2024年高考化学一轮复习 第45讲 化学平衡常数及相关计算 学案(含答案)
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考点一 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,即化学平衡常数,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),当在一定温度下达到平衡时,K=________________(固体和纯液体的浓度视为常数,通常不计入化学平衡常数表达式中)。
[应用举例]
写出下列可逆反应的平衡常数表达式。
(1)2CrOeq \\al(2-,4)+2H+Cr2Oeq \\al(2-,7)+H2O
K=____________________。
(2)3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)
K=__________________。
3.影响因素
K只受______影响,与反应物或生成物的浓度变化无关,与压强变化、是否使用催化剂无关。
4.平衡常数的意义及应用
(1)判断可逆反应进行的程度
(2)判断反应是否达到平衡或进行的方向
对于化学反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)的任意状态,浓度商Qc=eq \f(ccC·cdD,caA·cbB)。
Qc<K,反应向____反应方向进行;
Qc=K,反应处于____状态;
Qc>K,反应向____反应方向进行。
(3)判断可逆反应的热效应
1.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)的平衡常数表达式为K=eq \f(cCO·cH2,cC·cH2O)( )
2.平衡常数发生变化,化学平衡一定发生移动( )
3.化学平衡发生移动,平衡常数一定发生变化( )
4.平衡常数K越大,表示反应进行得越快( )
5.温度不变,增大反应物浓度,平衡正向移动,平衡常数增大( )
6.反应A(g)+B(g)C(g)达到平衡后,温度不变,增大压强,平衡正向移动,平衡常数增大( )
一、化学平衡常数与化学方程式的关系
1.请写出下列反应的平衡常数,并找出K1和K2、K3的关系。
(1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) K1
(2)eq \f(1,2)N2(g)+eq \f(3,2)H2(g)NH3(g) K2
(3)2NH3(g)N2(g)+3H2(g) K3
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
2.已知下列反应的平衡常数:
①H2(g)+S(s)H2S(g) K1;
②S(s)+O2(g)SO2(g) K2;
则反应H2(g)+SO2(g)O2(g)+H2S(g)的平衡常数K=________(用K1和K2表示)。
(1)正、逆反应的化学平衡常数互为倒数。
(2)若化学方程式中各物质的化学计量数都变成n倍或eq \f(1,n)倍,则化学平衡常数变为原来的n次幂或eq \f(1,n)次幂。
(3)两化学方程式相加得到新的化学方程式,其化学平衡常数是两反应平衡常数的乘积。
二、化学平衡常数的应用
3.研究发现,液态苯是优质储氢材料:C6H6(l)+3H2(g)C6H12(l)。一定温度下,在密闭容器中充入一定量液态苯(足量)和适量氢气,经反应达到平衡后,测得c(H2)=2 ml·L-1。保持温度不变,将体积压缩至原来的一半,达到新平衡时c(H2)为( )
A.1 ml·L-1 B.2 ml·L-1
C.3 ml·L-1 D.4 ml·L-1
4.在300 mL的密闭容器中,放入镍粉并充入一定量的CO气体,一定条件下发生反应:Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g),已知该反应平衡常数与温度的关系如下表所示。下列说法不正确的是( )
A.上述生成Ni(CO)4(g)的反应为放热反应
B.25 ℃时,反应Ni(CO)4(g)Ni(s)+4CO(g)的平衡常数为2×10-5
C.80 ℃时,测得某时刻Ni(CO)4、CO的浓度均为0.5 ml·L-1,则此时v正>v逆
D.80 ℃达到平衡时,测得n(CO)=0.3 ml,则Ni(CO)4的平衡浓度为2 ml·L-1
5.已知反应:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g) ΔH>0。
(1)此反应的平衡常数表达式为K=________。
(2)温度降低,则K____(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)已知1 100 ℃时,K=0.263。若1 100 ℃时测得c(CO2)=0.025 ml·L-1,c(CO)=0.01 ml·L-1,此时该反应________(填“处于”或“不处于”)化学平衡状态,化学反应速率:正反应速率________(填“>”“0。某温度下,反应物的起始浓度分别为c(M)=1 ml·L-1,c(N)=2.4 ml·L-1。
思考并解答下列问题:
(1)若达到平衡后,M的转化率为60%,列出“三段式”,计算此时N的平衡浓度是多少?平衡常数K是多少?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
(2)若反应温度不变,反应物的起始浓度分别为c(M)=4 ml·L-1,c(N)=a ml·L-1;达到平衡后,c(P)=2 ml·L-1,则M的转化率为________,N的起始浓度为________。
2.(2021·重庆1月适应性测试,17)内酯在化工、医药、农林等领域有广泛的应用。内酯可以通过有机羧酸异构化制得。某羧酸A在0.2 ml·L-1盐酸中转化为内酯B的反应可表示为A(aq)B(aq),忽略反应前后溶液体积变化。一定温度下,当A的起始浓度为a ml·L-1时,A的转化率随时间的变化如下表所示:
(1)反应进行到100 min时,B的浓度为____________________________________ml·L-1。
(2)v正(t=50 min)________(填“>”“
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