内容正文:
第2节 化学反应的限度
第1课时 化学平衡常数 平衡转化率
化学平衡常数
1.定义:在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡状态时,反应产物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值为一常数,用符号K表示。
2.表达式:以化学反应aA+bBcC+dD为例:
K=。
3.影响因素:反应物的性质及反应体系的温度。
4.应用
(1)判断反应进行的限度
K
<10-5
10-5~105
>105
反应程度
反应很难进行
反应可逆
进行较完全
(2)判断反应是否达到平衡状态
化学反应aA+bBcC+dD的任意状态时,浓度商为Q=;在某一温度下,当Q=K时,可逆反应达平衡状态。
平衡转化率
1.表达式
对于化学反应aA+bBcC+dD,反应物A的平衡转化率可以表示为
α(A)=×100%。
2.平衡转化率的意义
平衡常数和平衡转化率都可以表示可逆反应的限度,但用平衡常数表示反应限度有时不够直观,因此在实际应用中,常用平衡转化率α来表示一定条件下的反应限度。
1.关于化学平衡常数的叙述正确的是( )
A.温度一定,一个化学反应的平衡常数不是一个常数
B.两种物质反应,不管怎样书写化学方程式,平衡常数不变
C.温度一定时,对于给定的化学反应,正、逆反应的平衡常数互为倒数
D.反应产物浓度幂的乘积与反应物浓度幂的乘积的比值小于K时,v正<v逆
答案 C
解析 K是温度的函数,平衡常数的表达式与化学方程式的书写方式有关。正、逆反应的平衡常数互为倒数,如H2(g)+I2(g) 2HI(g),K正=,K逆=,所以K正=。反应产物浓度幂的乘积与反应物浓度幂的乘积的比值小于K,未达到化学平衡状态,此时v正>v逆。
2.下列关于某一化学反应的平衡常数的说法中,正确的是( )
A.与该反应的压强有关
B.与反应的温度有关,还与反应本身有关
C.与化学反应本身和温度有关,并且会受到起始浓度的影响
D.只与化学反应本身有关,与其他任何条件无关的一个不变的常数
答案 B
解析 K与反应温度、表达式与方程式的书写有关,但与起始浓度、压强无关。
3.某温度下,可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)的平衡常数为K,下列对K的说法正确的是( )
A.K值越大,表明该反应越有利于C的生成,反应物的转化率越大
B.若缩小反应器的容积,能使压强增大,则K增大
C.温度越高,K一定越大
D.如果m+n=p,则K=1
答案 A
解析 K越大,该反应正向进行的程度越大,反应物的转化率越大,A正确;对于一个确定的化学反应,K只是温度的函数,温度一定,K一定,与压强无关,B错误;因该反应的热效应不确定,故C错误;K=,故由m+n=p,无法判断K的大小,D错误。
4.写出下列各可逆反应在一定温度下达到平衡时的平衡常数表达式:
(1)mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) ___________________________
(2)C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) __________________________
(3)FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g) __________________________
答案 (1)K=
(2)K=
(3)K=
5.对于可逆反应在任意状态时,反应产物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值称为浓度商Q,Q<K,反应______________;Q=K,反应________________;Q>K,反应____________。
答案 向正反应方向进行 处于化学平衡状态 向逆反应方向进行
6.K只受温度的影响,若升高温度,K值增大,则正反应ΔH________0(填“>”或“<”,下同),K值减小,则正反应ΔH________0;若降低温度,K值增大,则正反应ΔH________0,K值减小,则正反应ΔH________0。
答案 > < < >
探究一 化学平衡常数的书写及影响化学平衡常数的因素
1.书写化学平衡常数表达式的注意事项
(1)能代入平衡常数表达式的为气体、溶液中的溶质,固体与纯液体浓度可看为常数,不能代入。H2O只有在气态或非水溶剂中才能代入平衡常数表达式。
如:NH4Cl+H2ONH3·H2O+HCl的平衡常数表达式为K=,3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g)的平衡常数表达式为K=。
(2)平衡常数表达式与化学方程式的书写方式有关,对于同一化学反应,由于书写方式不同,各反应物、反应产物的系数不同,平衡常数的表达式就不同,平衡常数的单位与化学方程式的表示形式一一对应。
如:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的平衡常数表达式为K1=,反应N2(g)+H2(g) NH3(g)的平衡常数表达式为K2=两者的平衡常数不同,且K1=K;反应2NH3(g) N2