2018-2019學年高中化學 第02章 化學反應速率與化學平衡 專題2.3.3 化學平衡常數(shù)試題 新人教版選修4.doc

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專題2.3.3 化學平衡常數(shù) 一、化學平衡常數(shù) 1．定義 在一定________下，當一個可逆反應達到化學__________狀態(tài)時，________濃度冪之積與__________濃度冪之積的比值是一個常數(shù)，這個常數(shù)就是該反應的化學平衡常數(shù)(簡稱平衡常數(shù))，用符號__________表示。 2．表達式 對于一般的可逆反應mA(g)+ nB(g) pC(g)+qD(g)，平衡常數(shù)的表達式為________________。 3．特點 K只受__________影響，與反應物或生成物的__________無關(guān)。 4．意義 K值越大→平衡體系中生成物所占的比例____→正向反應進行的程度_____________→反應進行得越______→反應物的轉(zhuǎn)化率______；反之，反應進行得就越______，反應物的轉(zhuǎn)化率就越小。一般當________時，該反應進行得就基本完全了。 二、平衡轉(zhuǎn)化率 1．含義 平衡時已轉(zhuǎn)化了的某反應物的量與轉(zhuǎn)化前該反應物的量之比，用來表示反應限度。 2．表達式 平衡轉(zhuǎn)化率= 或平衡轉(zhuǎn)化率= 或平衡轉(zhuǎn)化率= 一、1．溫度 平衡 生成物 反應物 K 2．K = 3．溫度 濃度變化4．越大 越大 完全 越大 不完全 K >105 一、理解化學平衡常數(shù)的三種關(guān)系 （1）與化學方程式書寫形式的關(guān)系 對于同一可逆反應，正反應的平衡常數(shù)等于逆反應的平衡常數(shù)的倒數(shù)。 若化學方程式中的化學計量數(shù)等比例擴大或縮小，盡管是同一反應，平衡常數(shù)也會發(fā)生改變。兩反應相加得到新反應，其平衡常數(shù)是兩反應平衡常數(shù)的乘積。 兩反應相減得到的新反應，其化學平衡常數(shù)是兩反應平衡常數(shù)相除得到的商。 （2）與反應熱的關(guān)系 （3）與物質(zhì)狀態(tài)的關(guān)系 由于固體、純液體的濃度視為常數(shù)，所以在平衡常數(shù)表達式中不寫出。 ①在稀溶液中進行的反應，如有水參加，由于水的濃度視為常數(shù)而不必出現(xiàn)在平衡常數(shù)表達式中。 ②在非水溶液中進行的反應，若有水參加或生成，則應出現(xiàn)在平衡常數(shù)表達式中。 二、化學平衡相關(guān)計算問題 化學平衡問題中常涉及到化學平衡常數(shù)、轉(zhuǎn)化率的計算，通常利用“三段式”求解。所謂“三段式”就是在化學方程式下面，表示出“起始狀態(tài)”、“轉(zhuǎn)化部分”、“平衡狀態(tài)”各組分的濃度或物質(zhì)的量，進行列式求解。如下所示（a、b可指物質(zhì)的量、濃度等）：  mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g） 起始：a b  0 0 轉(zhuǎn)化： mx nx px qx 平衡： a?mxb?nx px qx 某恒定溫度下，在一個2 L的密閉容器中充入A氣體，B氣體，測得其濃度為2 mol/L和1 mol/L；且發(fā)生如下反應: 3A(g)+2B(g) 4C(?)+2D(?) 已知“？”代表C、D狀態(tài)未確定；反應一段時間后達到平衡，測得生成1.6 mol C，且反應前后壓強比為5∶4，則下列說法中正確的是 ①該反應的化學平衡常數(shù)表達式為：K= ②此時B的轉(zhuǎn)化率為35% ③增大該體系壓強，平衡向右移動，但化學平衡常數(shù)不變 ④增加C的量，A、B轉(zhuǎn)化率不變 A．①② B．②③ C．①④ D．③④ 【答案】D 三、化學平衡常數(shù)的應用 （1）判斷可逆反應進行程度的大小 K值越大，正反應進行的程度越大，反應物的轉(zhuǎn)化率越大；K值越小，正反應進行的程度越小，反應物的轉(zhuǎn)化率越小。 （2）判斷可逆反應是否平衡及不平衡時反應進行的方向 Qc＜K，反應向正反應方向進行 Qc=K，反應處于平衡狀態(tài) Qc＞K，反應向逆反應方向進行 （3）判斷反應的熱效應 （4）有關(guān)計算 （1）利用平衡濃度計算平衡常數(shù)K； （2）利用K計算平衡濃度和轉(zhuǎn)化率； （3）利用K判斷某一時刻是否為平衡狀態(tài)或v正、v逆的大小關(guān)系等。 化學平衡常數(shù)理解應注意的問題 （1）與化學方程式書寫形式的關(guān)系： 對于同一可逆反應，正反應的平衡常數(shù)等于逆反應的平衡常數(shù)的倒數(shù)，即K正＝。若化學方程式中的化學計量數(shù)等倍擴大或縮小，盡管是同一反應，平衡常數(shù)也會發(fā)生改變。如化學計量數(shù)擴大1倍，則K＝。 （2）與物質(zhì)狀態(tài)的關(guān)系： 由于固體或純液體的濃度視為常數(shù)，所以在平衡常數(shù)表達式中不再寫出。 ①稀溶液中進行的反應，如有水參加，由于水的濃度視為常數(shù)而不必出現(xiàn)在表達式中。 ②非水溶液中進行的反應，若有水參加或生成，則應出現(xiàn)在表達式中。 煤化工中常需研究不同溫度下平衡常數(shù)、投料比及產(chǎn)率等問題。已知反應CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)在恒容容器中進行，平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表： 溫度/℃ 400 500 830 1000 平衡常數(shù)K 10 9 1 0.6 下列判斷正確的是 A．達平衡后升溫，反應速率增大，壓強減小 B．其他條件不變，增加壓強能提高CO的轉(zhuǎn)化率 C．該反應ΔH＞0 D．830℃時，在2 L的密閉容器中加入4 mol CO(g)和4 mol H2O(g)，平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率是50% 【答案】D 四、等效平衡 等效平衡與等同平衡的異同 條件 等效條件 結(jié)果 恒溫恒容：反應前后氣體體積不相等的可逆反應，aA(g)＋bB(g) cC(g)[Δn(g)≠0] 投料換算成相同物質(zhì)表示的物質(zhì)的量相同→回歸定值 兩次平衡時各組分百分含量、n、c均相同→完全相同→等同平衡 恒溫恒容：反應前后氣體體積相等的可逆反應，aA(g)＋bB(g)cC(g)[Δn(g)=0] 投料換算成相同物質(zhì)表示的物質(zhì)的量等比例→回歸定比 兩次平衡時各組分百分含量相同，n、c同比例變化→等效平衡 恒溫恒壓：所有有氣體參加的可逆反應 投料換算成相同物質(zhì)表示的物質(zhì)的量等比例→回歸定比 兩次平衡時各組分百分含量相同、c相同，n同比例變化→等效平衡 已知2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=?197 kJmol-1。向同溫、同體積的三個密閉容器中分別充入氣體：（甲）2 mol SO2和1 mol O2；（乙）1 mol SO2和0.5 mol O2；（丙）2 mol SO3。恒溫、恒容下反應達平衡時，下列關(guān)系一定正確的是 A．容器內(nèi)壓強p：p甲=p丙>2p乙 B．SO3的質(zhì)量m：m甲=m丙>2m乙 C．c(SO2)與c(O2)之比k：k甲=k丙>k乙 D．反應放出或吸收熱量的數(shù)值Q：Q甲=Q丙>2Q乙 比相同，C錯。由等效平衡原理知，Q甲+Q丙=ΔH，Q甲與Q丙不一定相等，D錯。 【答案】B 1．只改變一個影響因素，平衡常數(shù)K與化學平衡移動的關(guān)系敘述錯誤的是 A．K值不變，平衡可能移動 B．K值變化，平衡一定移動 C．平衡移動，K值可能不變 D．平衡移動，K值一定變化 2．[雙選]將BaO2放入密閉的真空容器中，反應2BaO2(S)2BaO(s)+O2(g)達到平衡。保持溫度不變，縮小容器容積，體系重新達到平衡，下列說法正確的是 A．平衡常數(shù)減小 B．BaO量不變 C．氧氣壓強不變 D．BaO2量增加 3．一定條件下，將3 mol A和1 mol B兩種氣體混合于固定容積為2 L的密閉容器中，發(fā)生如下反應： 3A(g)+B(g)xC(g)+2D(s)。2 min末該反應達到平衡，生成0.8 mol D，并測得C的濃度為0.2 mol/L。下列判斷正確的是 A．從開始到平衡A的平均反應速率為0.3 mol/(Ls) B．從開始到平衡B的轉(zhuǎn)化率為60% C．此反應的化學平衡常數(shù)表達式 D．若混合氣體的密度不再改變時，該反應一定達到平衡狀態(tài) 4．對于可逆反應A(g)＋2B(g)3C(g)＋D(s)，在1 L密閉容器中加入2 mol A和4 mol B，恒溫恒容時達到化學平衡，A的物質(zhì)的量為1 mol，則下列說法正確的是 A．若起始加入6 mol C和4 mol D，則達到化學平衡時，各種氣體的物質(zhì)的量之比為1∶2∶1 B．若起始加入3 mol C和0.5 mol D，則達到化學平衡時，各種氣體的物質(zhì)的量分數(shù)之比為1∶2∶3 C．該可逆反應達平衡時，A、B的轉(zhuǎn)化率相等 D．若向密閉容器中再加入10 g A氣體，則容器中氣體總質(zhì)量也增加10 g 5．某溫度下，在一個2 L的密閉容器中加入4 mol A和2 mol B進行如下反應：3A(g)＋2B(g)4C(s)＋D(g)，反應2 min后達到平衡，測得生成1.6 mol C，下列說法正確的是 A．前2 min D的平均反應速率為0.2 molL－1min－1 B．此時，B的平衡轉(zhuǎn)化率是40% C．增大該體系的壓強，平衡不移動，化學平衡常數(shù)不變 D．增加B，平衡向右移動，B的平衡轉(zhuǎn)化率增大 6．[2018江蘇卷]一定溫度下，在三個容積相同的恒容密閉容器中按不同方式投入反應物，發(fā)生反應2SO2(g)+ O2(g)2SO3(g)(正反應放熱)，測得反應的相關(guān)數(shù)據(jù)如下： 下列說法正確的是 A．v1< v2，c2< 2c1 B．K1> K3，p2> 2p3 C．v1< v3，α1(SO2 ) >α3(SO2 ) D．c2> 2c3，α2(SO3 )+α3(SO2 )<1 7．[2017江蘇]溫度為T1時，在三個容積均為1 L的恒容密閉容器中僅發(fā)生反應：2NO2(g) 2NO(g)+O2(g)(正反應吸熱)。實驗測得：v正= v(NO2)消耗=k正c2(NO2)，v逆=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k逆c2(NO)c(O2)，k正、k逆為速率常數(shù)，受溫度影響。下列說法正確的是 A．達平衡時，容器Ⅰ與容器Ⅱ中的總壓強之比為4∶5 B．達平衡時，容器Ⅱ中比容器Ⅰ中的大 C．達平衡時，容器Ⅲ中NO的體積分數(shù)小于50% D．當溫度改變?yōu)門2時，若k正=k逆，則 T2> T1 8．[2017天津]常壓下羰基化法精煉鎳的原理為：Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)。230℃時，該反應的平衡常數(shù)K=210?5。已知：Ni(CO)4的沸點為42.2℃，固體雜質(zhì)不參與反應。 第一階段：將粗鎳與CO反應轉(zhuǎn)化成氣態(tài)Ni(CO)4； 第二階段：將第一階段反應后的氣體分離出來，加熱至230℃制得高純鎳。 下列判斷正確的是 A．增加c(CO)，平衡向正向移動，反應的平衡常數(shù)增大 B．第一階段，在30℃和50℃兩者之間選擇反應溫度，選50℃ C．第二階段，Ni(CO)4分解率較低 D．該反應達到平衡時，v生成[Ni(CO)4]=4v生成(CO) 1．【答案】D 2．【答案】CD 【解析】A項，平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變，平衡常數(shù)就不變，錯誤。B項，該反應的正反應是氣體體積增大的反應。保持溫度不變，縮小容器容積，即增大了壓強，根據(jù)平衡移動原理，化學平衡向氣體體積減小的方向移動，即向逆反應方向移動，所以BaO量減小，錯誤。C項，由于溫度不變，化學平衡常數(shù)就不變，其數(shù)值就等于氧氣的濃度，濃度不變，因此氧氣壓強不變，正確。D項，縮小容器容積，平衡逆向移動，所以體系重新達到平衡，BaO2量增加，正確。 3．【答案】D 【解析】依據(jù)化學平衡三段式列式計算； 3A(g)+B(g) xC + 2D(s) 起始量（mol） 3 1 0 0 變化量（mol） 1.2 0.4 0.4x 0.8 平衡量（mol） 1.8 0.6 0.4x 0.8 C的濃度為0.2 mol/L，C的物質(zhì)的量為0.4 mol，計算得到x=1； A、A的平均反應速率==0.3 mol/（Lmin），A錯誤；B、B的轉(zhuǎn)化率=100%=40%，B錯誤；C、D為固體，該條件下此反應的化學平衡常數(shù)K=，C錯誤；D、反應生成物中含有固體，密度等于氣體質(zhì)量除以體積，所以若混合氣體的密度不再改變時，該反應一定達到平衡狀態(tài)，D正確；答案選D。 4．【答案】C 【解析】先分析起始加入2 mol A和4 mol B時，平衡體系中A、B、C的物質(zhì)的量。 A(g)＋ 2B(g)3C(g)＋ D(s) 起始量 2 mol 4 mol 0 0 轉(zhuǎn)化量 1 mol 2 mol 3 mol 1 mol 平衡量 1 mol 2 mol 3 mol 1 mol 若投料6 mol C和4 mol D，由于D是固體，投料與原投料等效，各種氣體的物質(zhì)的量之比為1∶2∶3，A項錯誤；若通入3 mol C和0.5 mol D，投料相當于原投料的一半，平衡時3種氣體的物質(zhì)的量分別為0.5 mol、1 mol、1.5 mol，其中平衡體系中D完全轉(zhuǎn)化為A、B，不符合反應特征，B項錯誤；由于該反應反應物的投料比等于化學計量系數(shù)比，所以反應物的轉(zhuǎn)化率相等，C項正確；加入10 g A，由于平衡正向移動，生成固體D，氣體總質(zhì)量增加少于10 g，D項錯誤。 5．【答案】B 6．【答案】CD 【解析】對比容器的特點，將容器1和容器2對比，將容器1和容器3對比。容器2中加入4molSO3等效于在相同條件下反應物投入量為4molSO2和2molO2，容器2中起始反應物物質(zhì)的量為容器1的兩倍，容器2相當于在容器1達平衡后增大壓強，將容器的體積縮小為原來的一半，增大壓強化學反應速率加快，υ2υ1，增大壓強平衡向正反應方向移動，平衡時c22c1，p22p1，α1（SO2）+α2（SO3）1，容器1和容器2溫度相同，K1=K2；容器3相當于在容器1達到平衡后升高溫度，升高溫度化學反應速率加快，υ3υ1，升高溫度平衡向逆反應方向移動，平衡時c3c1，p3p1，α3（SO2）α1（SO2），K3K1。根據(jù)上述分析，A項，υ2υ1，c22c1，A項錯誤；B項，K3K1，p22p1，p3p1，則p22p3，B項錯誤；C項，υ3υ1，α3（SO2）α1（SO2），C項正確；D項，c22c1，c3c1，則c22c3，α1（SO2）+α2（SO3）1，α3（SO2）α1（SO2），則α2（SO3）+α3（SO2）1，D項正確；答案選CD。 7．【答案】CD A．根據(jù)容器II的起始投料，Q==＜K，平衡將向正反應方向移動，所以容器II在平衡時氣體的總物質(zhì)的量一定大于1 mol，故兩容器的壓強之比一定小于4∶5，A錯誤；B．若容器II在某時刻，， 由反應2NO2 2NO + O2 起始量(mol/L) 0.3 0.5 0.2 變化量(mol/L) 2x 2x x 平衡量(mol/L) 0.3?2x 0.5+2x 0.2+x 因為，，解之得x=，求出此時濃度商Qc=>K，所以容器II達平衡時，一定小于1，B錯誤；C．若容器III在某時刻，NO的體積分數(shù)為50% 2NO2 2NO + O2 起始量(mol/L) 0 0.5 0.35 變化量(mol/L) 2x 2x x 平衡量(mol/L) 2x 0.5?2x 0.35?x 由0.5?2x=2x+0.35?x，解之得，x=0.05，求出此時濃度商Qc=>，說明此時反應未達平衡，反應繼續(xù)向逆反應方向進行，NO進一步減少，所以C正確；D．溫度為T2時，>0.8，因為正反應是吸熱反應，升高溫度后化學平衡常數(shù)變大，所以T2>T1，D正確。 8．【答案】B