化学平衡常数化学反应方向.docx
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化学平衡常数化学反应方向
化学平衡常数、化学反应进行的方向
一 化学平衡常数
1.概念
在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数,用符号K表示。
2.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)。
3.意义
(1)K值越大,反应物的转化率越大,正反应进行的程度越大。
(2)K只受温度影响,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。
深度思考
1.对于N2+3H22NH3 K1
2NH3N2+3H2 K2
试分别写出平衡常数表达式,并判断其关系
________________________________________________________________________
2.试写出下面可逆反应的平衡常数表达式:
C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
K=________________________________________________________________________。
3.化学平衡常数只受温度的影响,温度升高,化学平衡常数是增大还是减小?
4.对于一个可逆反应,化学计量数扩大或缩小,化学平衡常数表达式是否改变?
是什么关系?
转化率是否相同?
试举例说明。
5.判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”
(1)平衡常数表达式中,可以是物质的任一浓度( )
(2)催化剂能改变化学反应速率,也能改变平衡常数( )
(3)平衡常数发生变化,化学平衡不一定发生移动( )
(4)化学平衡发生移动,平衡常数不一定发生变化( )
答案
(1)×
(2)× (3)× (4)√
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10L的真空容器中通入1.00mol氢气和1.00mol碘蒸气,20min后,反应达到平衡,此时测得碘蒸气的浓度为0.020mol·L-1。
涉及的反应可以用下面的两个化学方程式表示:
①H2(g)+I2(g)2HI(g)②2H2(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)=0.008mol·L-1·min-1
B.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①:
CO(g)+CuO(s)CO2(g)+Cu(s)和反应②:
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③:
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①的平衡常数K1=B.反应③的平衡常数K=
C.对于反应③,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③,恒温恒容下,增大压强,H2浓度一定减小
题组二 化学平衡常数及其应用
3.在体积为1L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
800
850
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
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________。
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
(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1molCO2、1.2molH2、0.75molCO、1.5molH2O,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:
=Q,称为浓度商。
Q
二 有关化学平衡的计算
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VL。
mA(g) + nB(g)pC(g)+qD(g)
起始(mol)ab00
变化(mol)mxnxpxqx
平衡(mol)a-mxb-nxpxqx
则有:
(1)K=
(2)c平(A)=(mol·L-1)。
(3)α(A)平=×100%,α(A)∶α(B)=∶=。
(4)φ(A)=×100%。
(5)=。
(6)(混)=(g·L-1)。
(7)=(g·mol-1)。
题组一 有关转化率的计算及判断
1.已知可逆反应:
M(g)+N(g)P(g)+Q(g) ΔH>0,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)=1mol·L-1,c(N)=2.4mol·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)=4mol·L-1,c(N)=amol·L-1;达到平衡后,c(P)=2mol·L-1,a=________;
(4)若反应温度不变,反应物的起始浓度为c(M)=c(N)=bmol·L-1,达到平衡后,M的转化率为________。
题组二 综合应用
2.苯乙烷(C8H10)可生产塑料单体苯乙烯(C8H8),其反应原理是
C8H10(g)C8H8(g)+H2(g) ΔH=+125kJ·mol-1
Ⅰ.某温度下,将0.40mol苯乙烷,充入2L真空密闭容器中发生反应,测定不同时间该容器内物质的量,得到数据如下表:
时间/min
0
10
20
30
40
n(C8H10)/mol
0.40
0.30
0.26
n2
n3
n(C8H8)/mol
0.00
0.10
n1
0.16
0.16
(1)当反应进行到20min时,该段时间内H2的平均反应速率是________。
(2)该温度下,该反应的化学平衡常数是________________。
(3)若保持其他条件不变,用0.40molH2(g)和0.40molC8H8(g)合成C8H10(g),当有30kJ热量放出时,该反应中H2的转化率是________________。
此时,该反应是否达到了平衡状态?
________(填“是”或“否”)。
Ⅱ.工业上以高温水蒸气作为反应体系的稀释剂(不参与反应),C8H10(g)的平衡转化率与水蒸气的用量、体系的温度、压强的关系如图Ⅰ、图Ⅱ所示。
(4)由图Ⅰ可知,T1________T2(填“大于”、“小于”或“等于”)。
(5)由图Ⅱ可知,当其他条件不变时,水蒸气的用量越大,C8H10的平衡转化率将________(填“越大”、“越小”或“不变”),原因是________________________________________________________________________。
三 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
①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)。
②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
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
①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向。
②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ΔS表示,化学反应的ΔS越大,越有利于反应自发进行。
(3)综合判断反应方向的依据
①ΔH-TΔS<0,反应能自发进行。
②ΔH-TΔS=0,反应达到平衡状态。
③ΔH-TΔS>0,反应不能自发进行。
深度思考
1.能自发进行的反应一定能实际发生吗?
2.判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”
(1)放热过程有自发进行的倾向性,但并不一定能自发进行,吸热过程没有自发进行的倾向性,但在一定条件下也可自发进行( )
(2)反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响( )
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
C.4NO2(g)+O2(g)===2N2O5(g)D.固态碘升华
3.下列反应中,熵显著增加的反应是( )
A.CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g)B.CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑
C.C(s)+O2(g)===CO2(g)D.2Hg(l)+O2(g)===2HgO(s)
题组三 复合判据的应用
4.已知:
(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)+NH3(g) ΔH=+74.9kJ·mol-1。
下列说法中正确的是( )
A.该反应中熵变小于0,焓变大于0
B.该反应是吸热反应,因此一定不能自发进行
C.碳酸盐分解反应中熵增加,因此任何条件下所有碳酸盐分解一定自发进行
D.判断反应能否自发进行需要根据ΔH与ΔS综合考虑
5.灰锡结构松散,不能用于制造器皿,而白锡结构坚固,可以制造器皿,现把白锡制成的器皿放在0℃、100kPa的室内存放,它会不会变成灰锡而不能再继续使用?
已知:
在0℃、100kPa条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为ΔH=-2180.9
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