化学平衡常数及化学反应进行的方向 |
||||||||||||
| 知识点详情 | ||||||||||||
化学平衡常数及化学反应进行的方向知识点包括化学平衡常数、化学平衡常数的应用、化学反应进行的方向、“三段式法”解答有关平衡常数、转化率的计算等部分，有关化学平衡常数及化学反应进行的方向的详情如下： 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，称为化学平衡常数，用符号K表示。 2．表达式 对于反应mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，
3．实例
4．意义 (1)K值越大，平衡时反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。 (2)K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。 (3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。 5．平衡转化率 平衡转化率是指平衡时已转化了的某反应物的量与转化前该反应物的量之比，用来表示反应限度。对于反应：aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)，反应物A的转化率可以表示为α(A)＝ 化学平衡常数的应用(1)利用K可以推测可逆反应进行的程度 K的大小表示可逆反应进行的程度，K大说明反应进行的程度大，反应物的平衡转化率大；K小说明反应进行的程度小，反应物的平衡转化率小。 (2)利用K可判断反应的热效应 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)利用K的表达式确定化学反应方程式 根据平衡常数的书写原则确定出反应物、生成物以及各物质的化学计量数。 (4)借助平衡常数，可以判断一个化学反应是否达到化学平衡状态以及反应的方向 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，通过浓度商与K的相对大小来确定反应是否达到平衡状态。
化学反应进行的方向1．自发过程 (1)含义：不用借助于外力就可以自动进行的过程。 (2)特点
2．熵与熵变 (1)熵：描述体系混乱程度的物理量，符号为S。熵值越大，体系混乱度越大。 (2)常见的熵增过程 ①同一种物质的不同状态：S(g)＞S(l)＞S(s)。 ②反应后气体物质的量增加的反应。 3．化学反应方向的判据
“三段式法”解答有关平衡常数、转化率的计算“三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时，要注意条理清楚地列出起始量、转化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。 1．解题步骤 (1)写出涉及的可逆反应的化学方程式。 (2)找出起始量、转化量和平衡量中哪些是已知量，哪些是未知量，按“三段式”列出。 (3)根据问题建立相应的关系式进行计算。 2．具体方法 (1)分析三个量：即起始量、转化量、平衡量。 (2)明确三个关系 ①对于同一反应物，起始量－转化量＝平衡量。 ②对于同一生成物，起始量＋转化量＝平衡量。 ③各变化量之比等于各物质的化学计量数之比，且三段式中只有转化量之比一定等于各物质化学计量数之比，起始量和平衡量不一定。 (3)计算模式 对于反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量(mol)分别为a、b，达到平衡后，A的消耗量为mx，容器容积为V L。 mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g) 起始(mol) a b 0 0 转化(mol) mx nx px qx 平衡(mol) a－mx b－nx px qx 则有：①平衡常数： ②A的平衡浓度： ③A的转化率：
④A的体积分数： ⑤平衡与起始压强之比： ⑥混合气体的平均密度
⑦混合气体的平均摩尔质量
|
||||||||||||
| 典型例题 | ||||||||||||
【第1题】
O3是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、方便、经济等优点。O3可溶于水，在水中易分解，产生的[O]为游离氧原子，有很强的杀菌消毒能力。常温常压下发生的反应如下： 反应① O3 O2＋[O] ΔH>0 平衡常数为K1； 反应② [O]＋O3 2O2 ΔH<0 平衡常数为K2； 总反应：2O3 3O2 ΔH<0 平衡常数为K。 下列叙述正确的是( ) A.降低温度，总反应K减小 B.K＝K1＋K2 C.适当升温，可提高消毒效率 D.压强增大，K2减小 【第2题】
已知在600 ℃时，以下三个反应的平衡常数： 反应①：CO(g)＋CuO(s)CO2(g)＋Cu(s) K1 反应②：H2(g)＋CuO(s)Cu(s)＋H2O(g) K2 反应③：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) K3 (1)反应①的平衡常数表达式为____________，反应④2CO(g)＋2CuO(s)2CO2(g)＋2Cu(s)的平衡常数K4与K1的关系是____________。 (2)反应②的K值随着温度升高而增大，则反应②的反应热ΔH________0。 (3)反应③的K3值与K1、K2的关系是____________。 (4)若其他条件不变，向反应③所在的密闭容器中充入H2O(g)，则平衡将向________移动，该反应的平衡常数________(填“变大”“变小”或“不变”)。 【第3题】
对温室气体二氧化碳的研究一直是科技界关注的重点。 在催化剂存在下用H2还原CO2是解决温室效应的重要手段之一，相关反应如下：主反应：CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g) ΔH1①，副反应：CO2(g)＋H2(g) (1)ΔH1＝________ kJ·mol－1。 (2)有利于提高CH4平衡产率的反应条件是(至少写两条)__________________。工业上提高甲烷反应选择性的关键因素是________。 (3)T ℃时，若在体积恒为2 L的密闭容器中同时发生上述反应，将物质的量之和为5 mol的H2和CO2以不同的投料比进行反应，结果如图所示。若a、b表示反应物的转化率，则表示H2转化率是________，c、d分别表示CH4(g)和CO(g)的体积分数，由图可知
【第4题】
石油化工生产中，利用裂解反应可以获得重要化工原料乙烯、丙烯。一定条件下，正丁烷裂解的主反应如下：
一定温度下，向容积为5 L的密闭容器中通入正丁烷，反应时间(t)与容器内气体总压强(p)数据如下：
(1)该温度下，正丁烷的平衡转化率α＝________；反应速率可以用单位时间内分压的变化表示，即 (2)若平衡时甲烷、乙烯的体积分数分别为 (3)若反应在恒温、恒压条件下进行，平衡后反应容器的体积________8.8 L(填“>”“<”或“＝”)。 (4)实际生产中发现温度高于640 K后，乙烯和丙烯的产率随温度升高增加幅度减小，可能的原因是________________(任写一条)。 【第5题】
下列说法正确的是( ) A.凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的 B.自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小 C.常温下，反应C(s)＋CO2(g) 2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0 D.反应2Mg(s)＋CO2(g) 【第6题】
下列说法中，正确的是( ) A.反应产物的总能量大于反应物的总能量时，ΔH＜0 B.已知反应H2(g)＋I2(g) 2HI(g)平衡常数为K，则2H2(g)＋2I2(g) 4HI(g)的平衡常数为2K C.ΔH＜0、ΔS＞0的反应在温度低时不能自发进行 D.在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，不能改变化学反应进行的方向 |
||||||||||||
。
，
CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41.2 kJ·mol－1，已知H2和CH4的燃烧热分别为285.5 kJ·mol－1和890.0 kJ·mol－1，H2O(l)
＝________时，甲烷产率最高。若该条件CO的产率趋于0，则T ℃时①的平衡常数K＝________。
，前2a min内正丁烷的平均反应速率v(正丁烷)＝________MPa·min－1。
，则该温度下反应Ⅰ的平衡常数Kp＝________MPa(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数，保留三位有效数字)。
C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则该反应的ΔH>0