7-25--化学平衡常数及其计算.pdf
《7-25--化学平衡常数及其计算.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《7-25--化学平衡常数及其计算.pdf(49页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、7-25- 化学平衡常数及其计算 考纲要求1.了解化学平衡常数(K)的含义。 2. 能利用化学平衡常数进行相关计算。 考点一化学平衡常数 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 c p C c q D c m A c n B (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意义及影响因素 (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
2、衡常数是指某一具体反应的平衡常数。 4应用 (1)判断可逆反应进行的程度。 (2)利用化学平衡常数, 判断反应是否达到平衡或 向何方向进行。 对于化学反应aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)的 任意状态,浓度商: Qc c c C c d D c a A c b B 。 QK,反应向正反应方向进行; QK,反应处于平衡状态; QK,反应向逆反应方向进行。 (3)利用 K 可判断反应的热效应:若升高温度,K 值增大,则正反应为吸热反应;若升高温度,K 值减小,则正反应为放热反应。 深度思考 1正误判断,正确的打 “” ,错误的打 “” (1)平衡常数表达式中,可以是物质的任一浓度 () (2
3、)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 () (5)平衡常数和转化率都能体现可逆反应进行的 程度() (6)化学平衡常数只受温度的影响,温度升高,化 学平衡常数的变化取决于该反应的反应热() 2书写下列化学平衡的平衡常数表达式。 (1)Cl2H2OHClHClO (2)C(s)H2O(g)CO(g)H2(g) (3)CH3COOH C2H5OHCH3COOC2H5 H2O (4)CO 2 3 H2OHCO 3OH (5)CaCO3(s)CaO(s)CO2(g) 3一定温度下,
4、分析下列三个反应的平衡常数 的关系 N2(g)3H2(g)2NH3(g)K1 1 2N 2(g) 3 2H 2(g)NH3(g)K2 2NH 3(g)N2(g)3H2(g)K3 (1)K1和 K2,K1K 2 2。 (2)K1和 K3,K1 1 K3。 题组一平衡常数的含义 1研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相 互作用时,涉及如下反应: 2NO2(g)NaCl(s)NaNO3(s)ClNO(g)K1 2NO(g)Cl2(g)2ClNO(g)K2 则 4NO2(g) 2NaCl(s)2NaNO3(s)2NO(g) Cl2(g)的平衡常数K(用 K1、K2表 示)。 2在一定体积的密闭容器中,
5、进行如下化学反 应:CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g),其化学 平衡常数 K 和温度 t 的关系如表所示: t/ 70 0 80 0 83 0 1 000 1 200 K 0. 6 0. 9 1. 0 1.7 2.6 回答下列问题: (1) 该 反 应 的 化 学 平 衡 常 数 表 达 式 为K 。 (2)该反应为(填“吸热”或“放热”)反 应。 (3)某温度下,各物质的平衡浓度符合下式: 3c(CO2) c(H2)5c(CO) c(H2O), 试判断此时的温 度 为 。 (4)若 830 时,向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O,反应达到平衡后,其化学平衡常数K (填
6、“大于”“小于”或“等于”)1.0。 (5)830 时,容器中的化学反应已达到平衡。在 其他条件不变的情况下,扩大容器的体积。平衡 (填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或 “不” )移动。 题组二化学平衡常数的应用 3甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体 燃料。 工业上可利用 CO 或 CO2来生产燃料甲醇。 已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度 下的化学反应平衡常数如下表所示: 化学反应 平衡 常数 温度 / 50 0 80 0 2H2(g) CO(g)CH3OH(g) K1 2. 5 0.1 5 H2(g) K2 1.2.5 CO2(g)H2O(g) CO(g) 0 0 3H2(g
7、) CO2(g)CH3OH(g) H2O(g) K3 (1)据反应与可推导出K1、K2与 K3之间的关 系,则 K3(用 K1、K2表示)。 (2)反应的 H(填“”或“” )0。 4在一个体积为2 L 的真空密闭容器中加入0.5 mol CaCO3,发生反应 CaCO3(s)CaO (s) CO2(g),测得二氧化碳的物质的量浓度随温度的 变化关系如下图所示,图中A 表示 CO2的平衡 浓度与温度的关系曲线,B 表示不同温度下反应 经过相同时间时CO2的物质的量浓度的变化曲 线。请按要求回答下列问题: (1)该反应正反应为(填“吸”或“放” )热 反应,温度为 T5时,该反应耗时40 s达到
8、平 衡 , 则T5 时 , 该 反 应 的 平 衡 常 数 数 值 为。 (2)如果该反应的平衡常数K 值变大,该反应 (选填字母 )。 a一定向逆反应方向移动 b在平衡移动时正反应速率先增大后减小 c一定向正反应方向移动 d在平衡移动时逆反应速率先减小后增大 (3)请说明随温度的升高,曲线B 向曲线 A 逼近 的原因:。 (4)保持温度、 体积不变,充入 CO2气体, 则 CaCO3 的质量,CaO 的质量,CO2 的浓度(填“增大”,“减小”或“不 变”)。 (5)在 T5下,维持温度和容器体积不变, 向上述 平衡体系中再充入0.5 mol N2,则最后平衡时容 器中的 CaCO3的质量为
9、g。 1一个模式 “三段式 ” 如 mA(g)nB(g)pC(g)qD(g),令 A、B 起 始物质的量浓度分别为a mol L 1、b mol L1, 达到平衡后消耗 A 的物质的量浓度为mx molL 1。 mA(g) nB(g)pC(g) qD(g) c 始/(mol L 1 ) ab0 0 c 转/(mol L 1 ) mxnxpxqx c 平/(mol L 1 ) amxbnxpxqx K px p qx q amx m bnxn。 2明确三个量的关系 (1)三个量:即起始量、变化量、平衡量。 (2)关系 对于同一反应物,起始量变化量平衡量。 对于同一生成物,起始量变化量平衡量。 各
10、转化量之比等于各反应物的化学计量数之 比。 3掌握四个公式 (1)反应物的转化率 n 转化 n 起始 100% c 转化 c 起始 100%。 (2)生成物的产率:实际产量(指生成物 )占理论产 量的百分数。一般来讲,转化率越大,原料利用 率越高,产率越大。 产率 实际产量 理论产量 100%。 (3)混合物组分的百分含量 平衡量 平衡时各物质的总量 100%。 (4)某组分的体积分数 某组分的物质的量 混合气体总的物质的量 。 题组一平衡常数与转化率的关系 1羰基硫 (COS)可作为一种粮食熏蒸剂, 能防止 某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器 中,将 CO 和 H2S混合加热并达到下
11、列平衡: CO(g)H2S(g)COS(g)H2(g)K0.1 反应前 CO 物质的量为 10 mol,平衡后 CO 物质 的量为 8 mol。下列说法正确的是 () A升高温度, H2S 浓度增加,表明该反应是吸 热反应 B通入 CO 后,正反应速率逐渐增大 C反应前 H2S物质的量为 7 mol DCO 的平衡转化率为80% 2已知可逆反应:M(g)N(g)P(g)Q(g) H0,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) 1 mol L 1,c(N)2.4 mol 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
12、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) 4 mol L 1, c(N)a mol L1; 达到平衡后, c(P)2 mol L 1,a 。 (4)若反应温度不变,反应物的起始浓度为c(M) c(N)b mol L 1,达到平衡后, M 的转化率 为。 题组二速率常数与平衡常数的关系 3(2016 海南,16)顺-1,2-二甲基环丙烷和反 -1,2- 二甲基环丙烷可发生如下转化: 该反应的速率方程可表示为v(正)k(正)c(顺)和 v(逆)k(逆)c(反),k(正)和 k(逆)在一定温度时为 常数,分别称作正、逆反应速率常
13、数。回答下列 问题: (1)已知: t1温度下,k(正)0.006 s 1, k(逆)0.002 s 1,该温度下反应的平衡常数值 K1; 该反应的活化能Ea(正 )小于Ea(逆),则 H (填“小于”、“等于”或“大于”)0。 (2)t2温度下,图中能表示顺式异构体的质量分数 随时间变化的曲线是(填曲线编号 ),平 衡常数值K2;温度t1t2(填 “小于”、“等于”或“大于”),判断理由 是 。 4无色气体 N2O4是一种强氧化剂,为重要的火 箭推进剂之一。 N2O4与 NO2转换的热化学方程 式为 N2O4(g)2NO2(g) H24.4 kJ mol 1。 上述反应中,正反应速率v正k正
14、 p(N2O4),逆 反应速率 v逆k逆 p 2(NO 2),其中 k 正、k逆为速率 常数,则 Kp为(以 k正、k逆表示)。若将 一定量 N2O4投入真空容器中恒温恒压分解(温度 298 K、压强100 kPa),已知该条件下k 正 4.810 4 s 1 ,当N2O4分解10% 时, v正 kPa s 1。 题组三压强平衡常数的相关计算 5汽车尾气是造成雾霾天气的重要原因之一, 尾气中的主要污染物为CxHy、NO、CO、SO2及 固体颗粒物等。研究汽车尾气的成分及其发生的 反应,可以为更好的治理汽车尾气提供技术支 持。请回答下列问题: 活性炭也可用于处理汽车尾气中的NO,在 1 L 恒容
15、密闭容器中加入0.100 0 mol NO 和 2.030 mol 固体活性炭,生成A、B 两种气体,在不同 温度下测得平衡体系中各物质的物质的量以及 容器内压强如下表: 活性 炭/mol NO/ mol A/m ol B/m ol p/M Pa 200 2.000 0.040.030.03 3.93 0 0 0 0 0 0 335 2.005 0.05 0 0 0.02 5 0 0.02 5 0 p 根据上表数据,写出容器中发生反应的化学方程 式: , 判断 p(用“”、“”或“”填 空)3.93 Pa。计算反应体系在200 时的平衡常 数 Kp(用平衡分压代替平衡浓度 计算,分压总压体积分
16、数)。 Kp含义:在化学平衡体系中, 各气体物质的分压 替代浓度,计算的平衡常数叫压强平衡常数。单 位与表达式有关。 计算技巧:第一步,根据 “三段式 ”法计算平衡 体系中各物质的物质的量或物质的量浓度;第二 步,计算各气体组分的物质的量分数或体积分 数;第三步,根据分压计算分式求出各气体物质 的分压,某气体的分压气体总压强该气体的 体积分数 (或物质的量分数 );第四步,根据平衡 常 数 计 算 公 式 代 入 计 算 。 例 如 , N2(g) 3H2(g)2NH3(g),压强平衡常数表达式为Kp p 2 NH3 p N2 p 3 H2 。 在 2017 最新考试大纲中明确提出:了解化学反
17、 应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研 究领域中的重要作用。所以在全国新课标卷以及 各省市高考卷中均有所涉及,且具有一定的难 度,属于难点拉分型题目,做该类题目应注意以 下两个方面: 1化工生产适宜条件选择的一般原则 (1)从化学反应速率分析, 既不能过快,又不能太 慢。 (2)从化学平衡移动分析, 既要注意外界条件对速 率和平衡影响的一致性,又要注意二者影响的矛 盾性。 (3)从原料的利用率分析, 增加易得廉价原料,提 高难得高价原料的利用率,从而降低生产成本。 (4)从实际生产能力分析, 如设备承受高温、高压 能力等。 (5)注意催化剂的活性对温度的限制。 2平衡类问题需综合考虑的几
18、个方面 (1)原料的来源、除杂,尤其考虑杂质对平衡的影 响。 (2)原料的循环利用。 (3)产物的污染处理。 (4)产物的酸碱性对反应的影响。 (5)气体产物的压强对平衡造成的影响。 (6)改变外界条件对多平衡体系的影响。 专题训练 题组一平衡原理对工农业生产的理论指导 1化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。 (1)利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体,发 生如下反应: TaS2(s)2I2(g)TaI4(g)S2(g) H0() 如下图所示,反应 ()在石英真空管中进行,先 在温度为 T2的一端放入未提纯的TaS2粉末和少 量 I 2(g),一段时间后,在温度为T1 的一端得到 了纯净T
19、aS2晶体,则温度T1T2(填 “”、“”或“” )。上述反应体系中循环 使用的物质是。 (2)CO 可用于合成甲醇,反应方程式为CO(g) 2H2(g)CH3OH(g)。CO 在不同温度下的平衡 转化率与压强的关系如下图所示。该反应 H 0(填“”或“”)。实际生产条件控制在 250 、1.310 4 kPa 左右,选择此压强的理由 是 。 2如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利 用 CO2是当前科学家研究的重要课题。 (1)科学家用 H2和 CO2生产甲醇燃料。为探究该 反应原理,进行如下实验:某温度下,在容积为 2 L 的密闭容器中充入 1 mol CO2和 3.25 mol H2,
20、 在一定条件下反应,测得CO2、CH 3OH(g) 和 H2O(g)的物质的量 (n)随时间的变化关系如图所 示。 从反应开始到3 min 时,氢气的平均反应速率 v(H2)。 下列措施中一定能使CO2的转化率增大的 是 。 A在原容器中再充入1 mol CO2 B在原容器中再充入1 mol H2 C在原容器中充入1 mol He D使用更有效的催化剂 E缩小容器的容积 F将水蒸气从体系中分离出 (2)科学家还利用氢气在一定条件下与二氧化碳 反应生成乙醇燃料,其热化学反应方程式为 2CO2(g) 6H2(g)CH3CH2OH(g) 3H2O(g) Ha kJ mol 1 ,在一定压强下,测得该
21、反应的 实验数据如表所示。请根据表中数据回答下列问 题。 温度 (K) CO2转化率 (%) n(H2)/n(CO2 ) 50 0 60 0 70 0 80 0 1.5 45 33 20 12 2 60 43 28 15 3 83 62 37 22 上述反应的a0(填“大于”或“小 于”)。 恒温下,向反应体系中加入固体催化剂,则反 应产生的热量(填“增大”、“减小”或 “不变” )。 增大 n H2 n CO2 的值,则生成乙醇的物质的量 (填“增大”、“减小”、“不变”或“不能确 定”)。 题组二化工生产中蕴含化学原理的分析 3合成氨是人类科学技术上的一项重大突破, 其反应原理为 N2 (
22、g)3H2 (g)2NH 3 (g) H 92.4 kJ mol 1,一种工业合成氨的简易流程 图如下: (1)天然气中的H2S 杂质常用氨水吸收,产物为 NH4HS。 一定条件下向 NH4HS 溶液中通入空气, 得到单质硫并使吸收液再生,写出再生反应的化 学方程式: 。 (2)步骤中制氢气原理如下: CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g) H206.4 kJmol 1 CO(g)H 2O(g)CO2(g)H2(g) H41.2 kJ mol 1 对于反应,一定可以提高平衡体系中H2百分 含量, 又能加快反应速率的措施是(填字 母)。 a升高温度b增大水蒸气浓度 c加入催化剂d降低压强
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 25 化学 平衡常数 及其 计算
链接地址:https://www.31doc.com/p-4971727.html