化学平衡常数专题讲练.doc

专题：化学平衡常数
一、化学平衡常数 
对于可逆反应：mA（g） ＋ nB（g）pC（g） ＋ qD（g） 

二、化学平衡常数意义 
1、化学平衡常数K表示可逆反应进行的程度。 
（1）化学平衡常数K只针对达到平衡状态的可逆反应适用，非平衡状态不适用。 
（2）化学平衡常数K的表达式与可逆反应的方程式书写形式有关。对于同一可逆反应，正反应的平衡 常数等于逆反应的平衡常数的倒数，即：K正＝1/K逆。 
（3）K值越大，表示反应进行的程度越大，反应物转化率或产率也越大。 
（4）K值不随浓度或压强的改变而改变，但随着温度的改变而改变。 
（5）一般情况下，对于正反应是吸热反应的可逆反应，升高温度，K值增大；而对于正反应为放热 反应的可逆反应，升高温度，K值减少。 
2、由于固体浓度为常数，所以在平衡常数表达式中不再写出。    
3、由于水的物质的量浓度为常数（55.6 mol·L－1），因平衡常数已归并，书写时不必写出。 
三、平衡常数与平衡移动的关系  
1、平衡常数是反应进行程度的标志 
一般认为K ＞105反应较完全
（1）平衡常数数值的大小，只能大致告诉我们一个可逆反应的正向反应所进行的最大程度，并不能预示 反应达到平衡所需要的时间。如： 
2SO2(g) + O2==2SO3(g)  298 K时K很大，但由于速度太慢，常温时，几乎不发生反应。 
（2）平衡常数数值极小的反应，说明正反应在该条件下不可能进行，如：N2 + O2
2NO ，K = 10-30(298K)所以常温下用此反应固定氮气是不可能的。
2、平衡常数表达式表明在一定温度条件下达成平衡的条件。  
 若用Qc表示任意状态下，可逆反应中产物的浓度以其化学计量系数为指数的乘积与反应物的浓度 以其化学计量系数为指数的乘积之比，则这个比值称为浓度商。将浓度商和平衡常数作比较可得 可逆反应所处的状态。
 即Qc = K   体系处于化学平衡   Qc＜K    反应正向进行   Qc＞K    反应逆向进行 
可见只要知道一定温度下，某一反应的平衡常数，并且知道反应物及产物的浓度，就能判断该反应是平衡状态还是向某一方向进行。
四、 平衡常数多的应用
1.利用Q与K的大小关系，判断反应进行的方向、v(正)与v(逆) 的大小以及平衡移动方向 
 例1.反应CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH=－41.2kJ·mol-1，在800℃时的化学平衡常数K＝1.0。某时刻测得该温度下的密闭容器中各物质的物质的量见下表：

此时反应中正、逆反应速率的关系式是（   ） 
A． v(正)＞v(逆)      B．v(正)＜v(逆)       C．v(正)＝v(逆)      D．无法判断 
例2.利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是工业上生产硫酸的关键步骤。 已知：SO2（g） ＋1/2O2（g）SO3（g） △H＝－98 kJ·mol－1。某温度下该反应的平衡常数K＝10/3，若在此温度下，向100 L的恒容密闭容器中，充入3.0 mol SO2(g)、16.0 mol O2(g)和3.0 mol SO3(g)，则反应开始时v（正）_____  v（逆）（填“＜”、“＞”或“＝”）。 
2.平衡常数和转化率的相互换算 
例3.某温度下，向密闭容器中充入2.0 mol CO和1.0mol H2O，发生反应：CO（g）+H2O（g）CO2（g）+H2（g）。CO的转化率随时间变化关系如下图， 

若t2时刻向平衡体系中再通入1.0 mol H2O（g），请在原坐标（上右）图中将改变这一条件后CO的转化率的变化结果表示出来。 
例4.氨气是制取硝酸的重要原料，合成氨反应的热化学方程式如下： 
N2(g) + 3H2(g)     2NH3(g)  ΔH＝－92 kJ/mol 
（1）温度为T℃时，将2a mol H2和a mol N2放入0.5 L 密闭容器中，充分反应后测得N2的转化率为50％。则该反应的化学平衡常数为_______。 
②右图表示H2的逆反应速率[v逆(H2)]随反应时间(t)的变化关系图像。

已知t1达平衡，请在图中画出在t2时刻增大压强在t3 时刻再次达平衡的变化曲线。
3. 利用K判断反应的热效应
例5.在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，
其化学平衡常数K和温度t的关系如下表：

(1) 该反应的化学平衡常数表达式为K= ________。
 (2)该反应为__________反应(选填吸热、放热)。 
(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是__________ 。 
a．容器中压强不变     b．混合气体中c(CO)不变  
c．v正(H2)= v逆(H2O)      d．c(CO2)=c(CO)
 (4)某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO2)·c(H2)=c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为 ___℃。
4.上述几方面综合运用 
例6.煤化工中常需研究不同温度下平衡常数、投料比及产率等问题。 
已知：CO(g) + H2O(g)H2(g) + CO2(g)的平衡常数随温度变化如下表： 

试回答下列问题 
（1）上述反应的正反应是 ________反应（填“放热”或“吸热”）。 
（2）某温度下，上述反应达到平衡后，保持容器体积不变升高温度，正反应速率 _________（填“增大”、“减小”或“不变”），容器内混合气体的压强 __________（填“增大”、“减小”或“不变”）。 
（3）830℃，在恒容反应器中发生上述反应，按下表中的物质的量投入反应混合物，其中向正反应方向进行的有  __________（选填A、B、C、D）。

（4）830℃时，在2L的密闭容器中加入4molCO(g)和6molH2O(g)达到平衡时，CO的转化率是___________。 
（5） 在VL密闭容器中通入10molCO和10mol水蒸汽，在T℃达到平衡，然后急速通过碱石灰，将所得混合气体燃烧，测得放出的热量为2842KJ，则T℃时的平衡常数K＝ _________ 。（保留两位小数） 
（已知：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H=－566kJ·mol－1 ，2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)  △H=－572kJ·mol－1）
强化训练
1、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 
2、在373 K时，把0.5 mol N2O4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2 s时，浓度为0.02 mol/L，在60 s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0.01 mol/（L·s）
 B.  在2 s时容器内压强为开始时压强的1.1倍
 C.  在平衡体系内含N2O4 0.25 mol 
D.  平衡时，如果压缩容器体积，则可提高N2O4的转化率 
3、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% 
4、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） N2（g）＋3H2（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 
5、在一定温度下，将1 mol CO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)H2(g) + CO2(g)，达平衡状态后，得到CO20.6 mol；再通入0.3 mol水 蒸气，达到新的平衡状态后，CO2的物质的量可能是（   ）. 
A、0.9 mol                B、0.8 mol                    C、0.7 mol                   D、0.6 mol 
6、将0.4 mol A气体和2 mol B气体在2L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应： 2A（g）＋B（g） 2C（g），若经2s后测得C的浓度为0.6 mol·L－1，现有下列几种说法： ①用物质A表示的反应的平均速率为0.3 mol·（L·s）－1②用物质B表示的反应的平均速率为0.6mol·（L·s）－1③2s时物质A的转化率为70% ④2s时物质B的浓度为0.7mol·L－1。其中正确的是（   ）. 
A、①③                     B、①④                     C、②③                      D、③④ 
7、在一定体积的密闭容器中放入3L气体R和5L气体Q，在一定条件下发生反应： 2R（g）＋5Q（g） 4X（g）＋nY（g），反应完全后，容器温度不变，混合气体的压强是原来 
的87.5%，则化学方程式中的n值是（   ）. 
A、2                           B、3                          C、4                               D、5  
8、某容器中加入N2和H2，在一定条件下，N2(g) + 3H2(g)     2NH3(g)  ，达到平衡时N2、 3H2、NH3的浓度分别是3 mol/L、4 mol/L、4 mol/L，则反应开始时H2的浓度是（   ）. 
A、5 mol/L                 B、10 mol/L               C、8 mol/L                      D、6.7 mol/L
9、有可逆反应2A（g）＋2B（g） 2C（g）＋D（g） 
（1）该反应的化学平衡常数的表达式可表示为：_____________________________。 
（2）该反应选用了一种合适的催化剂，发现反应温度在100℃～400℃的范围内，每高10℃，反应 速度为原来的3倍，在400℃～450℃时，每高10℃，反应速度却约为原来的10倍，而温度高于450℃ 时，反应速度却约为原来的3倍，若其它反应条件不变，试分析造成这种现象的原因_________________。 
（3）若该反应在固定容积的密闭容器中进行，并保持温度不变。往容器里充入等物质的量的 A、B两种气体物质，反应进行5 min后，试推测容器内的压强可能发生的变化 ______。（填正 确的字母编号） A、增大          B、减小        C、不变 
其理由是  _________________________ 。 
（4）若该反应在恒温下进行并已达平衡，再维持温度不变，将压强由100 kPa增大到500 kPa 平衡发生了移动，但却发现平衡向左移动，你是否怀疑勒夏特列原理对平衡系统的 普遍适用性？ ____________；试写出你的分析理由： ______________________  。 
  10、可逆反应CO＋H2OCO2＋H2在密闭容器中建立了平衡。当温度为749K时，Kc＝2.60，问： 
（1）当CO起始浓度为2 mol/L，H2O起始浓度为2 mol/L时，CO的转化率为多少？ 
（2）当CO起始浓度仍为2 mol/L，H2O的起始浓度为6 mol/L时，CO的转化率为多少？   
11、在接触法制硫酸中，将SO2与空气按1：3的体积比混合（空气中氮气与氧气的体积比为4：1） 后进入接触室，在一定条件下反应达到平衡后，气体总体积减少为原来的88%（体积均在相 同情况下测定），试求： 
（1）反应达到平衡时SO2的转化率；  
（2）若生成的SO3可在吸收塔中完全被吸收，则排出的尾气中SO2的体积百分含量。  
12、在673 K，1.01×105Pa时，有1 mol气体A发生如下反应：2A（g） xB（g）＋C（g）。 在一定条件下已达到平衡。在平衡混合气体中，A占其体积百分比为58.84%。混合气体总质 量为46 g，密度为0.72 g·L－1。求： 
（1）平衡混合气体的平均相对分子质量； （2）A的平衡转化率； 
（3）x值 （4）相同条件下，反应前A的密度是平衡混合气体密度的几倍。
专题：化学平衡常数 参考答案

例1. A
例2. >
例3. 略
例4. （2）
例5.
例6.（1）放热 （2）增大；增大 
（3）B、C （4）60% （5）0.44

练习题
1
2
3
4
5
6
7
8
AC
B
A
B
C
B
A
B
9、

10.、61.7% 86.6% 11.、 96% 1.56%
12、(1)39.73 (2)A的转化率为32%
（3）x＝2     （4）反应前A的密度是平衡混合气体密度的1.16倍。