内容正文:
1新情境·激趣引航
均达平衡时,后者中SO3的物质的量是前者的2倍吗?
在工业生产和实验室中,人们会遇到各种各样的可逆反应,如合成氨反应:
N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
该反应在一定条件下不可能进行完全,即存在一定的限度。而反应浓度的大小对于生产和生活实际有着直接影响。因此还需关注化学反应的限度。那么怎样才能定量地描述化学反应的限度呢?化学反应中,反应物的转化程度会受到哪些因素的影响呢?
研究表明,可逆反应进行一段时间后,一定会达到化学平衡状态。此时,正反应速率和逆反应速率相等,反应体系的组成不再随时间的延续而变化,反应达到一定的限度。在研究了大量实验的基础上,人们发现可以用化学平衡常数来定量描述化学反应的限度。
你知道化学平衡常数是如何测定的吗?
2新知识·预习探索
目标定位
1.理解化学平衡常数的含义,能够利用化学平衡常数进行简单的计算。
2.了解平衡转化率的含义。
新知预习
1.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,这个常数就是该反应的化学平衡常数。
(2)表达式
对于可逆反应:mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g):
K=eq \f(cpC·cqD,cmA·cnB)。
(3)特点
K只受温度影响,与反应物或生成物的浓度无关。
2.化学转化率
预习思考
(1)对于反应Fe2O3(s)+3CO(g)
2Fe(s)+3CO2(g) ΔH>0。
①写出其平衡常数的表达式。
②若增大CO的量,平衡常数变吗?若升温呢?
(2)在恒容、恒温的密闭容器中,可逆反应:X(g)+3Y(g)
3Z(g)中,若按照化学计量数之比加入反应物,则X与Y的转化率是怎样的关系?若按照等物质的量加入反应物,则X与Y的转化率是怎样的关系?
提示:(1)①K=eq \f(c3CO2,c3CO) ②增大CO的量,K不变;升温,K变大。
(2)相等 1∶3
自测诊断
1.在一定条件下,有下列分子数之比相同的可逆反应,其平衡常数K值分别是
①H2+F2
2HF K=1047
②H2+Cl2
2HCl K=1017
③H2+Br2
2HBr K=109
④H2+I2
2HI K=1
比较K值大小,可知各反应的正反应进行的程度由大到小的顺序是( )
A.①②③④ B.④②③①
C.①④③② D.无法确定
【答案】 A
2.用于净化汽车尾气的反应:2NO(g)+2CO(g)
2CO2(g)+N2(g),已知该反应速率极慢,570 K时平衡常数为1×1059。下列说法正确的是( )
A.装有尾气净化装置的汽车排出的气体中不再含有NO或CO
B.提高尾气净化效率的常用方法是升高温度
C.提高尾气净化效率的最佳途径是研制高效催化剂
D.570 K时该反应正向进行的程度很大,故使用催化剂并无实际意义
【答案】 C
3.物质的量之比为2∶3的N2和H2,在一定条件下反应,并达平衡。在此过程中,下列说法正确的是( )
A.在建立平衡的过程中,N2和H2的物质的量之比始终是2∶3
B.N2的转化率始终为H2转化率的2倍
C.N2的转化率始终为H2转化率的1/2
D.达到平衡时,平衡体系的总物质的量与起始时的总物质的量之比可为1∶2
【答案】 C
4.关于平衡常数,下列说法不正确的是( )
A.平衡常数不随反应物或生成物的浓度的改变而改变
B.平衡常数随温度的改变而改变
C.平衡常数随压强的改变而改变
D.使用催化剂不能使平衡常数增大
【答案】 C
5.写出下列化学平衡常数的表达式:
(1)CO2(g)+C(s)
2CO(g) K=________
(2)Cr2Oeq \o\al(2-,7)+H2O
2CrOeq \o\al(2-,4)+2H+ K=________
【答案】 (1)eq \f(c2CO,cCO2) (2)eq \f(c2CrO\o\al(2-,4)·c2H+,cCr2O\o\al(2-,7))
【解析】 化学平衡常数(K)表达式的书写注意事项:①固体、纯液体浓度为常数,不必写出。②水溶液中,水的浓度不必写出。③非水溶液中,水的浓度要写出。
6.判断正误
(1)在平衡常数表达式中,反应物浓度用起始浓度,生成物浓度用平衡浓度。( )
(2)对于一个可逆反应,平衡正向移动时,平衡常数一定增大。( )
(3)升高温度,K值增大,则正反应为放热反应。( )
(4)平衡常数的大小只与温度有关,而与浓度、压强、催化剂等无关。( )
(5)从平衡常数的大小可以推断—个反应的进行程度。( )
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3新课堂·互动探究
知识点一化学平衡常数
教材解读
1.化学平衡常数
(1)定义:在一定温度