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。
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,m A(g)+n B(g)p C(g)+q D(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K
1 1/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g)
2 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)
3 2NH3(g)N2(g)+3H2(g)
续表反应K
4 FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO 2(g)
5 AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)
Cr2O72-(aq)+H2O
6
Cr O42-(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:
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Q c=K体系处于;
Q c<K反应进行;
Q c>K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。
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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(H2c)B.K=c(Fe3O4)c4(H2)
c(Fe)c4(H2c)
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(α)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2.0molSO2和1.0molO2置于10L的密闭容器中,反应达到平衡
后,体系总压强为0.10MPa。
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“>”“<”
或“=”)。
3.一定条件下,下列反应呈平衡状态时的平衡常数:
3H2(g)+N2(g)2NH3(g) K1
2NH3(g)3H2(g)+N2(g) K2
则K1与K2的关系为( )
A.K1=K2
B.K2=1/K1
C.K1/2=K2
D.无法确定
4.放热反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)在温度t1时达到平衡,c(CO)1=c(H2O)1=1.0mol·L-1,其平衡常数为K1。
其他条件不变,升高反应体系的温度至t2时,反应物的平衡浓度分别为c(CO)2和c(H2O)2,平衡常数为K2,则( )
A.若增大CO浓度,K2和K1都增大
B.K2>K1
C.c(CO)2=c(H2O)2
D.c(CO)1>c(CO)2
5.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0.20mol·L-1和
1.00mol·L-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1L的密闭容器中,加入5molA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)=2.5mol·L-1,c(C)=2.0mol·L-1。
则下列说法中正确的是( )
A.达到平衡时A的总转化率为40%
B.达到平衡时c(B)为1.0mol·L-1
C.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1∶2体积比混合,如果混合前O2为10mol,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?。