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中小学教育资源及组卷应用平台2.3.3化学平衡常数一、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时,生成物____________与____________的比值是一个常数,这个常数就是该反应的化学平衡常数,通常用符号________表示。2.表达式对于一般的可逆反应mA(g)+nB(g)?pC(g)+qD(g),平衡常数的表达式为________________________。3.特点K值只受__________影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。4.意义K值越大→平衡体系中生成物所占的比例_________→正向反应进行的程度__________→反应进行得越_________→反应物的转化率__________;反之,就越____________,转化率就越小。当___________时,该反应进行得就基本完全了。5.使用化学平衡常数应注意的问题(1)化学平衡常数只与温度有关,与反应物或生成物的浓度无关。(2)反应物或生成物中有固体或纯液体存在时,由于其浓度可看作“1”而不代入公式。(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数,由于化学方程式的书写不同,平衡常数的表达式不同,如N2+3H2?2NH3,K=a则有:2NH3?N2+3H2,K′=1/a。N2+H2?NH3,K″=。6.化学平衡常数的应用(1)判断反应进行的程度K值越大,说明平衡体系中生成物所占的比例越大,正向反应进行的程度越大,即该反应进行得越完全,反应物转化率越大;反之,就越不完全,转化率就越小。(2)判断反应的热效应若升高温度,K值增大,则正反应为吸热反应;若升高温度,K值减小,则正反应为放热反应。(3)判断平衡移动方向利用平衡常数可从定量的角度解释恒温下浓度、压强对化学平衡移动的影响。对于可逆反应mA(g)+nB(g)?pC(g)+qD(g)在任意状态下,生成物的浓度和反应物的浓度之间的关系用Q=表示,则:当Q=K时,反应处于平衡状态,v正=v逆;当Qv逆;当Q>K时,反应向逆反应方向进行,v正(4)计算转化率依据起始浓度(或平衡浓度)和平衡常数可以计算平衡浓度(或起始浓度),从而计算反应物的转化率。二、化学平衡常数的有关计算1.平衡转化率某指定反应物的转化率=×100%=×100%。其中Δn表示已转化的物质的量,n始表示该物质起始时的物质的量,Δc表示消耗的该物质的浓度,c始表示起始时该物质的浓度。2.计算方法(三段式法)(1)对于反应mA(g)+nB(g)??pC(g)+qD(g),初始时A、B的物质的量分别为amol、bmol,达到平衡后,有mxmol的A发生反应,则计算模式为 mA(g)+nB(g)?pC(g)+qD(g)起始量/mol a b 0 0变化量/mol mx nx px qx平衡量/mol a-mx b-nx px qx(2)分析三个量起始量、变化量、平衡量。(3)明确三个关系①对于同一反应物,起始量-变化量=平衡量。②对于同一生成物,起始量+变化量=平衡量。③各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。参考答案:2.3.3化学平衡常数一、化学平衡常数1.温度浓度幂之积反应物浓度幂之积2.K=。4.越大越大完全越大不完全K>102.3.3化学平衡常数随堂练习一、化学平衡常数1.对于反应C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g) ΔH>0,下列有关说法正确的是( )A.平衡常数表达式为K=B.增大体系压强,平衡常数K不发生变化C.升高体系温度,平衡常数K减小D.增加C(s)的量,平衡正向移动2.1000℃时,FeO(s)+H2?Fe(s)+H2O,K=0.52。欲使容器中有1.0molFeO被还原,反应前容器中应充入amolH2。则a的值最接近( )A.1.0B.2.0C.3.0D.4.03.已知在448℃时,反应H2(g)+I2(g)?2HI(g)的平衡常数K1为49,则该温度下反应2HI(g)?H2(g)+I2(g)的平衡常数K2为_____;反应H2(g)+I2(g)?HI(g)的平衡常数K3为_____。4.下表为N2(g)+3H2(g)?2NH3(g) ΔH的平衡常数与温度的关系:T/K373473573673773K3.35×1091.00×1072.45×1051.88×1042.99×103由上表数据分析可知:(1)温度升高,K值减小,则正反应为________反应(填“吸热”或“放热”),ΔH________0(填“>”或“<”)。(2)温度升高,K值增大,则正反应为________反应(填“吸热”或“放热”),ΔH________0(填“>”或“<”)。5.在一定温度下,将3molCO2和2molH2混合于2L的密闭容器中,发生如下反应:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)(1)该反应的化学平衡常数表达式K=________。(2)已知在700℃时,该反应的平衡常数K1=0.5,则该温度下反应CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)的平衡常数K2=________,反应CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)的平衡常数K3=________。(3)已知在1000℃时,该反应的平衡常数K4=1.0,则该反应为________反应(填“吸热”或“放热”),ΔH________0(填“>”或“<”)。(4)在1000℃下,某时刻CO2的物质的量为2mol,则此时v(正)________v(逆)(填“>”、“=”或“<”)。二、化学平衡常数的有关计算1.将4molSO2与2molO2放入4L的密闭容器中,在一定条件下反应达到平衡:2SO2+O2?2SO3,测得平衡时SO3的浓度为0.5mol·L-1。则此条件下的平衡常数K为( )A.4B.0.25C.0.4D.0.22.在一定条件下,向密闭容器中充入30mLCO和20mL水蒸气,使其反应,当反应CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)达到平衡时,水蒸气的体积分数与H2的体积分数相等,则下列叙述错误的是( )A.平衡后CO的体积分数为40%B.平衡后CO的转化率为25%C.平衡后水的转化率为50%D.平衡后混合气体的平均相对分子质量为243.羰基硫(COS)可作为一种粮食熏蒸剂,能防止某些昆虫、线虫和真菌的危害。在恒容密闭容器中,将CO和H2S混合加热并达到下列平衡:CO(g)+H2S(g)?COS(g)+H2(g) K=0.1反应前CO物质的量为10mol,平衡后CO物质的量为8mol。下列说法正确的是( )A.升高温度,H2S浓度增加,表明该反应是吸热反应B.通入CO后,正反应速率逐渐增大C.反应前H2S物质的量为7molD.CO的平衡转化率为80%4.对可逆反应aA(g)+bB(g)?cC(g)+dD(g),达到平衡时,各物质的物质的量浓度应满足以下关系:=K,K为一常数,称为化学平衡常数,其反应的K值只与温度有关,现有反应:CO(g)+H2O(g)??CO2(g)+H2(g)ΔH<0,在850℃时,K=1。(1)若升高温度到950℃,达到平衡时K________(填“大于”、“小于”或“等于”)1。(2)850℃时,若向一容积可变的密闭容器中同时充入1.0molCO,3.0molH2O,1.0molCO2和xmolH2,则:①当x=5.0时,上述平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。②若要使上述反应开始时向正反应方向进行,则x应满足的条件是________。2.3.3化学平衡常数随堂练习答案一、化学平衡常数1.B2.C3. 74.(1)放热 < (2)吸热 >5.(1) (2)2 (3)吸热 >(4) >二、化学平衡常数的有关计算1.A2.B3.C4.(1)小于 (2)①逆反应 ②x<3.02.3.3化学平衡常数练习题1.下列叙述中不正确的是( )A.某特定反应的平衡常数仅是温度的函数B.化学平衡发生移动,平衡常数必发生变化C.平衡常数发生变化,化学平衡必定发生移动达到新的平衡D.催化剂不能改变平衡常数的大小2.可逆反应:C(s)+H2O(g)?CO(g)+H2(g)在t℃下达到平衡,其平衡常数可表示为( )A.K= B.K=C.K=D.K=3.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=1047②H2+Cl2?2HCl K=1017③H2+Br2?2HBr K=109④H2+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.①②③④B.④②③①C.①④③②D.无法确定4.反应物和生成物均为气态的平衡体系,平衡常数表达式为K=,有关该平衡体系的说法不正确的是( )A.升高温度,该反应平衡常数K的变化无法判断B.增大压强,W的质量分数减小C.该反应的化学方程式为3Z(g)+2W(g)?X(g)+2Y(g)D.增大X气体浓度,平衡向正反应方向移动5.在常温下,X2(g)(X表示卤素)和H2生成HX的平衡常数如表中所示,仅依据K的变化,判断等物质的量浓度的H2与X2的反应,下列说法正确的是( )化学方程式平衡常数KF2+H2===2HF6.5×1095Cl2+H2===2HCl2.6×1033Br2+H2===2HBr1.9×1019I2+H2??2HI8.7×102A.F2的转化率最大B.F2、Cl2、Br2、I2与H2反应的剧烈程度逐渐减弱C.F2、Cl2、Br2、I2与H2反应的反应速率依次减小D.升高温度,平衡常数都增大6.将固体NH4I置于密闭容器中,在一定温度下发生下列反应:①NH4I(s)?NH3(g)+HI(g);②2HI(g)?H2(g)+I2(g)。达到平衡时,c(H2)=0.5mol·L-1,c(HI)=4mol·L-1,则此温度下反应①的平衡常数为( )A.9B.16C.20D.257.高温、催化剂条件下,某反应达到平衡,平衡常数K=。恒容时,温度升高,H2浓度减小。下列说法正确的是( )A.该反应的焓变为正值B.恒温恒容下,增大压强,H2浓度一定减小C.升高温度,逆反应速率减小D.该反应的化学方程式为CO+H2OCO2+H28.已知反应A(g)+B(g)?C(g)+D(g)的平衡常数K值与温度的关系如表所示。830℃时,向一个2L的密闭容器中充入0.20molA和0.20molB,10s时达到平衡。下列说法不正确的是( )温度/℃7008301200K值1.71.00.4A.达到平衡后,B的转化率为50%B.增大压强,正、逆反应速率均加快C.该反应为吸热反应,升高温度,平衡正向移动D.反应初始至平衡,A的平均反应速率v(A)=0.005mol·L-1·s-19.在一定温度下,发生反应:Fe2O3(s)+3CO(g)?2Fe(s)+3CO2(g)。已知该反应在不同温度下的平衡常数如下表:温度/℃100011501300平衡常数64.050.742.9请回答下列问题:(1)该反应的平衡常数表达式K=______,ΔH______0(填“<”“>”或“=”)。(2)在一个容积为10L的密闭容器中,1000℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0mol,反应经过10min后达到平衡。求该时间范围内反应的平均反应速率v(CO2)=________,CO的平衡转化率为________。(3)1000℃时,在(2)的平衡体系中,各加0.5molCO和0.5molCO2,v正________v逆(填“<”“>”或“=”),平衡向________移动(填“正向”“逆向”或“不”)。10.当把晶体N2O4放入密闭容器中汽化,并建立了N2O4?2NO2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,其值( )A.变大B.不变C.变小D.无法确定11.在25℃时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表:物质XYZ初始浓度/(mol·L-1)0.10.20平衡浓度/(mol·L-1)0.050.050.1下列说法错误的是( )A.反应达到平衡时,X的转化率为50%B.反应可表示为X+3Y??2Z,其平衡常数为1600C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大D.改变温度可以改变此反应的平衡常数12.已知反应①:CO(g)+CuO(s)?CO2(g)+Cu(s)和反应②:H2(g)+CuO(s)?Cu(s)+H2O(g)在相同的某温度下的平衡常数分别为K1和K2,该温度下反应③:CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)的平衡常数为K。则下列说法正确的是( )A.反应①的平衡常数K1=B.反应③的平衡常数K=C.对于反应③,恒容时,温度升高,H2浓度减小,则该反应的ΔH>0D.对于反应③,恒温恒容下,增大压强,H2浓度一定减小13.汽车尾气净化中的一个反应如下:NO(g)+CO(g)?N2(g)+CO2(g) ΔH=-373.4kJ·mol-1在恒容的密闭容器中,反应达到平衡后,改变某一条件,下列示意图正确的是( )14.已知:3CH4(g)+2N2(g)?3C(s)+4NH3(g) ΔH>0,在700℃,CH4与N2在不同初始物质的量之比eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1())时CH4的平衡转化率如图所示,下列说法正确的是( )A.越大,CH4的转化率越高B.不变时,若升温,NH3的体积分数会增大C.b点对应的平衡常数比a点的大D.b点对应的NH3的体积分数约为26%15.如图所示为气相直接水合法制乙醇C2H4(g)+H2O(g)?C2H5OH(g)中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系[其中n(H2O)∶n(C2H4)=1∶1]。计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp为(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)( )A.0.082B.0.072C.0.072MPa-1D.0.082MPa-116.在1.0L密闭容器中放入0.10molA(g),在一定温度进行如下反应:A(g)?B(g)+C(g) ΔH=+85.1kJ·mol-1反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据如表:时间t/h01248162025304.915.586.327.318.549.509.529.539.53回答下列问题:(1)欲提高A的平衡转化率,应采取的措施为__________________________________。(2)由总压强p和起始压强p0计算反应物A的转化率α(A)的表达式为____________,平衡时A的转化率为____________,列式并计算反应的平衡常数K:______________________。(3)①由总压强p和起始压强p0表示达到平衡时反应体系的总物质的量n总和反应物A的物质的量n(A):n总=__________mol,n(A)=__________mol。②下表为反应物A的浓度与反应时间的数据,计算:a=__________。反应时间t/h04816c(A)/(mol·L-1)0.10a0.0260.0065分析该反应中反应物的浓度c(A)变化与时间间隔(Δt)的规律,得出的结论是________________________________________________________________________;由此规律推出反应在12h时反应物的浓度c(A)为____________mol·L-1。2.3.3化学平衡常数练习题答案1.B 2.D 3.A 4.D 5.A 6.C 7.A 8.C 9.(1)c3(CO2)/c3(CO) <(2)0.006mol·L-1·min-1 60% (3)> 正向10.B 11.C 12.B 13.C 14.B 15.C 16.(1)升高温度、减小压强(2)-1×100% 94.1%K===1.5(3)①0.10× 0.10×2-②0.051 达到平衡前每间隔4h,c(A)减少约一半 0.0132.3.4化学反应速率和化学平衡图像练习题1.图中a曲线表示一定条件下可逆反应:X(g)+Y(g)?2Z(g)+W(s) ΔH<0的反应过程。若使a曲线变为b曲线,可采用的措施是( )A.升高温度B.增大Y的浓度C.降低温度D.缩小体积第1题图第2题图2.可逆反应aA(g)+bB(g)?cC(g)+dD(g) ΔH=Q,同时符合下列两图中各曲线的规律的是( )A.a+b>c+d T1>T2 Q>0B.a+b<c+d T1>T2 Q>0C.a+b<c+d T1<T2 Q<0D.a+b>c+d T1<T2 Q<03.T℃时在2L密闭容器中使X(g)与Y(g)发生反应生成Z(g)。反应过程中X、Y、Z的物质的量变化如图甲所示;若保持其他条件不变,温度分别为T1和T2,Y的体积百分含量与时间的关系如图乙所示。下列分析正确的是( )A.容器中发生的反应可表示为3X(g)+2Y(g)?2Z(g)B.0~3min内,v(X)=0.2mol·L-1·min-1C.其他条件不变,升高温度,v正、v逆都增大,且重新到达平衡前v逆>v正D.若改变条件,使反应进程如图丙所示,则改变的条件可能是增大压强4.如图为某化学反应的速率与时间的关系示意图。在t1时刻升高温度或者增大压强,速率的变化都符合示意图的反应是( )A.2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g) ΔΗ<0B.4NH3(g)+5O2(g)?4NO(g)+6H2O(g) ΔΗ<0C.H2(g)+I2(g)?2HI(g) ΔΗ>0D.N2(g)+3H2(g)?2NH3(g) ΔΗ<05.对于mA(s)+nB(g)?eC(g)+fD(g),反应过程中,当其他条件不变时,C的百分含量(C%)和压强(p)的关系如图,下列叙述正确的是( )A.达到平衡后,加入催化剂,则C%增大B.达到平衡后,若升温,平衡逆向移动C.化学方程式中n<e+fD.达到平衡后,增加A的量,平衡正向移动6.下列研究目的和示意图相符的是( )AB固定容积的密闭容器中,压强对反应:2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g)的影响固定容积的密闭容器中,温度对反应:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g) ΔH<0的影响CD固定容积的密闭容器中,增大CO2浓度,对已达到平衡的反应:CO(g)+H2O(g)?CO2(g)+H2(g)的影响等质量Na、K分别与足量水反应7.硫酸生产中,SO2催化氧化生成SO3:2SO2(g)+O2(g)?2SO3(g) ΔH<0(1)如果2min内SO2的浓度由6mol·L-1下降为2mol·L-1,则用O2浓度变化表示的平均反应速率为____________。(2)某温度下,SO2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图甲所示:该反应的平衡常数表达式为______________________,平衡状态由A变到B时平衡常数K(A)________K(B)(填“>”“<”或“=”)。(3)此反应在恒温密闭的装置中进行,能说明此反应已达到平衡的是__________(填字母)。A.接触室中气体的平均相对分子质量不再改变B.接触室中SO2、O2、SO3的浓度相同C.接触室中SO2、O2、SO3的物质的量之比为2∶1∶2D.接触室中压强不随时间变化而变化(4)图乙表示该反应在密闭容器中达到平衡时,由于条件改变而引起反应速率和化学平衡的变化情况,a~b过程中改变的条件可能是__________________;b~c过程中改变的条件可能是______________________;若增大压强,请把反应速率变化情况画在c~d处。8.可逆反应aX+2Y(g)?2Z(g)在一定条件下达到平衡后,t1和t2时各改变某一种外界条件,化学反应速率(v)-时间(t)图像如图。则下列说法中正确的是( )A.若X是固体,则t1时一定是增大了容器的压强B.若X是气体,则t2时不可能是减小容器压强C.若X是固体,则t1时可能是增大了X的质量D.若t2时采用了降温措施,则该反应的正反应方向ΔH>0第8题图第9题图9.用CO合成甲醇(CH3OH)的化学方程式为CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g) ΔH<0,按照相同的物质的量投料,测得CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。下列说法正确的是( )A.温度:T1>T2>T3B.正反应速率:v(a)>v(c)、v(b)>v(d)C.平衡常数:K(a)>K(c)、K(b)=K(d)D.平均摩尔质量:M(a)M(d)10.可逆反应aA(g)+bB(g)?cC(g)+dD(s) ΔH=QkJ·mol-1,反应过程中,当其他条件不变时,某物质在混合物中的含量与温度(T)、反应速率(v)与压强的关系如图所示。据图分析,以下说法正确的是( )A.T1<T2,Q>0B.增大压强,B的转化率减小C.当反应达平衡时,混合气体的密度不再变化D.a+b>c+d第10题图第11题图11.在催化剂作用下,用乙醇制乙烯,乙醇转化率和乙烯选择性(生成乙烯的物质的量与乙醇转化的物质的量的比值)随温度、乙醇进料量(单位:mL·min-1)的关系如图所示(保持其他条件相同)。在410~440℃温度范围内,下列说法不正确的是( )A.当乙醇进料量一定,随乙醇转化率增大,乙烯选择性升高B.当乙醇进料量一定,随温度的升高,乙烯选择性不一定增大C.当温度一定,随乙醇进料量增大,乙醇转化率减小D.当温度一定,随乙醇进料量增大,乙烯选择性增大12.一定量的CO2与足量的碳在容积可变的恒压密闭容器中发生反应:C(s)+CO2(g)?2CO(g)。平衡时,体系中气体体积分数与温度的关系如图所示:已知:气体分压(p分)=气体总压(p总)×体积分数。下列说法正确的是( )A.550℃时,若充入惰性气体,v正、v逆均减小,平衡不移动B.650℃时,反应达平衡后,CO2的转化率为25.0%C.T℃时,若充入等体积的CO2和CO,平衡向逆反应方向移动D.925℃时,用平衡分压代替平衡浓度表示的化学平衡常数Kp=24.0p总13.丁烯是一种重要的化工原料,可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题:(1)正丁烷(C4H10)脱氢制1?丁烯(C4H8)的热化学方程式如下:①C4H10(g)===C4H8(g)+H2(g) ΔH1已知:②C4H10(g)+O2(g)===C4H8(g)+H2O(g)ΔH2=-119kJ·mol-1③H2(g)+O2(g)===H2O(g)ΔH3=-242kJ·mol-1反应①的ΔH1为________kJ·mol-1。图(a)是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图,x________0.1(填“大于”或“小于”);欲使丁烯的平衡产率提高,应采取的措施是________(填标号)。A.升高温度B.降低温度C.增大压强D.降低压强(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂),出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势,其降低的原因是________________________。(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线,副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590℃之前随温度升高而增大的原因可能是________________、______________;590℃之后,丁烯产率快速降低的主要原因可能是____________________。2.3.4化学反应速率和化学平衡图像练习题答案1.D 2.D 3.C 4.B 5.B 6.D 7.(1)1mol·L-1·min-1(2)K= = (3)AD(4)升温 减小SO3浓度8.B 9.C 10.C 11.A 12.B 13.(1)+123 小于 AD (2)氢气是产物之一,随着n(氢气)/n(丁烷)增大,逆反应速率增大(3)升高温度有利于反应向吸热方向进行 温度升高反应速率加快 丁烯高温裂解生成短链烃类21世纪教育网www.21cnjy.com精品试卷·第2页(共2页)HYPERLINK"http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)"21世纪教育网(www.21cnjy.com)3 展开更多...... 收起↑ 资源预览