化学平衡常数解题策略

《化学平衡常数解题策略》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学平衡常数解题策略（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、化学平衡常数解题策略化学平衡常数解题策略化学平衡常数与化学平衡及其影响因素的关系是高考命题的趋势之一。化学平衡常数 的引入，对判断化学平衡移动方向带来了科学的依据。平衡常数是表征反应限度的一个确定的定量 关系，是反应限度的最根本的表现。平衡常数的使用，从定量的角度解决了平衡的移动。一、化学平衡常数一、化学平衡常数在一定温度下，可逆反应无论从正反应开始还是从逆反应开始，无论反应混合物的起 始浓度是多少，当反应达到平衡状态时，正反应速率等于逆反应速率，反应混合物中各组成成分的含 量保持不变，即各物质的浓度保持不变。生成物浓度的幂次方乘积与反应物浓度的幂次方乘积之比是 常数，这个常数叫化学平衡常数，

2、用 K 表示。化学平衡常数的计算公式为： 对于可逆反应：mA（g） nB（g）pC（g） qD（g）二、化学平衡常数意义二、化学平衡常数意义1、化学平衡常数 K 表示可逆反应进行的程度。 （1）化学平衡常数 K 只针对达到平衡状态的可逆反应适用，非平衡状态不适用。 （2）化学平衡常数 K 的表达式与可逆反应的方程式书写形式有关。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：K正1/K逆。（3）K值越大，表示反应进行的程度越大，反应物转化率或产率也越大。 （4）K值不随浓度或压强的改变而改变，但随着温度的改变而改变。 （5）一般情况下，对于正反应是吸热反应的可逆反应，升高温

3、度，K 值增大；而对于 正反应为放热反应的可逆反应，升高温度，K 值减少。2、由于固体浓度为一常数，所以在平衡常数表达式中不再写出。 3、由于水的物质的量浓度为一常数（55.6 molL1），因平衡常数已归并，书写时 不必写出。三、平衡常数与平衡移动的关系三、平衡常数与平衡移动的关系1 1、平衡常数是反应进行程度的标志、平衡常数是反应进行程度的标志 一般认为K 105反应较完全，K105反应很难进行。平衡常数的数值大小可以判断反应 进行的程度，估计反应的可能性。因为平衡状态是反应进行的最大限度。如：N2(g) + O2(g)2NO(g) K = 110 - 30(298K) 这意味着 298

4、K 时，N2和 O2基本上没有进行反应，反之 NO 分解的逆反应在该温度下将 几乎完全进行，平衡时 NO 实际上全部分解为 N2和 O2。另外还有两点必须指出：（1）平衡常数数值的大小，只能大致告诉我们一个可逆反应的正向反应所进行的最大程 度，并不能预示反应达到平衡所需要的时间。如：2SO2(g) + O2=2SO3(g) 298 K时k很大，但由于速度太慢，常温时，几乎不发生反 应。 （2）平衡常数数值极小的反应，说明正反应在该条件下不可能进行，如:N2 + O22NO K = 10-30(298K)所以常温下用此反应固定氮气是不可能的。2 2、平衡常数表达式表明在一定温度条件下达成平衡的条

5、件。、平衡常数表达式表明在一定温度条件下达成平衡的条件。 一个化学反应是否达到平衡状态，它的标志就是各物质的浓度将不随时间改变，而且产 物浓度系数次方的乘积与反应物浓度系数次方的乘积之比是一个常数。如:对任意一个可逆反应：mA+nB pC+qD,其平衡浓度的比值,总是符合下列关系= （是一个定值，称为化学平衡常数。） 若用 Qc表示任意状态下，可逆反应中产物的浓度以其化学计量系数为指数的乘积与反 应物的浓度以其化学计量系数为指数的乘积之比，则这个比值称为浓度商。将浓度商和平衡常数 作比较可得可逆反应所处的状态。即 Qc = Kc 体系处于化学平衡QcKc 反应正向进行QcKc 反应逆向进行可见

6、只要知道一定温度下，某一反应的平衡常数，并且知道反应物及产物的浓度，就能 判断该反应是平衡状态还是向某一方向进行。【考点再现考点再现】一、考查化学平衡常数表达式的书写一、考查化学平衡常数表达式的书写在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，体系内所有反应物和生成物的浓度保持不变，所以生成物浓度幂（以其化学计量数为幂）之积与反应物浓度幂之积的比值就是一个常数，叫做该反应的化学平衡常数，简称平衡常数，用符号K表示。以反应：mA（g）+nB（g）pC（g）+qD（g）为例，K =。1由于固体或纯液体的浓度是一常数，如果有固体或纯液体参加或生成，则表达式中不能出现固体或纯液体；稀溶液中进行的反应，如

7、有水参加反应，由于水的浓度是常数而不必出现在表达式中；非水溶液中进行的反应，若有水参加或生成，则应出现在表达式中。例如：（1）CaCO3（s）CaO（s）+CO2（g） K =c（CO2）（2）3Fe（s）+4H2O（g）Fe3O4（s）+4H2（g） K =/（3）Cr2O72（l）+H2O（l）2CrO42（l）+2H+（l） K =（4）CH3COOH（l）+HOCH2CH3（l）CH3COOCH2CH3（l）+H2O（l） K =2表达式与化学计量数一一对应，方程式中化学计量数不同，表达式就不同；可逆反应中，正反应的表达式与逆反应的表达式互为倒数。例如：（1）N2（g）+3H2（g）2

8、NH3（g） K1 =（2）2NH3（g） N2（g）+3H2（g） K 2=（3）1/2N2（g）+3/2H2（g）NH3（g） K 3=同一温度下，K1、K 2、K 3的数值都固定但相互之间不相等，显然，K1 =，K 3=。二、考查化学平衡常数的意义二、考查化学平衡常数的意义1在一定条件下，某可逆反应的K值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，它的正反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物转化率越大；反之，就越不完全，转化率就越小。2当K105或K105时，该反应就基本进行完全，一般当成非可逆反应；而K在105105之间的反应被认为是典型的可逆反应。3K值大小只能预示某可逆反应

9、向某方向进行的最大限度，但不能预示反应达到平衡所需要的时间。三、考查化学平衡常数的影响因素三、考查化学平衡常数的影响因素1平衡常数K只受温度影响，既与任何一种反应物或生成物的浓度变化无关，也与压强的改变无关；由于催化剂同等程度地改变正逆反应速率，故平衡常数不受催化剂影响。2任何可逆反应，当温度保持不变，改变影响化学平衡的其它条件时，即使平衡发生移动，K值不变。3其它条件不变时，若正反应是吸热反应，由于升高（或降低）温度时平衡向正（或逆）反应方向移动，K增大（或减小）；若正反应是放热反应，由于升高（或降低）温度时平衡向逆（或正）反应方向移动，K减小（或增加）；所以温度升高时平衡常数可能增大，也可

10、能减小，但不会不变。四、考查化学平衡常数的简单计算四、考查化学平衡常数的简单计算例例 1 1已知在 800 K 时，反应：CO（g）H2O（g） CO2（g）H2（g），若起始浓 度c（CO）=2 mol/L，c（H2O）=3 mol/L，反应达到平衡时，CO 转化成 CO2的转化率为 60%。 若将 H2O 的起始浓度加大为 6 mol/L，试求 CO 转化为 CO2的转化率。解析解析：本题考查平衡常数表达式、有关计算及应用。 先由第一次平衡时 CO 的转化率可求平衡时各物质的浓度：c（CO）=0.8 mol/L，c（H2O） 例例 2 2、 现有反应：CO（气）（气） H2O（气）CO2（

11、气） H2（气）放热反应；在 850时， K1。 （1）若升高温度到 950时，达到平衡时 K_ _l （填“大于”、“小于”、或 “等于”）；（2）850时，若向一容积可变的密闭容器中同时充入 1.0 mol CO，3.0 mol H2O，1.0 mol CO2和 x mol H2，则：当 x5.0 时，上述反应向_（填“正反应”或 “逆反应”）方向进行。若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则 x 应满足的条件是_ 。 解析：解析：化学平衡常数不随浓度或压强的改变而改变，只随温度的改变而改变。 （1）对于 CO（气） H2O（气）CO2（气） H2（气），正反应为放热反应，升高温度平衡 逆

12、向移动，生成物的浓度减小，反应物的浓度增大，根据平衡常数的计算公式可知，K 变小，即 小于 1。（2 2）在一容积可变的密闭容器中同时充入 1.0 mol CO，3.0 mol H2O，1.0 mol CO2和 x mol H2，当 x5.0时，则有：K51/311，此时生成的浓度偏大，而在同一温度下平衡常数保持不 变，则必然随着反应的进行，生成物的浓度降低，平衡逆向移动。 若要使平衡正向移动，则有：Kx1/311，即 x3 时，可使平衡正向移动。测得吸入肺部的空气中 CO 和 O2的浓度分别为 106molL1和 102molL1，并已知 37时上述反应的平衡常数 K220，那么，此时 Hb

13、?CO 的浓度是 HbO2的浓度的多少倍？解析：解析：根据平衡常数的概念和计算公式：生成物浓度的幂次方乘积与反应物浓度的幂次方乘积之比是常数，可得：又因为：肺部的空气 CO 和 O2的浓度分别为 106molL1和 102molL1，则：则有：2.2%答案：答案：Hb?CO 的浓度是 HbO2的浓度的 0.022 倍 例 4. 在合成氨过程中，进入合成塔的氮气和氢气的体积比为 1：3，压强为 160 atm，从 合成塔出来的混合气体中氨的体积分数为 25%。求： （1）从合成塔出来的气体中氮气和氢气的体积比是多少？ （2）从合成塔出来的气体的压强是多少？解析：解析：同温同压下，任何气体的体积比

14、等于物质的量之比，则根据平衡常数的计算公式：从合成塔出来的气体的压强是 128 atm。 例 5. 在一定温度下，将 100 mL 氢气和氮气的混合气体充入密闭容器中进行反应，达到平 衡时维持温度不变，测得混合气体的密度是反应前的 1.25 倍，平均分子量为 15.5，则达到平衡时氮 气的转化率为多少？解析：解析：在同温同压下，反应前后的气体的总质量保持不变，则混合气体的密度与体积成反 比。设混合气体中氮气的体积为 a，则氢气的体积为：100a，则有：N2 3H2 2NH3起始（L） a 100a 0转化（L） x 3x 2x平衡（L） ax 100a3x 2x则有：前/后V前/V后；100/

15、（1002x）1.25，x10mL。 又同温同压下，气体的体积比等于物质的量之比，则有： 混合气体的相对分子质量等于混合气体的总质量与混合气体的总物质的量之比，则有：混 合气体的总质量28a2（100a），则有：28a2（100a）/1002x15.5，可得： a40 mL 则：氮气的转化率为：10/4025% 答案：答案：氮气的转化率为 25%【专题测试】1、在某温度下，可逆反应 mA（g）nB（g）pC（g）qD（g）的平衡常数为 K，下列说法正确的是（ ）.A. K 越大，达到平衡时，反应进行的程度越大 B. K 越小，达到平衡时，反应物的转化率增大 C. K 随反应物浓度的改变而改变 D. K 随温度的改变而改变2、在一密闭容器中，aA（g）bB（g）达平衡后温度保持不变，将容器体积增加一倍，当达到新的平衡时，B 的浓度是原来平衡时浓度的 60%，则：（ ）.A. 平衡向正反应方向移动了 B. 物质 A 的转化率减少了C. 物质 B 的质量分数增加了 D. ab3、在 373 K 时，把 0.5 mol N2O4气体通入体积为 5L 的真空密闭容器中，立即出现棕色，反应进行到 2 s 时，浓度为 0.02 mol/L，在 60 s 时，体系已达到平衡，此时容器内压强为开始时的 1.6 倍