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1、第二章化学反应速率和化学平衡第三节化学平衡第3课时化学平衡常数学习目标1.知道化学平衡常数的含义。2.能利用化学平衡常数进行简单的计算。学习过程一、化学平衡常数1.定义:在下,当一个可逆反应达到时,生成物与反应物的比值是一个常数,这个常数就是该反应的化学平衡常数,简称平衡常数,用符号表示。2.表达式:对于一般的可逆反应,mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在一定温度下,K=。该式中(1)c(A)、c(B)、c(C)、c(D)是各物质处于时的浓度;(2)标准平衡常数的单位为一。3.书写平衡常数关系式的原则:请写出下表中各反应的平衡常数表达式并总结规律:反应K11/2N2(g)+3/2H
2、2(g)NH3(g)2N2(g)+3H2(g)2NH3(g)32NH3(g)N2(g)+3H2(g)续表反应K4FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)5AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)6Cr2O72-(aq)+H2OCrO42-(aq)+2H+(aq)规律:(1)同一化学反应,可以用不同的化学反应方程式来表示,每个化学方程式都有自己的平衡常数关系式及相应的平衡常数。(2)对于同一可逆反应,正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数,即。(3)化学平衡关系式中只包括物质和中各溶质的浓度。4.特点:K只受影响,与反应物或生成物的无关。二、平衡常数K的应用1.判断反应的热效应:
3、若正反应是吸热反应,升高温度,K;若正反应是放热反应,升高温度,K。2.判断某时刻反应进行的方向:可用该时刻产物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比即浓度商Q与K比较大小来判断。即Qc=K体系处于;QcK反应进行。3.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,它的正向反应进行的程度,即该反应进行得越,反应物转化率;反之,就越,转化率就。一般地说,时,该反应进行得就基本完全了。随堂检测1.对于3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g),反应的化学平衡常数的表达式为()A.K=c(Fe3O4)c(H2)c(Fe)c(H2O)B.K=c(Fe3O4)c4(H2)c(F
4、e)c4(H2O)C.K=c4(H2O)c4(H2)D.K=c4(H2)c4(H2O)2.二氧化硫和氮的氧化物是常用的化工原料,但也是大气的主要污染物。综合治理其污染是环境化学当前的重要研究内容之一。硫酸生产中,SO2催化氧化生成SO3:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)某温度下,SO2的平衡转化率()与体系总压强(p)的关系如图所示。根据图示回答下列问题:(1)将2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于10 L的密闭容器中,反应达到平衡后,体系总压强为0.10 MPa。该反应的平衡常数等于。(2)平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)K(B)(填“”“K1C.c(CO)2=c(
5、H2O)2D.c(CO)1c(CO)25.在一密闭容器中,CO和H2O混合加热到800 达到下列平衡:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g),K=1.0,若反应开始时CO和H2O的浓度分别为0.20 molL-1和1.00 molL-1,则CO转化为CO2的转化率为()A.80%B.83%C.75%D.91%6.在容积为1 L的密闭容器中,加入5 mol A物质,在一定条件下同时发生下列两个反应:(1)2A(g)2B(g)+C(g);(2)A(g)C(g)+D(g)。当达到平衡时,测得c(A)=2.5 molL-1,c(C)=2.0 molL-1。则下列说法中正确的是()A.达到平衡
6、时A的总转化率为40%B.达到平衡时c(B)为1.0 molL-1C.达到平衡时c(B)=2c(D)D.达到平衡时c(D)=2c(B)7.在常压和500 时把O2和SO2按12体积比混合,如果混合前O2为10 mol,平衡混合气体中SO3占总体积的91%。求:(1)平衡时有多少摩尔O2?(2)混合气体中SO2占总体积的体积分数是多少?(3)SO2的转化率是多少?参考答案学习过程一、1.一定温度化学平衡浓度幂之积浓度幂之积K2.cp(C)cq(D)cm(A)cn(B)平衡状态3.反应K1c(NH3)c12(N2)c32(H2)2c2(NH3)c(N2)c3(H2)3c(N2)c3(H2)c2(N
7、H3)4c(CO2)c(CO)5c(Ag+)c(Cl-)6c(CrO42-)c2(H+)c(Cr2O72-)(2)K正=1/K逆(3)气态溶液4.温度浓度变化二、1.增大减小2.化学平衡正向进行逆向进行3.越大越大完全越大不完全越小K105随堂检测1.D解析:平衡常数是生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值,但固体浓度视为1,不写入常数计算式中。2.(1)800(2)=解析:(1)从图示可知,当p=0.10时,=0.8。2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)起始浓度/(molL-1)0.20.10平衡浓度/(molL-1)0.040.020.16K=c2(SO3)c2(SO2)c(O2)=
8、0.1620.0420.02=800。(2)平衡状态由A变到B时,温度不变,平衡常数不变K(A)=K(B)。3.B4.C5.B解析:设转化的CO的浓度为x,则有CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)初始浓度/(molL-1)0.201.0000转化浓度/(molL-1)xxxx平衡浓度/(molL-1)0.20-x1.00-xxxK=c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)=x2(0.20-x)(1.00-x)=1,解之得:x=16 molL-1(CO)=16molL-10.2molL-1100%=83%。6.B解析:设反应(1)有物质的量为a的A发生转化,反应(2)中有物质的量
9、为b的A发生转化,有2A(g)2B(g)+C(g)转化aaa2A(g)C(g)+D(g)转化bbb则由题意可知,5 mol-(a+b)=2.5 molL-11 L,即a+b=2.5 mol;a2+b=2.0 molL-11 L,即a2+b=2.0 mol,联立两式解得a=1.0 mol,b=1.5 mol。达平衡时A的总转化率=2.55100%=50%,故A不正确;c(B)=1.0mol1 L=1.0 molL-1,故B选项正确;c(B)=1.0 molL-1,c(D)=1.5mol1 L=1.5 molL-1,故C、D选项均不正确。7.(1)0.62 mol(2)6.0%(3)93.8%解析:设有物质的量为x的O2转化2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)起始20 mol10 mol0转化2xx2x平衡20 mol-2x10 mol-x2x则2x20mol-2x+10mol-x+2x100%=91%解得x=9.38 mol(1)n(O2)平=10 mol-9.38 mol=0.62 mol(2)20mol-2x20mol-2x+10mol-x+2x100%=6.0%(3)(SO2)=2x20mol100%=93.8%。
