7.3化学平衡常数、化学反应进行的方向.doc

第3讲化学平衡常数、化学反应进行的方向中国教育出版网考点一化学平衡常数1表达式对于反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，K(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。2意义(1)K值越大，反应物的转化率 ，正反应进行的程度越。(2)K只受 影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。3、可逆反应中平衡常数的关系题组一化学平衡常数及其影响因素1温度为t 时，在体积为10 L的真空容器中通入1.00 mol氢气和1.00 mol碘蒸气，20 min后，反应达到平衡，此时测得碘蒸气的浓度为0.020 molL1。涉及的反应可以用下面的两个化学方程式表示：H2(g)I2(g) 2HI(g)到 2H2(g)2I2(g) 4HI(g)下列说法正确的是A反应速率用HI表示时，v(HI)0.008 molL1min1B两个化学方程式的意义相同，但其平衡常数表达式不同，不过计算所得数值相同C氢气在两个反应方程式中的转化率不同D第二个反应中，增大压强平衡向生成HI的方向移动2已知反应：CO(g)CuO(s) CO2(g)Cu(s)和反应：H2(g)CuO(s) Cu(s)H2O(g)在相同的某温度下的平衡常数分别为K1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K1 B反应的平衡常数KC对于反应，恒容时，温度升高，H2浓度减小，则该反应的焓变为正值D对于反应，恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小题组二由化学平衡常数判断化学平衡移动的方向3已知可逆反应：M(g)N(g) P(g)Q(g)H0，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 molL1，c(N)2.4 molL1；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 molL1，c(N)a molL1；达到平衡后，c(P)2 molL1，a_；(4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为c(M)c(N)b molL1，达到平衡后，M的转化率为_。4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)，化学平衡常数K与温度T的关系如下表：T/700中教网zzstep8008501 0001 200K1.72.6回答下列问题：(1)升高温度，化学平衡向_(填“正反应”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_。Ac(CO2)c(CO) BK不变C容器中的压强不变Dv正(H2)v正(CO2)Ec(H2)保持不变中.教.网z.z.s.tep(3)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 CO2、1.2 mol H2、0.75 mol CO、1.5 mol H2O，则此时反应所处的状态为_(填“向正反应方向进行中”、“向逆反应方向进行中”或“平衡状态”)。借助平衡常数可以判断一个化学反应是否达到化学平衡状态对于可逆反应aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)，在一定温度下的任意时刻，反应物与生成物浓度有如下关系：Qc，称为浓度商。Qc考点二有关化学平衡的计算【思路梳理】1分析三个量：即起始量、变化量、平衡量。2明确三个关系：(1)对于同一反应物，起始量变化量平衡量。(2)对于同一生成物，起始量变化量平衡量。(3)各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。3计算方法：三段式法化学平衡计算模式：对以下反应：mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)，令A、B起始物质的量(mol)分别为a、b，达到平衡后，A的消耗量为mx，容器容积为V L。mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)中*国教*育出*版网起始(mol) a b 0 0变化(mol) mx nx px qx平衡(mol) amx bnx px qx则有：(1)K(2)c平(A) (molL1)。(3)(A)平100%，(A)(B)。(4)(A)100%。(5)。(6)(混)(gL1)。(7)(gmol1)。题组三有关转化率、反应速率等的基本计算5在100 时，把0.5 mol N2O4通入体积为5 L的真空密闭容器中，立即出现红棕色。反应进行到2 s时，NO2的浓度为0.02 molL1。在60 s时，体系已达平衡，此时容器内压强为开始时的1.6倍。下列说法正确的是()A前2 s以N2O4的浓度变化表示的反应速率为0.01 molL1s1B在2 s时体系内的压强为开始时的1.1倍C在平衡时体系内含N2O4 0.25 mol D平衡时，N2O4的转化率为40%6某温度下，H2(g)CO2(g) H2O(g)CO(g)的平衡常数K9/4，该温度下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中，投入H2(g)和CO2(g)，其起始浓度如表所示：起始浓度甲乙丙c(H2)/molL10.0100.0200.020c(CO2)/molL10.0100.0100.020下列判断不正确的是()A平衡时，乙中CO2的转化率大于60%B平衡时，甲中和丙中H2的转化率均是60%C平衡时，丙中c(CO2)是甲中的2倍，是0.012 molL1D反应开始时，丙中的反应速率最快，甲中的反应速率最慢题组四综合应用7煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及产率等问题。已知CO(g)H2O(g) H2(g)CO2(g)的平衡常数随温度的变化如下表：温度/4005008301 000平衡常数K10910.6试回答下列问题：(1)上述反应的正反应是_反应(填“放热”或“吸热”)。(2)某温度下，上述反应达到平衡后，保持容器体积不变升高温度，正反应速率_(填“增大”、“减小”或“不变”)，容器内混合气体的压强_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(3)830 时，在恒容反应器中发生上述反应，按下表中的物质的量投入反应混合物，其中向正反应方向进行的有_(选填字母)投料ABCDn(CO2)/mol3101n(H2)/mol2101n(CO)/mol1230.5n(H2O)/mol5232(4)在830 时，在2 L的密闭容器中加入4 mol CO(g)和6 mol H2O(g)达到平衡时，CO的转化率是_。8在一固定容积的密闭容器中，保持一定温度，在一定条件下进行反应：A (g)2B(g) 3C(g)，已知加入1 mol A和3 mol B且达到平衡后生成了a mol C，请填写下列空白：(1)平衡时C在反应混合气体中的体积分数是_(用字母a表示)。(2)在相同实验条件下，若在同一容器中改为加入2 mol A和6 mol B，达到平衡后，C的物质的量为_ mol (用字母a表示)。此时C在反应混合气体中的体积分数_(填“增大”、“减少”或“不变”)。(3)在相同实验条件下，若在同一容器中改为加入2 mol A和8 mol B，若要求平衡后C在反应混合气体中的体积分数不变，则还应加入C_ mol。(4)在同一容器中加入n mol A和3n mol B，达到平衡时C的物质的量为m mol，若改变实验条件，可以使C的物质的量在m mol2m mol之间变化，那么n与m的关系应是_(用字母“m”、“n”表示)。考点二化学反应进行的方向1自发过程(1)含义在一定条件下，不需要借助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)焓变与反应方向：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，反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。(2)熵变与反应方向大多数自发反应有趋向于体系混乱度增大的倾向。熵和熵变的含义a熵的含义熵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，不同物质有不同的熵值，同一物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S(g)S(l)S(s)。b熵变的含义熵变是反应前后体系熵的变化，用S表示，化学反应的S越大，越有利于反应自发进行。(3)综合判断反应方向的依据HTS0，反应不能自发进行。题组一焓变与自发反应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焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素D焓变是决定反应是否具有自发性的唯一判据题组二熵变与自发反应2下列过程属于熵增加的是()A一定条件下，水由气态变成液态 B高温高压条件下使石墨转变成金刚石C4NO2(g)O2(g)=2N2O5 (g) D散落的火柴的无序排列3下列反应中，熵显著增加的反应是()ACO(g)2H2(g)=CH3OH(g) BCaCO32HCl=CaCl2H2OCO2CC(s)O2(g)=CO2(g) D2Hg(l)O2(g)=2HgO(s)4碳铵(NH4)2CO3在室温下就能自发的分解产生氨气，对其说法中正确的是()A碳铵分解是因为生成易挥发的气体，使体系的熵增大B碳铵分解是因为外界给予了能量C碳铵分解是吸热反应，根据能量判断能自发分解D碳酸盐都不稳定，都能自发分解题组三复合判据的应用5下列组合中在任何温度下反应均能自发进行的是()AH0，S0 BH0，S0，S0 DH06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？已知：在298 K、100 kPa下该反应的H113.0 kJmol1，S145.3 Jmol1K1。考点一化学平衡常数1A 2B 3答案(1)25%(2)增大(3)6(4)41% 4、答案(1)正反应(2)E(3)850 向正反应方向进行中 5B 6C 7、答案 (1)放热(2)增大增大(3)BC(4)60%8、答案(1)a/4(2)2a不变(3)6(4)n2m/3考点二化学反应进行的方向1C 2D 3B 4A 5D 6答案可以自发进行。7、答案会自发变成灰锡，不能再继续使用。1(2008山东理综，14)高温下，某反应达平衡，平衡常数K。恒容时，温度升高，H2浓度减小。下列说法正确的是()A该反应的焓变为正值 B恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小C升高温度，逆反应速率减小 D该反应的化学方程式为COH2OCO2H22(2009安徽理综，11)汽车尾气净化中的一个反应如下：NO(g)CO(g)N2(g)CO2(g) H373.4 kJmol1在恒容的密闭容器中，反应达到平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是()答案C解析对于放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，K值减小，CO转化率降低，A、B错误；温度不变，K值不变，C正确；增加N2的量，平衡向逆反应方向移动，NO转化率降低，D错误。32012福建理综，23(5)在恒容绝热(不与外界交换能量)条件下进行2A(g)B(g)2C(g)D(s)反应，按下表数据投料，反应达到平衡状态，测得体系压强升高。简述该反应的平衡常数与温度的变化关系：_。物质ABCD起始投料/mol2120答案平衡常数随温度升高而变小(或其他合理答案)解析表中数据D为0，按表中数据投料，起始至平衡阶段，反应一定向正反应方向进行。又该反应的正反应是一个气体分子数减小的反应，反应达到平衡状态，体系压强升高，说明正反应一定是一个放热反应，升高温度，平衡向左移动，即化学平衡常数随温度升高而减小。4(2011福建理综，12)25 时，在含有Pb2、Sn2的某溶液中，加入过量金属锡(Sn)，发生反应：Sn(s)Pb2(aq)Sn2(aq)Pb(s)，体系中c(Pb2)和c(Sn2)变化关系如图所示。下列判断正确的是()A往平衡体系中加入金属铅后，c(Pb2)增大B往平衡体系中加入少量Sn(NO3)2固体后，c(Pb2)变小C升高温度，平衡体系中c(Pb2)增大，说明该反应H0D25 时，该反应的平衡常数K2.2答案D解析体系中有过量的锡且金属活动性：SnPb，向平衡体系中加入铅后，c(Pb2)不变，A错误；加入少量Sn(NO3)2固体，c(Sn2)增大，平衡逆向移动，c(Pb2)增大，B错误；升温使c(Pb2)增大，说明平衡逆向移动，H0，正反应为放热反应，C错误；由化学方程式和图中数据得平衡常数K2.2，D正确。5(2011海南，15)氯气在298 K、100 kPa时，在1 L水中可溶解0.09 mol，实验测得溶于水的Cl2约有三分之一与水反应。请回答下列问题：(1)该反应的离子方程式为_；(2)估算该反应的平衡常数_(列式计算)；(3)在上述平衡体系中加入少量NaOH固体，平衡将向_移动；(4)如果增大氯气的压强，氯气在水中的溶解度将_(填“增大”、“减小”或“不变”)，平衡将向_移动。答案(1)Cl2H2OHClHClO(2)K0.015(3)正反应方向(4)增大正反应方向解析Cl2溶于水时与水反应，生成HClO和HCl，反应的离子方程式为Cl2H2OHClHClO。(2)按1 L水中溶解0.09 mol Cl2进行计算，有0.09 mol0.03 mol Cl2参加反应：Cl2H2OHClHClO开始(mol) 0.09 0 0转化(mol) 0.03 0.03 0.03平衡(mol) 0.06 0.03 0.03则平衡常数K0.015(3)加入少量NaOH固体，OH与H反应生成H2O，OH与HClO反应生成ClO和H2O，生成物的浓度减小，平衡向正反应方向移动。(4)增大Cl2的压强，Cl2在水中的溶解度增大，溶液中c(Cl2)增大，平衡向正反应方向移动。62012海南，15(1)(2)(4)已知A(g)B(g)C(g)D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下：温度/7009008301 0001 200平衡常数0.60.4回答下列问题：(1)该反应的平衡常数表达式K_，H_0(填“”或“”)；(2)830 时，向一个5 L的密闭容器中充入0.20 mol的A和0.80 mol的B，如反应初始6 s内A的平均反应速率v(A)0.003 molL1s1。则6 s时c(A)_molL1，C的物质的量为_mol；若反应经一段时间后，达到平衡时A的转化率为_，如果这时向该密闭容器中再充入1 mol氩气，平衡时A的转化率为_；(4)1 200 时反应C(g)D(g)A(g)B(g)的平衡常数的值为_。答案(1)(2)0.0220.0980%80%(4)2.5解析(1)根据反应A(g)B(g)C(g)D(g)，可写出平衡常数K，随着温度升高，K值减小，即升温平衡逆向移动，正反应为放热反应，H0。(2)6 s内消耗的A为0.003 molL1s16 s5 L0.09 mol，则此时A的物质的量浓度为0.022 molL1；生成C的物质的量与消耗A的物质的量相等，均为0.09 mol。设平衡时参加反应的A为x mol，则平衡时A、B、C、D的物质的量分别为(0.20x)mol、(0.80x)mol、x mol、x mol，根据平衡常数的表达式和此时K1.0求得x0.16，即平衡时A的转化率为80%；向该平衡体系中充入氩气等稀有气体，对该平衡无影响，即平衡时A的转化率依然为80%。72010课标全国卷，26(4)将0.23 mol SO2和0.11 mol氧气放入容积为1 L的密闭容器中，发生反应2SO2O22SO3，在一定温度下，反应达到平衡，得到0.12 mol SO3，则反应的平衡常数K_。若温度不变，再加入0.50 mol氧气后重新达到平衡，则SO2的平衡浓度_(填“增大”“不变”或“减小”)，氧气的转化率_(填“升高”“不变”或“降低”)，SO3的体积分数_(填“增大”“不变”或“减小”)。答案23.8 Lmol1减小降低减小解析2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0初始浓度/molL1 0.23 0.11 0变化浓度/molL1 0.12 0.06 0.12平衡浓度/molL1 0.11 0.05 0.12据此可计算出该温度下的化学平衡常数：K23.8 Lmol1；保持温度不变，向容器中再加入一定量的氧气后，氧气的浓度增大，转化率降低，化学平衡向正反应方向移动，故二氧化硫的转化率增大，其平衡浓度减小，所得混合气体中三氧化硫的体积分数减小。因为三氧化硫增大的浓度最大值为0.11 molL1，而氧气增大的浓度远大于该值，故三氧化硫的体积分数减小了。82010山东理综，28