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选修4化学平衡常数
第三课时化学平衡常数
1.
定温度下的可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)达平衡后,K=:
:
;
2•化学平衡常数K只受温度的影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。
3.K值越大,正向反应进行的程度越大,反应进行的越完全,反应物的转化率越高。
I化学平衡常数
[自学教材填要点]
1•概念
在一定温度下,当一个可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度幕之积与反应物浓度幕之
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。
2.表达式
cpccqd
对于可逆反应:
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g):
K=而厂yDCACB
3.特点
K只受温度影响,与反应物或生成物的浓度无关。
[师生互动解疑难]
(1)各物质的浓度指平衡时的物质的量浓度,指数为该物质的化学计量数。
同一化学反
应,由于化学方程式书写不同,平衡常数的表达式不同。
(2)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。
(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。
1若反应方向改变,则平衡常数改变。
2若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小,尽管是同一反应,平衡常数也
会改变。
女口N2+3H22NH3,K=a则有:
2NH3N2+3H2,K'=1/a。
13〃1
2N2+2H2NH3,K〃=a2。
1.(2011江苏高考)在一定条件下,SO2转化为SO3的反应为:
2SO2(g)+
02(g)2SO3(g),该反应的平衡常数表达式K=。
解析:
依据化学反应方程式可书写平衡常数K的表达式。
答案:
,/c2SO3
K—2c2SO2cO2
化学平衡常数的应用
[自学教材填要点]
1.判断反应进行的程度
K值越大,说明平衡体系中生成物所占的比例越大_正向反应进行的程度越大,即该反
应进行得越完全,反应的转化率越大;反之,就越不完全,转化率就越小。
2•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。
3.判断平衡移动方向
利用平衡常数可从定量的角度解释恒温下浓度、压强对化学平衡移动的影响。
对于可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)在任意状态下,生成物的浓度和反应物的
cpCcqd
浓度之间的关系用Qc(浓度商)=-mC—表示,则:
cAcB
当Q-=K时,反应处于平衡状态:
当Q- 当Qc>K时,反应向逆反应方向进行。 [师生互动解疑难] (1)化学平衡常数表达式中各物质的浓度必须是平衡状态下的浓度,不能用任一时刻的浓度值。 (2)化学平衡常数不表示反应的快慢,即化学反应速率快,K值不一定大。 (3)使用催化剂能改变化学反应速率,但不会改变平衡常数。 么勿亠试才#% 2•判断正误(正确打“V”,错误打“X”)。 () (1)在平衡常数表达式中,反应物浓度用起始浓度,生成物浓度用平衡浓度。 () (2)对于一个可逆反应,平衡正向移动时,平衡常数一定增大。 () (3)升高温度,K值增大,则正反应为放热反应。 () (4)平衡常数的大小只与温度有关,而与浓度、压强、催化剂等无关。 () (5)从平衡常数的大小可以推断一个反应的进行程度。 答案: (1)X (2)X(3)X⑷V(5)V 主题1: 可逆反应: C(s)+C02(g)2C0(g)在一定温度下的平衡常数K的表达式怎样 表示? 甲 依据平衡常数K的概念可知: K=CCCCCO2 乙 甲同学书写的不正确,应为K= cCO2 丙 乙冋学书写的正确,因为固体或纯液体的浓度可看作中 1”而不必出现在平衡常数表达式 主题2: 影响化学平衡常数的因素有哪些? 甲 化学平衡常数K只与体系的温度有关,与反应物、生成物的起始浓度无关,只要温度 不变、K值不变 乙 升高温度,吸热反应的K值增大,放热反应的K值减小 丙 使用催化剂,能加快化学反应速率,但K值不变 化学平衡常数及其应用 [例1](2011潍坊期末质检)已知Fe(s)+C02(g)FeO(s)+CO(g)AH=akJ/mol,平 衡常数为K;测得在不同温度下,K值如下: 温度/C 500 700 900 K 1.00 1.47 2.40 (1)若500C时进行上述反应,CO2起始浓度为2mol/L,CO的平衡浓度为 ⑵方程式中的a0(填“大于”“小于”或“等于”)。 (3)700C上述反应达到平衡,要使得该平衡向右移动,其他条件不变时,可以采取的措施有(填序号) A.缩小反应器体积B.通入CO2 C.升高温度到900CD•使用合适的催化剂 [解析]⑴设500C时CO的平衡浓度为xmol/L,则 Fe(s)+CO2(g)FeO(s)+CO(g) 起始: 2 0 变化: x x 平衡: 2-x x 则K= CCO=%=1,解得x=1o cCO22—x 故CO的平衡浓度为1mol/Lo (2)由表格中数据可知,温度越高K值越大,推知温度升高平衡向正方向移动,故此反 应的正反应为吸热反应,即a大于0o (3)A项缩小反应器体积,平衡不移动,错误;B项通入CO2,平衡向右移动,正确;C 项升高温度时,平衡向右移动,正确;D项使用催化剂不会使平衡发生移动,错误。 [答案] (1)1mol/L (2)大于(3)BC 利用平衡常数K判断反应热效应的方法 (1)升高温度K值增大t正反应为吸热反应K值减小t正反应为放热反应 (2)降低温度K值增大t正反应为放热反应K值减小t正反应为吸热反应 : : 亚泾调缄 -HiTi_"鼻I■TV 1.(2011厦门模拟)12在KI溶液中存在下列平衡: l2(aq)+「(aq)b(aq)。 测得不同 温度下该反应的平衡常数如下表: t/c 5 15 25 35 50 K 1100 841 680 533 409 下列说法正确的是() A.反应l2(aq)+I(aq)I3(aq)的AH>0 B.利用该反应可以除去硫粉中少量的碘单质 C.在上述平衡体系中加入苯,平衡不移动 D.25C时,向溶液中加入少量KI固体,平衡常数K小于680 解析: 根据表中数据,温度升高时,平衡常数减小,说明升温平衡向逆反应方向移动, |—的溶液,碘单质能溶解,B对;向平衡体系中加入苯,12能溶于苯,c(l2)减小,平衡向逆 反应方向移动,C错;25C时,向溶液中加入少量KI固体,平衡向正反应方向移动,但由于温度不变,平衡常数不变,D错。 答案: B [例2](2011广东高考,节选)将等物质的量的CH4和H20(g)充入1L恒容密闭反应器,发生反应: CH4(g)+H20(g)CO(g)+3H2(g),某温度下反应达平衡,平衡常数K=27,此 时测得CO的物质的量为0.10mol,求CH4的平衡转化率(计算结果保留两位有效数字)。 [解析] CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) 起始: n n 0 0 转化: 0.1 0.1 0.1 0.3 平衡: n—0.1 n—0.1 0.1 0.3 0.1x 0.33 K=- n— 0.12— 27,n=0.11mol。 转化率- (0.1mol 0.1丰mol) x100%= 91%。 [答案] 91% (1)代入平衡常数K表达式的各浓度一定是某一温度下各反应物和生成物的平衡浓度。 (2)转化率计算的三个公式: 3转化率二气体反应物化的体积x100%。 气体反应物起始体积 解析: 考查“始、变、平”模式和平衡常数。 11 2H2(g)+2X2(g)===HX(g) 始0 0 1mol/L 变x x 2x 平x x 1-2x 1-2x 10 11=X? X? 12x1 解之得x=12得出HX的分解率为: -=6~17%。 答案: B ING*0NG [随堂基础巩固] 1.(2011济南模拟)下列关于平衡常数的说法中,正确的是() A•在平衡常数表达式中,反应物浓度用起始浓度表示,生成物浓度用平衡浓度表示 B•化学平衡常数较大的可逆反应,所有反应物的转化率一定大 C.可以用化学平衡常数来定量描述化学反应的限度 D•平衡常数的大小与温度、浓度、压强、催化剂有关 解析: 平衡常数中的浓度都是平衡浓度,它仅受温度的影响,A、D错误;其大小可以 描述反应的限度,C正确;转化率不但受平衡常数的影响,而且还受自身起始浓度及其他物质浓度的影响,B错误。 答案: C 2•关于C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)的平衡常数书写形式,正确的是() .-cCcH2OA.K= cCOcH2 _.-cCOcH2 B.K= cCcH2O cH2O cCOcH2 cCOcH2 C.K=cH2O 解析: 依据平衡常数的概念可书写出平衡常数的表达式,但固体C不出现在表达式中。 答案: C 3•某温度下,反应2A(g)+B(g)2C(g)的平衡常数K1=50,在同一温度下,反应 2C(g)2A(g)+B(g)的平衡常数K2为() A.2500B.50 C.0.02D.0.002 c2C 解析: 对反应2A(g)+B(g)2C(g)的平衡常数Ki=p,而同一温度下,反应 c2A•B c2AcB1 2C(g)2A(g)+B(g)的平衡常数K2=孑三=石=0.02。 答案: C 4.在相同的温度下,已知反应: ①N2(g)+O2(g)2NO(g)的平衡常数K=3.84X10 31;②2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常数K=3.10X1026。 则在该温度下,两个化学反应 的反应程度之间的关系为() A.①〉②B.①<② 。 ①二②D.不能确定 解析: 相同温度下,平衡常数K值越大,反应进行的程度越大,即②>①。 答案: B 5.写出下列各反应的平衡常数表达式: (1)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g); (2)3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g); ⑶N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。 解析: 反应物或生成物中有固体或纯液体时,其浓度可看做1”,不代入公式,只代入 气体或溶液中溶质的浓度。 c4H2 (2)K=齐玄 [课时跟踪训练] (时间45分钟满分60分) 一、选择题(本题包括7小题,每小题3分,共21分) 1.在某温度下,可逆反应的平衡常数为K,下列说法不.正确的是() A.K越
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- 选修 化学平衡 常数