内容正文:
第3讲 化学平衡常数 化学反应进行的方向及调控
复习目标
知识构建
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。
3.能正确计算化学反应的转化率(α)。
考点一 化学平衡常数的含义与应用
对于一般的可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在一定温度下达到平衡时:
平衡常数K=(固体和纯液体的浓度视为常数)。
意义
K值越大
正反应进行的程度越大
反应物的转化率越大
K>105时,反应可接近完全
影响
因素
内因
反应物本身的性质
外因
温度
升高
ΔH<0,K值减小
ΔH>0,K值增大
3.应用
(1)利用化学平衡常数,判断反应是否达到平衡或非平衡状态时向何方向进行。
对于化学反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)的任意状态,浓度商Q=。
Q<K,反应向正反应方向进行,v(正)>v(逆)。
Q=K,反应处于平衡状态,v(正)=v(逆)。
Q>K,反应向逆反应方向进行,v(正)<v(逆)。
(2)利用K可判断反应的热效应
(3)计算转化率:利用平衡常数计算转化率的主要途径是利用温度不变时,平衡常数不变列方程求解。
(4)计算相关反应的平衡常数。若只是反应方向改变,则平衡常数变为其倒数;若只是方程式中各物质的化学计量数等倍扩大(变为原来n倍)或缩小程度相同(变为原来的),则相应的平衡常数也会变为原来的n次幂或次幂。
选择性必修1·P33阅读教材表2-1
回答问题:
(1)反应物(H2、I2)或生成物(HI)不同浓度开始反应,达到平衡时各物质的浓度是否相等?
(2)反应物(H2、I2)或生成物(HI)不同浓度开始反应,达到平衡时平衡常数是否相等?
(3)该表中反应的平衡常数相等,说明什么问题?
提示:(1)不同浓度开始的反应,达到平衡时各物质的浓度不同。
(2)平衡常数相等或接近。
(3)在一定温度下,化学平衡常数不受浓度的影响。
(1)计算平衡常数时代入的必须是各物质的平衡浓度(对于反应前后气体总体积不变的反应,也可以用各物质平衡时的物质的量)。
(2)平衡常数只受温度影响,但是平衡常数的大小,还与方程式的书写形式有关。
正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)平衡常数大的可逆反应的平衡体系中,生成物的浓度一定大。(×)
(2)增大反应物的浓度,平衡正向移动,化学平衡常数增大。(×)
(3)对于某一可逆反应,升高温度则化学平衡常数一定变大。(×)
(4)平衡常数发生变化,化学平衡必定发生移动。(√)
(5)平衡常数大的可逆反应反应物的转化率一定大。(×)
题组一 化学平衡常数的含义
1.(2022·河南郑州一模)O3是一种很好的消毒剂,具有高效、洁净、方便、经济等优点。O3可溶于水,在水中易分解,产生的[O]为游离氧原子,有很强的杀菌消毒能力。常温常压下发生的反应如下:
反应① O3O2+[O] ΔH>0 平衡常数为K1;
反应② [O]+O32O2 ΔH<0 平衡常数为K2;
总反应:2O33O2 ΔH<0 平衡常数为K。
下列叙述正确的是( )
A.降低温度,总反应K减小
B.K=K1+K2
C.适当升温,可提高消毒效率
D.压强增大,K2减小
解析:C 降低温度,总反应正向移动,K增大,A项错误;K=K1·K2,B项错误;升高温度,反应①平衡向右移动,c([O])增大,可提高消毒效率,C项正确;对于给定的反应,平衡常数只与温度有关,D项错误。
2.NO与CO是燃油汽车尾气中的两种有害气体,常温常压下它们之间的反应:
CO(g)+NO(g)===CO2(g)+N2(g) ΔH=-374.3 kJ·mol-1 K=2.5×1060,反应速率较小。有关该反应的说法正确的是( )
A.K很大,NO与CO在排入大气之前就已反应完全
B.增大压强,平衡将向右移动,K>2.5×1060
C.升高温度,既增大反应速率又增大K
D.选用适宜催化剂可达到尾气排放标准
解析:D 平衡常数很大,表示该反应所能进行的程度大,由于NO与CO反应速率较小,在排入大气之前没有反应完全,故A错误;平衡常数只与温度有关,增大压强,K不变,故B错误;CO(g)+NO(g)CO2(g)+N2(g),正反应放热,升高温度,速率加快,平衡逆向移动,K减小,故C错误;选用适宜催化剂可加快反应速率,使尾气得到净化,达到尾气排放标准,故D正确。
题组二 化学平衡常数的应用
3.在淀粉-KI溶液中存在下列平衡:I2(aq)+I-(aq)I(aq)。测得不同温度下该反应的平衡常数K如表所示。下列说法正确的是( )
T/℃
5
15
25
35
50
K
1100
841
689
533
409