2020学年苏教版化学反应原理专题2第二单元 化学平衡常数 知识梳理与考点训炼

化学平衡常数

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,用符号K 表示。 (2)表达式:对于反应mA(g)+nB(g)

pC(g)+qD(g),K=()()

()()

C D A B p q m

n c c c c ⋅⋅。

(3)意义:化学平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度。 一般地说,当K>105时,就认为反应基本进行完全了,当K<10-5时,认为反应很难 进行。

(4)影响因素:K 只受温度影响。

对于吸热反应,升高温度K 增大,对于放热反应,升高温度K 减小。 2.平衡转化率 对于反应A(g)+B(g)

C(g),A(g)的平衡转化率表示为α

(A)=()()()

0A A A c c c -×100%。[c 0(A)代表A 的初始浓度,c(A)代表A 的平衡浓

度]。

[学有所思] 平衡常数和平衡转化率都可以表示反应进行的程度,两者有什么

不同?

提示:平衡常数和平衡转化率都可以表示可逆反应进行的程度,但是平衡转化率随着反应物初始浓度的不同而变化,而平衡常数却不受浓度影响,只与温度有关,两者可以相互求算。

突破1:化学平衡常数的理解及应用

1.化学平衡常数只与温度有关,与浓度、压强和催化剂等均无关。

2.在平衡常数表达式中:液态水和纯固体不列入表达式,但是水蒸气要列入表

达式。

3.平衡常数表达式中各物质的浓度为平衡时的浓度,其书写形式与化学方程式的书写有关。N2+3H 22NH3K=a,则有2NH 3N2+3H2K′=1/a;

1 2N2+3

2

H 2NH3K″=12a。

4.化学平衡常数的三种应用

(1)利用化学平衡常数判断化学反应进行的程度,K值越大,反应进行的程度越大。一般来说,一定温度下的一个具体的可逆反应:

(2)利用化学平衡常数判断化学平衡移动的方向,对于可逆反应aA(g)+bB(g)

cC(g)+dD(g),在一定温度下的任意时刻,反应物与生成物浓度有如下

关系: ()()

()()

C D A B c d a

b c c c c ⋅⋅=Q c ,称为浓度商。

(3)利用化学平衡常数随温度的变化判断反应的热效应,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。

[典例1] 下列关于平衡常数的说法正确的是( )

A.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

B.在任何条件下,化学平衡常数是一个恒定值

C.平衡常数的大小与温度、浓度、压强、催化剂等无关

D.从平衡常数的大小可以推断一个反应进行的程度

解析:在平衡常数表达式中,反应物及生成物浓度均为达到化学平衡时的浓度;在温度一定时,对一个确定化学计量数的可逆反应,化学平衡常数是一个恒定值,其大小只与温度有关,与其他外界条件无关;平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度。 答案:D

[对点训练1] 研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如下反应: 2NO 2(g)+NaCl(s)NaNO 3(s)+NOCl(g) K 1 ΔH 1<0(Ⅰ) 2NO(g)+Cl 2(g)

2NOCl(g) K 2 ΔH 2<0(Ⅱ)

(1)4NO 2(g)+2NaCl(s)2NaNO 3(s)+2NO(g)+Cl 2(g) 的平衡常数K=

(用K 1、K 2表示)。

(2)为研究不同条件对反应(Ⅱ)的影响,在恒温条件下,向 2 L 恒容密闭容器中加入0.2 mol NO 和 0.1 mol Cl 2,10 min 时反应(Ⅱ)达到平衡。测得10 min 内v(NOCl)=7.5×10-3 mol ·L -1·min -1,则平衡后 n(Cl 2)= mol,NO 的转化率α1= 。其他条件保持不变,反应(Ⅱ)在恒压条件下进行,平衡时NO 的转化率α2 (填“>”“<”或“=”)α1,平衡常数K 2 (填“增大”“减小”或“不变”)。若要使K 2减小,可采取的措施是 。 解析:(1)观察题给的三个方程式可知,题目所求的方程式可由(Ⅰ)×2-(Ⅱ)得到,故该反应的平衡常数K=

212

K K 。

(2)由题给数据可知,n(NOCl)=7.5×10-3 mol ·L -1·min -1×10 min ×2 L= 0.15 mol 。

2NO(g) + Cl 2(g)

2NOCl(g)

起始物质的量/mol 0.2 0.1 0 10 min 内转化的

物质的量/mol 0.15 0.075 0.15

平衡物质的量/mol 0.05 0.025 0.15

故n(Cl2)=0.025 mol;NO的转化率α1=0.15 mol

×100%=75%。

0.2 mol

其他条件保持不变,由恒容条件改为恒压条件,因该反应是气体分子数减小的反应,平衡正向移动,NO的转化率增大,即α2>α1;平衡常数只是温度的函数,故由恒容条件改为恒压条件时平衡常数不变;要使平衡常数减小,平衡应逆向移动,因为反应(Ⅱ)是放热反应,故应升高温度。

答案:(1)2

K/K2(2)2.5×10-275% > 不变升高温度

1

[易错警示] (1)计算化学平衡常数利用的是物质的平衡浓度,而不是任意时刻浓度,也不能用物质的量。

(2)当一个反应是由两个反应相加得到的,则该反应的化学平衡常数等于这两个反应的化学平衡常数的乘积;当一个反应是由两个反应相减得到的,则该反应的化学平衡常数等于这两个反应的化学平衡常数的商。

(3)对于同一个可逆反应,正反应和逆反应的平衡常数表达式不同,两者互为

倒数。

突破2:有关化学平衡的计算

1.分析三个量:起始量、变化量、平衡量。

2.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。