数的含义:
进一步研究发现,该反应在一定条件下达到平衡时,c(A)、c(B)、c(C)、c(D)之间有K
=,其中K是 ,称为 ,简称 。(注意:固体和液体纯物质一般不列
入浓度商和平衡常数)
二、化学平衡常数的特点
⒈化学平衡常数是表明化学反应限度的一个特征值,通常情况下只受 影响。当反
应中有关物质的浓度商 平衡常数时,表明反应达到限度,即达到 状态。
⒉K越大,说明平衡体系中 所占比例越大,即该反应进行得越 ,平衡时反
应物的转化率 ;反之,K越小,该反应进行得越 ,平衡时反应物的转化率 。一
般来说,当 时,该反应就进行得基本完全了。
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)化学平衡常数表达式中各物质的浓度可以是任意时刻的浓度。( )
(2)对某一可逆反应,升高温度则化学平衡常数一定变大。( )
(3)增大反应物的浓度,平衡正向移动,化学平衡常数增大。( )
(4)化学平衡常数和转化率都能体现反应进行的程度。( )
⒉关于化学平衡常数的叙述正确的是( )
A.温度一定,一个化学反应的平衡常数是一个常数B.两种物质反应,不管怎样书写化学方程式,平衡常数不变
C.温度一定时,对于给定的化学反应,正、逆反应的平衡常数互为倒数
D.浓度商QK2
D.无法确定
在某温度下,将H 和I 各0.1 mol的气态混合物充入10 L的密闭容器中,发生
2 2
反应H(g)+I(g)⇌2HI(g),连续测定c(I)的变化,5 s时测定c(I)=0.0080
2 2 2 2
mol·L-1并保持不变。则:
(1)反应的平衡常数的表达式是K=______________。
(2)此温度下,平衡常数值为________。
(3)若在此温度下,在10 L的密闭容器中充入0.2 mol HI气体,达到平衡时,HI的转
化率为________。
考点3 压强平衡常数(K )的计算
p
1.压强平衡常数(K )
p
(1)当把化学平衡常数K表达式中各物质的浓度用该物质的分压来表示时,就得到该反应的
压强平衡常数K ,其表达式的意义相同。
p
(2)K 仅适用于气相发生的反应。
p
2.计算方法
第一步:根据三段式法计算平衡体系中各组分的物质的量或物质的量浓度。
第二步:计算各气体组分的物质的量分数或体积分数。第三步:根据分压计算公式求出各气体物质的分压。某气体的分压=气体总压强×该气体
的体积分数(或物质的量分数)。
第四步:根据平衡常数计算公式代入计算。
3.两种K 的计算模板
p
(1)平衡总压为p
0
N(g) + 3H(g) 2NH (g)
2 2 3
n(平) a b c
p(分压) p p p
0 0 0
K =
p
(2)刚性容器起始压强为p,平衡转化率为α。
0
2NO (g) NO(g)
2 2 4
p(始) p 0
0
Δp pα pα
0 0
p(平) p-pα pα
0 0 0
K =
p
一氯化碘(ICl)是一种卤素互化物,具有强氧化性,可与金属直接反应,也可用作
有机合成中的碘化剂。回答下列问题:
(1)氯铂酸钡(BaPtCl )固体加热时部分分解为BaCl 、Pt和Cl 376.8 ℃时平衡常数K ′=1.
6 2 2, p
0×104 Pa2。在一硬质玻璃烧瓶中加入过量BaPtCl ,抽真空后,通过一支管通入碘蒸气(然
6
后将支管封闭)。在376.8 ℃,碘蒸气初始压强为20.0 kPa。376.8 ℃平衡时,测得烧瓶
中压强为32.5 kPa,则p =________ kPa,反应2ICl(g)Cl (g)+I(g)的平衡常数K=
ICl 2 2
________________(列出计算式即可)。
(2)McMorris测定和计算了在136~180 ℃范围内下列反应的平衡常数K :
p
2NO(g)+2ICl(g)⇌2NOCl(g)+I(g) K
2 p1
2NOCl(g)⇌2NO(g)+Cl(g) K
2 p2
得到lg K ~和lg K ~均为线性关系,如下图所示:
p1 p2①由图可知,NOCl分解为NO和Cl 反应的ΔH________0(填“大于”或“小于”)。
2
②反应2ICl(g)===Cl (g)+I(g)的K=________(用K 、K 表示);该反应的
2 2 p1 p2
ΔH________0(填“大于”或“小于”),写出推理过程____________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______。
工业生产硫酸过程中发生的一个反应为:SO (g)+O(g)⇌SO (g);将组成(物质的
2 2 3
量分数)为2m% SO(g)、m% O (g)和q% N (g)的气体通入反应器,在温度t、压强p条件下
2 2 2
进行反应。平衡时,若SO 转化率为α,则SO 压强为________,平衡常数K =
2 3 p
__________________(以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
将等物质的量A、B混合于2 L的密闭容器中发生反应:3A(g)+B(g)xC(g)+D(g)。经4 min
后,测得D的浓度为0.4 mol·L-1,C的平均反应速率为0.1 mol·L-1·min-1,c(A)∶c(B)=
3∶5。下列说法不正确的是( )
A.x的值是1
B.4 min末,A的转化率为60%
C.起始时A的浓度为2.4 mol·L-1
D.4 min内v(B)=0.1 mol·L-1·min-1
2. 在密闭容器中将CO和水蒸气的混合物加热到800 ℃时,有下列平衡:CO(g)+
HO(g)⇌CO(g)+H(g),且K=1。若用2 mol CO和10 mol H O相互混合并加热到800
2 2 2 2
℃,则CO的转化率为( )
A.16.7% B.50%C.66.7% D.83.3%
3. T ℃时,在一固定容积的密闭容器中发生反应:A(g)+B(g)C(s) ΔH<0,按照不同配比
向容器中充入A、B气体,达到化学平衡时,容器中A、B的浓度变化如图中曲线所示,
下列判断正确的是( )
A.T ℃时,该反应的平衡常数为4
B.c点反应没有达到化学平衡,此时反应向逆反应方向进行
C.若c点为化学平衡点,则此时容器内的温度高于T ℃
D.T ℃时,直线cd上的点均达到平衡状态
4.某温度下,在2 L密闭容器中加入一定量的A,发生化学反应2A(g)B(g)+C(g)
ΔH<0,反应过程中B、A的浓度比值与时间t的关系如图所示,若测得15 min时c(B)=
1.6 mol·L-1,下列结论正确的是( )
A.该温度下此反应的平衡常数为3.2
B.A的初始物质的量为4 mol
C.反应达到平衡时,A的转化率为80%
D.升高温度,A的平衡转化率增大
5. 在3种不同条件下,分别向容积为2 L的恒容密闭容器中充入2 mol A和1 mol B,发生
反应:2A(g)+B(g)⇌2D(g) ΔH=Q kJ/mol。相关条件和数据见下表:
实验编号 实验Ⅰ 实验Ⅱ 实验Ⅲ
反应温度/℃ 700 700 750达平衡时间/min 40 5 30
n(D)平衡/mol 1.5 1.5 1
化学平衡常数 K K K
1 2 3
下列说法正确的是( )
A.实验Ⅲ达平衡后,恒温下再向容器中通入1 mol A和1 mol D,平衡不移动
B.升高温度能加快反应速率的原理是降低了活化能,使活化分子百分数提高
C.实验Ⅲ达平衡后容器内的压强是实验Ⅰ的0.9倍
D.K >K >K
3 2 1
6. 在一容积恒定的密闭容器中发生反应: ,该
反应达到平衡后,测得相关数据如下:
初始 浓度/ 初始 浓度/
实验序 温度/ 的平衡转化
号 率
1 110 1 1
2 100 1 1
3 110 0.8 Y
(1)实验1中, 后达到平衡, 的平均反应速率为 。在此实验
的平衡体系中再加入 和 ,平衡 移动(填“正向”“逆
向”或“不”)。
(2)实验2中 的值___________(填序号)。
A.等于 B.大于 C.小于 D.无法确定
(3)实验3中 的值为 。
(4)在一恒温绝热容器中,下列选项中能说明反应
,达到平衡状态的是 (填序号)。
A.压强不再变化
B.生成HO的速率和消耗 的速率相等
2
C.混合气体的密度不变D. 的质量不再变化
E.化学平衡常数 不变
F.单位时间内生成 的分子数与生成 的分子数相等