第三節化學平衡常數 桐鄉一中 1 化學平衡常數1 化學平衡常數的表達式對于可逆反應 mA g nB g pC g qD g 化學平衡常數為K 式中各物質的濃度為 時的濃度 2 化學平衡常數的影響因素平衡常數與反應物和生成物的濃度無關 只與 有關 平衡 溫度 3 化學平衡常數的意義K值越大 正反應進行程度 反應物的轉化率 越大 越大 2 1 反應C s H2O g CO g H2 g 的平衡常數表達式為 2 可逆反應N2 3H22NH3 達到平衡后 增大NH3的濃度則該反應的平衡常數增大 3 可逆反應的平衡常數與溫度有關 所以升高溫度 平衡常數一定增大 4 一個可逆反應的平衡常數越大 則反應進行的越徹底 達到平衡所需時間越短 c C c H2O c CO c H2 K 3 2014 上海高考 14 只改變一個影響因素 平衡常數K與化學平衡移動的關系敘述錯誤的是 A K值不變 平衡可能移動B K值變化 平衡一定移動C 平衡移動 K值可能不變D 平衡移動 K值一定變化 4 1 平衡常數的表示和計算列式 和方程的關系 計算2 平衡常數的意義可表示強弱 程度3 化學平衡常數的用途判反應熱 移動方向 計算產率等 化學平衡常數的考法 5 平衡常數的表示和計算 化學平衡常數表達式 1 固體與純液體濃度可看為常數 不能代入 2 關于H2O的濃度問題寫出下列2個方程式的平衡常數表達式NH4Cl H2ONH3 H2O HCl3Fe s 4H2O g Fe3O4 s 4H2 g 水溶液中水不用計入表達式 6 不同方程式之間K的關系N2 g 3H2 g 2NH3 g K11 2N2 g 3 2H2 g NH3 g K22NH3 g N2 g 3H2 g K3K1和K2是什么關系 K1和K3呢C s O2CO2K1C s CO22COK22CO O22CO2K3K1 K2和K3是什么關系 反應熱的關系 7 不同常數間的關系 1 用0 1000mol L 1NaOH溶液滴定20 00mL某未知濃度的醋酸溶液 CH3COOH的電離平衡常數表達式Ka 2 水解反應是典型的可逆反應 水解反應的化學平衡常數稱為水解常數 用Kh表示 類比化學平衡常數的定義 請寫出CH3COONa水解反應的水解常數的表達式 Kh 3 CH3COONa溶液和醋酸混合后 找出Ka Kh和KW的關系 8 例題1 某溫度下 在一個2L的密閉容器中 加入4molA和2molB進行如下反應 3A g 2B g 4C s 2D g 反應一段時間后達到平衡 測得生成1 6molC 則下列說法正確的是 A 該反應的化學平衡常數表達式是K B 此時 B的平衡轉化率是40 C 增大該體系的壓強 平衡向右移動 化學平衡常數增大D 增加B 平衡向右移動 B的平衡轉化率增大 解析 選B 9 2014 山東高考 29 研究氮氧化物與懸浮在大氣中海鹽粒子的相互作用時 涉及如下反應 2NO2 g NaCl s NaNO3 s ClNO g K1 H1 0 2NO g Cl2 g 2ClNO g K2 H2 0 1 4NO2 g 2NaCl s 2NaNO3 s 2NO g Cl2 g 的平衡常數K 用K1 K2表示 10 2014 海南高考 14 硝基苯甲酸乙酯在OH 存在下發生水解反應 O2NC6H4COOC2H5 OH O2NC6H4COO C2H5OH兩種反應物的初始濃度均為0 050mol L 1 15 時測得O2NC6H4COOC2H5的轉化率 隨時間變化的數據如表所示 回答下列問題 2 列式計算15 時該反應的平衡常數 11 2015四川7 一定量的CO2與足量的碳在體積可變的恒壓密閉容器中反應 C s CO2 g 2CO g 平衡時 體系中氣體體積分數與溫度的關系如下圖所示 已知 氣體分壓 P分 氣體總壓 P總 體積分數 下列說法正確的是 A 550 時 若充入惰性氣體 v正 v逆均減小 平衡不移動B 650 時 反應達平衡后CO2的轉化率為25 0 C T 時 若充入等體積的CO2和CO 平衡向逆反應方向移動D 925 時 用平衡分壓代替平衡濃度表示的化學平衡常數KP 24 0P總 12 2015 安徽 11 汽車尾氣中 產生NO的反應為 N2 g O2 g 2NO g 一定條件下 等物質的量的N2 g 和O2 g 在恒容密閉容器中反應 下圖曲線a表示該反應在溫度T下N2的濃度隨時間的變化 曲線b表示該反應在某一起始條件改變時N2的濃度隨時間的變化 下列敘述正確的是 A 溫度T下 該反應的平衡常數K B 溫度T下 隨著反應的進行 混合氣體的密度減小C 曲線b對應的條件改變可能是加入了催化劑D 若曲線b對應的條件改變是溫度 可判斷該反應的 H 0 13 2015 新課標I 4 Bodensteins研究了下列反應 2HI g H2 g I2 g 在716K時 氣體混合物中碘化氫的物質的量分數x HI 與反應時間t的關系如下表 根據上述實驗結果 該反應的平衡常數K的計算式為 上述反應中 正反應速率為v正 k正x2 HI 逆反應速率為v逆 k逆x H2 x I2 其中k正 k逆為速率常數 則k逆為 以K和k正表示 若k正 0 0027min 1 在t 40min時 v正 min 1 14 2015 浙江 28 15分 乙苯催化脫氫制苯乙烯反應 2 維持體系總壓強p恒定 在溫度T時 物質的量為n 體積為V的乙苯蒸汽發生催化脫氫反應 已知乙苯的平衡轉化率為 則在該溫度下反應的平衡常數K 用 等符號表示 15 化學平衡常數的意義 可表示反應進行的程度 可表示酸或堿的強弱KaKb 可表示同類型的物質在水中的溶解度Ksp 可表示鹽水中的水解程度Kh不能表示反應的快慢 16 2015 天津 28 14分 FeCl3具有凈水作用 但腐蝕設備 而聚合氯化鐵是一種新型的絮凝劑 處理污水比FeCl3高效 且腐蝕性小 請回答下列問題 3 FeCl3在溶液中分三步水解 Fe3 H2OFe OH 2 H K1Fe OH 2 H2OFe OH 2 H K2Fe OH H2OFe OH 3 H K3以上水解反應的平衡常數K1 K2 K3由大到小的順序是 17 2015 福建 23 15分 研究硫元素及其化合物的性質具有重要意義 3 25 兩種酸的電離平衡常數如右表 HSO3 的電離平衡常數表達式K 0 10mol L 1Na2SO3溶液中離子濃度由大到小的順序為 H2SO3溶液和NaHCO3溶液反應的主要離子方程式為 相同溫度下 濃度均為0 10mol L 1的Na2SO3 Na2CO3 NaHSO3 NaHCO3四種溶液的pH從大到小排列順序為 18 化學平衡常數的用途 1 化學平衡常數可判斷反應的熱效應一般情況下 mA g nB g pC g qD g H K 三 19 27 14分 甲醇是重要的化工原料 又可稱為燃料 利用合成氣 主要成分為CO CO2和H2 在催化劑的作用下合成甲醇 發生的主反應如下 CO g 2H2 g CH3OH g H 99kJ mol 1科網ZXXK 2 反應 的化學平衡常數K的表達式為 圖1中能正確反映平衡常數K隨溫度變化關系的曲線為 填曲線標記字母 其判斷理由是 20 2014 新課標全國卷 26 在容積為1 00L的容器中 通入一定量的N2O4 發生反應N2O4 g 2NO2 g 隨溫度升高 混合氣體的顏色變深 回答下列問題 1 反應的 H0 填 大于 或 小于 100 時 體系中各物質濃度隨時間變化如上圖所示 反應的平衡常數K1為 2 100 時達平衡后 改變反應溫度為T c N2O4 以0 0020mol L 1 s 1的平均速率降低 經10s又達到平衡 a T100 填 大于 或 小于 判斷理是 b 計算T時常數K2 21 2 可判斷是否平衡或移動的方向對于可逆反應mA g nB g pC g qD g Qc 式中濃度是任意時刻的濃度 根據Qc與K的關系可以判斷可逆反應所處的狀態 Qc K反應達到平衡狀態QcK反應向逆反應方向移動 22 例題4在一定體積的密閉容器中 進行如下化學反應 CO2 g H2 g CO g H2O g 其化學平衡常數K和溫度t的關系如表 回答下列問題 1 該反應的化學平衡常數表達式為K 2 該反應為 反應 選填 吸熱 放熱 3 某溫度下 各物質的平衡濃度符合下式 3c CO2 c H2 5c CO c H2O 試判斷此時的溫度為 4 若1200 時 在某時刻平衡體系中CO2 H2 CO H2O的濃度分別為2mol L 1 2mol L 1 4mol L 1 4mol L 1 則此時上述反應的平衡移動方向為 填 正反應方向 逆反應方向 或 不移動 吸熱 700 逆向 23 3 化學平衡常數可用于計算 三段式 法計算濃度和轉化率 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 bmol L 達到平衡后消耗A的物質的量濃度為mxmol L 起始 mol L ab00 變化 mol L mxnxpxqx 平衡 mol L a mxb nxpxqx mA g nB g pC g qD g 24 2015 重慶 7 羰基硫 COS 可作為一種 熏蒸劑 能防止某些昆蟲 線蟲和 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物質的量為8mol 下列說法正確的是 A 升高溫度 H2S濃度增加 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 25 2014 四川高考 7 在10L恒容密閉容器中充入X g 和Y g 發生反應X g Y g M g N g 所得實驗數據如下表 下列說法正確的是 A 實驗 中 若5min時測得n M 0 050mol 則0至5min時間內 用N表示的平均反應速率v N 1 0 10 2mol L 1 min 1B 實驗 中 該反應的平衡常數K 2 0C 實驗 中 達到平衡時 X的轉化率為60 D 實驗 中 達到平衡時 b 0 060 26 2014 福建高考 24 3 已知t 時 反應FeO s CO g Fe s CO2 g 的平衡常數K 0 25 t 時 反應達到平衡時n CO n CO2 若在1L密閉容器中加入0 02molFeO s 并通入xmolCO t 時反應達到平衡 此時FeO s 轉化率為50 則x 27 28 下列判斷不正確的是 A 平衡時 乙中CO2的轉化率大于60 B 平衡時 甲中和丙中H2的轉化率均是60 C 平衡時 丙中c CO2 是甲中的2倍 是0 012mol LD 反應開始時 丙中的反應速率最快 甲中的反應速率最慢 答案 C 29 例7t 時 將3molA和1molB氣體通入體積為2L的密閉容器中 容積不變 發生如下反應 3A g B g xC g 2min時反應達到平衡狀態 溫度不變 剩余了0 8molB 并測得C的濃度為0 4mol L 請填寫下列空白 1 從開始反應至達到平衡