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考点19 化学平衡常数 化学反应进行的方向
分析近几次浙江选考卷均对化学平衡常数都作了考查。主要考查形式有四种:书写化学平衡常数表达式;计算平衡常数;运用平衡常数判断反应方向;判断平衡常数与外界因素关系等。计算平衡常数易错点主要有:用物质的量替代浓度直接计算,忘了体积;固体或液体物质引入平衡常数表达式中;读图像不精确等。图像、数据信息是高考考查难点和区分点,高考通过信息给予多样化,考查接受、加工、同化新信息能力。从近几年选考看,选择有机反应、溶液中进行的反应考查化学平衡问题成为命题热点;化学反应进行方向判断融入反应原理综合题中。
预测2022年必将把握化学平衡常数这一平衡理论核心,关注考查方向:(1)根据图像、数据表、或转化率、各物质浓度求平衡常数K;(2)根据平衡常数、-lgK与温度关系图像判断正反应是吸热还是放热;(3)在平衡状态投入反应物和产物,利用平衡常数数据和判断反应方向;(4)有关有机反应、溶液中反应的平衡常数计算或转化率的计算,可能涉及pH、Kw等常数计算。
一、化学平衡常数
二、化学反应进行的方向
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.数学表达式:对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)来说,K=。
注意:①不要把反应体系中纯固体、纯液体以及稀水溶液中水的浓度写进平衡常数表达式。例如:
CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) K=c(CO2)
Cr2O(aq)+H2O(l)2CrO(aq)+2H+(aq) K=
②同一化学反应,化学反应方程式写法不同,其平衡常数表达式亦不同。例如:
N2O4(g)2NO2(g) K=
N2O4(g)NO2(g) K′==
2NO2(g)N2O4(g) K″==
因此书写平衡常数表达式时,要与化学反应方程式相对应,否则意义就不明确。
(2)对于气体反应,写平衡常数表达式时,除可以用平衡时的物质的量浓度表示外,也可以用平衡时各气体的分压来表示。例如:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) Kp=
其中:p(NH3)、p(N2)、p(H2)分别为NH3、N2、H2的平衡分压,某气体平衡分压=平衡时总压×该气体的物质的量分数。
3.平衡常数的意义
(1)平衡常数可表示反应进行的程度。K越大,反应进行的程度越大,K>105时,可以认为该反应已经进行完全。转化率也能表示反应进行的程度,转化率不仅与温度有关,而且与起始条件有关。
(2)K的大小只与温度有关,与反应物或生成物起始浓度的大小无关。
4.浓度商:可逆反应进行到某时刻(包括化学平衡)时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值称为浓度商(Q)。对于化学反应aA(g)+bB(g) cC(g)+dD(g)的任意状态,浓度商:Q=。
Q<K,反应向正反应方向进行;
Q=K,反应处于平衡状态;
Q>K,反应向逆反应方向进行。
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V L。
mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)
起始(mol) a b 0 0
变化(mol) mx nx px qx
平衡(mol) a-mx b-nx px qx
(1)v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)=m∶n∶p∶q(未达到平衡时,用于确定化学方程式中未知的化学计量数)。
(2)K==(Q是任意时刻的,则有Q>K,v正<v逆;Q<K,v正>v逆)。
(3)c(A)平==。
(4)α(A)=×100%=×100%。
(5)φ(A)=×100%。
(6)平衡时与起始时的压强比==(同T、V时),混合气体的密度比=(同T、P时),=(同质量的气体时)等。
(7)混合气体的密度(混)==(g·L-1)(T、V不变时,不变)。
(8)混合气体的平均摩尔质量==(g·mol-1)。
(1)平衡常数表达式中,可以是物质的任一浓度( )
(2)催化剂既能改变速率常数,也能改变化学平衡常数( )
(3)对于同一可逆反应,升高温度,则化学平衡常数增大( )
(4)增大反应物的浓度,平衡正向移动,化学平衡常数增大( )
(5)Cl2+H2OHCl+HClO的平衡常数表达式( )
(6)某一化学反应的平衡常数与反应的温度有关,还与反应本身有关( )
(7)与某一化学反应的平衡常数化学反应本身和温度有关,并且会受到起始浓度的影响( )
(8)两种物质反应,不管怎样书写化学方程式,平衡常数不变( )
(9)温度一定时,对于给定的化学反应,