高中化学抢分专题08 化学平衡常数解题策略(2)

2025-11-13

(2)3Fe(s)+4H2O(g)(3)Cr2O7(l)+H2O(l)

2-

Fe3O4(s)+4H2(g) K =c4(H2)/c4(H2O) 2CrO4(l)+2H(l) K =

2-

+

2?c2(CrO4)?c2(H?)2?c(Cr2O7)

(4)CH3COOH(l)+HOCH2CH3(l)=

c(CH3COOCH2CH3)?c(H2O)

c(CH3COOH)?c(CH3CH2OH)CH3COOCH2CH3(l)+H2O(l) K

2.表达式与化学计量数一一对应,方程式中化学计量数不同,表达式就不同;可逆反应中,正反应的表达式与逆反应的表达式互为倒数。例如:

(1)N2(g)+3H2(g)(2)2NH3(g)

2NH3(g) K1 =

c2(NH3)c(N2)?c(H2)c(N2)?c3(H2)c2(NH3)1c23

1K2 N2(g)+3H2(g) K 2=

(3)1/2N2(g)+3/2H2(g)NH3(g) K 3=

c(NH3)(N2)?3c2(H2)同一温度下,K1、K 2、K 3的数值都固定但相互之间不相等,显然,K1 =二、考查化学平衡常数的意义

,K 3=

K1。

1.在一定条件下,某可逆反应的K值越大,说明平衡体系中生成物所占的比例越大,它的正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.当K>10或K<10时,该反应就基本进行完全,一般当成非可逆反应;而K在10~10之间的反应被认为是典型的可逆反应。

3.K值大小只能预示某可逆反应向某方向进行的最大限度,但不能预示反应达到平衡所需要的时间。

三、考查化学平衡常数的影响因素

1.平衡常数K只受温度影响,既与任何一种反应物或生成物的浓度变化无关,也与压强的改变无关;由于催化剂同等程度地改变正逆反应速率,故平衡常数不受催化剂影响。

2.任何可逆反应,当温度保持不变,改变影响化学平衡的其它条件时,即使平衡发生移动,K值不变。

3.其它条件不变时,若正反应是吸热反应,由于升高(或降低)温度时平衡向正(或逆)反应方向移动,K增大(或减小);若正反应是放热反应,由于升高(或降低)温度时平衡向逆(或正)反应方向移动,K减小(或增加);所以温度升高时平衡常数可能增大,也可能减小,但不会不变。

四、考查化学平衡常数的简单计算

5

5

-5

-5

例1.已知在800K时,反应:CO(g)+H2O(g) CO2

(g)+H2(g),若起始浓度c(CO)=2mol/L,c(H2O)=3mol/L,反应达到平衡时,CO转化成CO2的转化率为60%。若将H2O的起始浓度加大为6mol/L,试求CO转化为CO2的转化率。

解析:本题考查平衡常数表达式、有关计算及应用。

先由第一次平衡时CO的转化率可求平衡时各物质的浓度:c(CO)=0.8mol/L,c(H2O)=1.8mol/L,c(CO2)=1.2mol/L,c(H2)=1.2mol/L;

再由此求K值:K=1.2?1.2=1.0

0.8?1.8假设第二次平衡时,CO的转化浓度为x,则

CO(g)+H2O(g)

CO2(g)+H2(g)

起始浓度mol/L 2 6 0 0 转化浓度mol/L x x x x 平衡浓度nol/L 2-X 6-X X X 由于温度不变,平衡常数不变,则

x2(2?x)?(6?x)=1.0,解得:x=1.5mol/L

1.5mol/L2mol/L故CO的转化率为:

×100%=75%

例2、 现有反应:CO(气) + H2O(气)CO2(气) + H2(气)放热反应;在850℃时,K=1。

(1)若升高温度到950℃时,达到平衡时K__ ___l (填“大于”、“小于”、或“等于”)

(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:当x=5.0时,上述反应向___________________(填“正反应”或“逆反应”)方向进行。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________ __________。

解析:化学平衡常数不随浓度或压强的改变而改变,只随温度的改变而改变。 (1)对于CO(气) + H2O(气)

CO2(气) + H2(气),正反应为放热反应,升高温度平衡

逆向移动,生成物的浓度减小,反应物的浓度增大,根据平衡常数的计算公式可知,K变小,

即小于1。

(2)

K c(CO)c(H) c(CO)c(HO) 222 在一容积可变的密闭容器中同时充入1.0molCO,3.0molH2O,1.0molCO2和xmolH2,当x=5.0时,则有:K=5×1/3×1>1,此时生成的浓度偏大,而在同一温度下平衡常数保持不变,则必然随着反应的进行,生成物的浓度降低,平衡逆向移动。

若要使平衡正向移动,则有:K=x×1/3×1<1,即x<3时,可使平衡正向移动。 答案:(1)K小于1;

(2)当x=5.0时,平衡逆向移动;x<3时,可使平衡正向移动。

例3. CO的中毒是由于CO与血液中血红蛋白的血红素部分反应生成碳氧血红蛋白: CO+Hb·O2 →O2+Hb·CO

实验表明,Hb·CO的浓度即使只有Hb·O2浓度的2%,也可造成人的智力损伤。抽烟后,测得吸入肺部的空气中CO和O2的浓度分别为10mol·L和10mol·L,并已知37℃时上述反应的平衡常数K=220,那么,此时Hb?CO的浓度是Hb·O2的浓度的多少倍?

-6

-1

-2

-1

答案:Hb?CO的浓度是Hb·O2的浓度的0.022倍

例4. 在合成氨过程中,进入合成塔的氮气和氢气的体积比为1:3,压强为160atm,从合成塔出来的混合气体中氨的体积分数为25%。求:

(1)从合成塔出来的气体中氮气和氢气的体积比是多少? (2)从合成塔出来的气体的压强是多少?

解析:同温同压下,任何气体的体积比等于物质的量之比,则根据平衡常数的计算公式:有:

N2 + 3H2

2NH3

起始(L) 1 3 0 转化(L) x 3x 2x 平衡(L) 1-x 3-3x 2x

则有2x/(4-2x)=25%,x=0.4,则从合成塔出来的气体中氮气和氢气的体积比为:(1-x):(3-3x)=1:3。

在一定温度和体积固定的容器中,气体的压强比等于物质的量之比,则有: P前/P后=4/(4-2x);160atm/P后=4/3.2,P后=128atm。 答案:从合成塔出来的气体中氮气和氢气的体积比为:1:3; 从合成塔出来的气体的压强是128atm。

例5. 在一定温度下,将100mL氢气和氮气的混合气体充入密闭容器中进行反应,达到平衡时维持温度不变,测得混合气体的密度是反应前的1.25倍,平均分子量为15.5,则达到平衡时氮气的转化率为多少?

N2 + 3H2 2NH3

起始(L) a 100-a 0 转化(L) x 3x 2x 平衡(L) a-x 100-a-3x 2x

则有:ρ前/ρ后=V前/V后;100/(100-2x)=1.25,x=10mL。 又同温同压下,气体的体积比等于物质的量之比,则有:

混合气体的相对分子质量等于混合气体的总质量与混合气体的总物质的量之比,则有:混合气体的总质量=28a+2(100-a),

则有:[28a+2(100-a)]/100-2x=15.5,可得: a=40 mL

则:氮气的转化率为:10/40=25%

答案:氮气的转化率为25%

【专题测试】

1、在某温度下,可逆反应mA(g)+nB(g)的是( )

A. K越大,达到平衡时,反应进行的程度越大 B. K越小,达到平衡时,反应物的转化率增大 C. K随反应物浓度的改变而改变 D. K随温度的改变而改变 2、在一密闭容器中,aA(g)

bB(g)达平衡后温度保持不变,将容器体积增加一倍,当

pC(g)+qD(g)的平衡常数为K,下列说法正确

达到新的平衡时,B的浓度是原来平衡时浓度的60%,则:( ) A. 平衡向正反应方向移动了 B. 物质A的转化率减少了 C. 物质B的质量分数增加了 D. a>b

3、在373K时,把0.5molN2O4气体通入体积为5L的真空密闭容器中,立即出现棕色,反应进行到2s时,浓度为0.02mol/L,在60s时,体系已达到平衡,此时容器内压强为开始时的1.6倍,下列说法正确的是( )

A. 前2s,以N2O4的浓度变化表示的平均反应速度为0.01mol/(L·s) B. 在2s时容器内压强为开始时压强的1.1倍 C. 在平衡体系内含N2O40.25mol

D. 平衡时,如果压缩容器体积,则可提高N2O4的转化率

4、在一密闭容器中,等物质的量的X和Y发生如下反应:X(g)+2Y(g)

2Z(g),反应达

到平衡时,若混合气体中X和Y的物质的量之和与Z的物质的量相等,则X的转化率为( )

A. 10% B、50% C、60% D、70% 5、在一密闭的容器中,将一定量的NH3加热使其发生分解反应:2NH3(g) 当达到平衡时,测得25%的NH3分解,此时容器内的压强是原来的( )

A、1.125倍 B、1.25倍 C、1.375倍

D、1.50倍

N2(g)+3H2(g),

6、在一定温度下,将1molCO和1mol水蒸气放入一固定容积的密闭容器中,发生反应CO

(g)

+H2O (g) CO2(g)+H2(g),达平衡状态后,得到CO20.6mol;再通入0.3mol水蒸气,

达到新的平衡状态后,CO2的物质的量可能是( )


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