高一化学选修4化学平衡常数
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高中化学选修四重要的知识点高中化学选修四重要的知识点一、化学平衡常数(一)定义:在一定温度下,当一个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比值。
符号:K(二)使用化学平衡常数K应注意的问题:1、表达式中各物质的浓度是变化的浓度,不是起始浓度也不是物质的量。
2、K只与温度(T)有关,与反应物或生成物的浓度无关。
3、反应物或生产物中有固体或纯液体存在时,由于其浓度是固定不变的,可以看做是“1”而不代入公式。
4、稀溶液中进行的反应,如有水参加,水的浓度不必写在平衡关系式中。
(三)化学平衡常数K的应用:1、化学平衡常数值的大小是可逆反应进行程度的标志。
K值越大,说明平衡时生成物的浓度越大,它的正向反应进行的程度越大,即该反应进行得越完全,反应物转化率越高。
反之,则相反。
一般地,K>105时,该反应就进行得基本完全了。
2、可以利用K值做标准,判断正在进行的可逆反应是否平衡及不平衡时向何方进行建立平衡。
(Q:浓度积)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3、利用K值可判断反应的热效应若温度升高,K值增大,则正反应为吸热反应若温度升高,K值减小,则正反应为放热反应二、等效平衡1、概念:在一定条件下(定温、定容或定温、定压),只是起始加入情况不同的同一可逆反应达到平衡后,任何相同组分的百分含量均相同,这样的化学平衡互称为等效平衡。
2、分类(1)定温,定容条件下的等效平衡第一类:对于反应前后气体分子数改变的可逆反应:必须要保证化学计量数之比与原来相同;同时必须保证平衡式左右两边同一边的'物质的量与原来相同。
第二类:对于反应前后气体分子数不变的可逆反应:只要反应物的物质的量的比例与原来相同即可视为二者等效。
(2)定温,定压的等效平衡只要保证可逆反应化学计量数之比相同即可视为等效平衡。
三、化学反应进行的方向1、反应熵变与反应方向:(1)熵:物质的一个状态函数,用来描述体系的混乱度,符号为S.单位:J•mol-1•K-1(2)体系趋向于有序转变为无序,导致体系的熵增加,这叫做熵增加原理,也是反应方向判断的依据。
第二章化学反应速率和化学平衡一、化学反应速率1. 化学反应速率(v)ﻭ⑴定义:用来衡量化学反应的快慢,单位时间内反应物或生成物的物质的量的变化ﻭ⑵表示方法:单位时间内反应浓度的减少或生成物浓度的增加来表示ﻭ⑶计算公式:v=Δc/Δt(υ:平均速率,Δc:浓度变化,Δt:时间)单位:mol/(L•s)⑷影响因素:ﻭ①决定因素(内因):反应物的性质(决定因素)②条件因素(外因):反应所处的条件外因对化学反应速率影响的变化规律条件变化活化分子的量的变化反应速率的变化反应物的浓度增大单位体积里的总数目增多,百分数不变增大减小单位体积里的总数目减少,百分数不变减小气体反应物的压强增大单位体积里的总数目增多,百分数不变增大减小单位体积里的总数目减少,百分数不变减小反应物的温度升高百分数增大,单位体积里的总数目增多增大降低百分数减少,单位体积里的总数目减少减小反应物的催化剂使用百分数剧增,单位体积里的总数目剧增剧增撤去百分数剧减,单位体积里的总数目剧减剧减其他光,电磁波,超声波,固体反应物颗粒的大小,溶剂等有影响※注意:(1)、参加反应的物质为固体和液体,由于压强的变化对浓度几乎无影响,可以认为反应速率不变。
ﻭ(2)、惰性气体对于速率的影响①恒温恒容:充入惰性气体→总压增大,但各分压不变,各物质浓度不变→反应速率不变②恒温恒体:充入惰性气体→体积增大→各反应物浓度减小→反应速率减慢ﻭ二、化学平衡(一)1。
定义:一定条件下,当一个可逆反应进行到正逆反应速率相等时,更组成成分浓度不再改变,达到表面上静止的一种“平衡”,这就是这个反应所能达到的限度即化学平衡状态。
2、化学平衡的特征ﻭ逆(研究前提是可逆反应);等(同一物质的正逆反应速率相等) ;动(动态平衡)定(各物质的浓度与质量分数恒定);变(条件改变,平衡发生变化) 3、判断平衡的依据判断可逆反应达到平衡状态的方法和依据例举反应mA(g)+nB(g)C(g)+qD(g)混合物体系中各成分的含量①各物质的物质的量或各物质的物质的量的分数一定平衡②各物质的质量或各物质质量分数一定平衡③各气体的体积或体积分数一定平衡④总体积、总压力、总物质的量一定不一定平衡正、逆反应速率的关系①在单位时间内消耗了mmolA同时生成m molA,即V(正)=V(逆)平衡②在单位时间内消耗了nmolB同时消耗了p molC,则V(正)=V(逆)平衡③V(A):V(B):V(C):V(D)=m:n:p:q,V(正)不一定等于V(逆)不一定平衡④在单位时间内生成nmolB,同时消耗了q molD,因均指V(逆)不一定平衡压强①m+n≠p+q时,总压力一定(其他条件一定) 平衡②m+n=p+q时,总压力一定(其他条件一定) 不一定平衡混合气体平均相对分子质量Mr①Mr一定时,只有当m+n≠p+q时平衡②Mr一定时,但m+n=p+q时不一定平衡温度任何反应都伴随着能量变化,当体系温度一定时(其他不变)平衡体系的密度密度一定不一定平衡其他如体系颜色不再变化等平衡(二)影响化学平衡移动的因素1、浓度对化学平衡移动的影响(1)影响规律:在其他条件不变的情况下,增大反应物的浓度或减少生成物的浓度,都可以使平衡向正方向移动;增大生成物的浓度或减小反应物的浓度,都可以使平衡向逆方向移动(2)增加固体或纯液体的量,由于浓度不变,所以平衡不移动ﻭ(3)在溶液中进行的反应,如果稀释溶液,反应物浓度减小,生成物浓度也减小,V正减小,V逆也减小,但是减小的程度不同,总的结果是化学平衡向反应方程式中化学计量数之和大的方向移动。
第3课时化学平衡常数
一、选择题
1.关于化学平衡常数的叙述正确的是()
A.化学平衡常数与温度无关
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.化学平衡常数等于某时刻生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值D.温度一定,对于给定的化学反应,正逆反应的平衡常数互为倒数
答案 D
解析A项,化学平衡常数只与温度有关;B项,平衡常数与化学方程式的书写形式有关;C项,K表达式中各物质的浓度均为平衡浓度;D项,根据K的表达式,推知给定化学反应,正、逆反应的平衡常数互为倒数。
2.在相同的温度下,已知反应:①N2(g)+O2(g)2NO(g)的平衡常数K=3.84×10-31;②2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常数K=3.10×1026。
则在该温度下,两个化学反应的反应程度之间的关系为()
A.①>②B.①<②
C.①=②D.不能确定
答案 B
解析平衡常数的大小能表示化学反应可能进行的程度(即反应限度),平衡常数越大,表示反应进行得越彻底。
3.当把晶体N2O4放入密闭容器中气化,并建立了N2O42NO2平衡后,保持温度不变,再通入若干N2O4气体,待反应达到新的平衡时,则新平衡与旧平
衡相比,其c2(NO2)
c(N2O4)
值()
A.变大B.不变
C.变小D.无法确定
答案 B
解析温度不变,K不变。
4.对于可逆反应:C(s)+CO2(g)2CO(g)在一定温度下,其平衡常数为K,
下列条件的变化中,能使K发生变化的是()
A.将C(s)的表面积增大B.增大体系的压强
C.升高体系的温度D.使用合适的催化剂
答案 C
解析K只与体系的温度有关,与反应物、生成物的起始浓度以及反应物接触面积均无关。
5.298 K时,各反应的平衡常数如下:
①N2(g)+O2(g)2NO(g)K=1×10-30;
②2H2(g)+O2(g)2H2O(g)K=2×1081;
③2CO2(g)2CO(g)+O2(g)K=4×10-92。
则常温下,NO、H2O、CO2这三种化合物分解放氧的倾向最大的是() A.①B.②
C.③D.无法判断
答案 A
解析要判断NO、H2O、CO2这三种化合物分解放氧的倾向,则必须求出各个分解放氧反应的平衡常数,然后比较大小。
由计算可知:
①2NO(g)N2(g)+O2(g)K=1×1030;
②2H2O(g)2H2(g)+O2(g)K=5×10-82;
③2CO2(g)2CO(g)+O2(g)K=4×10-92,
平衡常数越大,表示反应进行得越彻底,因此反应①即NO分解放氧的倾向最大。
6.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)是工业制硫酸的主要反应之一。
一定温度下,在甲、乙、丙三个容积均为2 L 的恒容密闭容器中充入SO2(g)和O2(g),其起始物质的量及SO2的平衡转化率如下表所示。
甲乙丙
起始物质的量
n(SO2)/mol 0.4 0.8 0.8
n(O2)/mol 0.24 0.24 0.48
SO2的平衡转化率/%,80,α1,α2
下列判断中,正确的是()
A.甲中反应的平衡常数小于乙
B.该温度下,平衡常数K的值为400
C.平衡时,丙中c(SO3)是甲中的2倍
D.平衡时,甲中O2的转化率大于乙中O2的转化率
答案 B
解析选项A,平衡常数只与温度相关,温度一定,甲、乙容器中反应的K 值应相等。
选项B,该温度下,甲容器中平衡时生成0.32 mol SO3,剩下SO2、O2均为0.08 mol,由于容器的体积为2 L,平衡时,c(SO3)=0.16 mol·L-1,c(SO2)=
c(O2)=0.04 mol·L-1,故K=
0.162
0.042×0.04
=400。
选项C,丙容器相当于在甲容器的
基础上增大压强,平衡向正反应方向移动,所以平衡时丙容器中c(SO3)大于甲中的2倍。
选项D,乙容器相当于在甲容器的基础上增加SO2的浓度,所以能提高O2的转化率。
7.已知A(g)+B(g)C(g)+D(g),反应的平衡常数和温度的关系如下:
温度/℃700 800 830 1000 1200
平衡常数 1.7 1.1 1.0 0.6 0.4
830 ℃时,向一个2 L的密闭容器中充入0.2 mol的A和0.8 mol的B,反应初始4 s内A的平均反应速率v(A)=0.005 mol·L-1·s-1。
下列说法正确的是() A.4 s时,c(B)为0.76 mol·L-1
B.830 ℃达平衡时,A的转化率为80%
C.反应达平衡后,升高温度,平衡正向移动
D.1200 ℃时反应C(g)+D(g)A(g)+B(g)的平衡常数的值为0.4
答案 B
解析A项,4 s时Δc(A)=v(A)·Δt=0.005 mol·L-1·s-1×4 s=0.02 mol·L-1,
则Δc(B)=0.02 mol·L-1,则4 s时c(B)=0.8 mol
2 L-0.02 mol·L
-1=0.38 mol·L-1,错
误;B项,设830 ℃时,A的平衡转化率为x,则A(g) +B(g) C(g)+D(g)
起始/(mol·L-1) 0.1 0.4 0 0
转化/(mol·L-1) 0.1x0.1x0.1x0.1x
平衡/(mol·L-1) 0.1(1-x) 0.4-0.1x0.1x0.1x
K=(0.1x)2
0.1(1-x)·(0.4-0.1x)
=1,x=80%,正确;C项,由表中数据可知,升高温度,平衡常数减小,说明平衡逆向移动,错误;D项中的反应是题干中已知反
应的逆反应,故1200 ℃时,K
逆=
1
K=
1
0.4=2.5,错误。
二、非选择题
8.在H2SO4生产中,SO2催化氧化生成SO3:
2SO2(g)+O2(g)催化剂
△2SO3(g),
某温度下,体系在不同压强下达到平衡时,SO2的转化率(α)与体系的压强(p)的关系如图所示,根据图示回答问题:
(1)将2.0 mol SO2和1.0 mol O2置于10 L密闭容器中,反应体系达到平衡后,体系的总压强为0.1 MPa,该反应的平衡常数等于________。
(2)平衡状态由A变到B时,平衡常数K(A)________(填“大于”“小于”或
“等于”)K (B )。
答案 (1)800 (2)等于 解析 (1)由题中图示可知: 当p =0.1 MPa 时,α=0.80, 2SO 2(g)+O 2(g)催化剂
△
2SO 3(g) c 始(mol·L -1) 0.2 0.1 0 c 转(mol·L -1) 0.16 0.08 0.16 c 平(mol·L -1) 0.04 0.02 0.16 K =c 2(SO 3)c 2(SO 2)·c (O 2)=0.1620.042×0.02
=800。
(2)平衡状态由A 变到B 时,温度不变,则K (A )=K (B )。