化学平衡常数

第六章化学平衡常数本章总目标：1: 了解化学平衡的概念，理解平衡常数的意义；2:掌握有关化学平衡的计算；3:熟悉有关化学平衡移动原理。各小节目标：第一节：化学平衡状态1:熟悉可逆反应达到平衡的特征一一反应体系中各种物质的生成速率分别等于其消耗的速率，各种物质的浓度将不再改变。2: 了解平衡常数、平衡转化率这两个概念的意义。第二节：化学反应进行的方向学会运用标准平衡常数判断化学反应的方向：QK日时，反应向逆向进行。Q K 9向正反应方向进行。Q = K日时体系达到平衡状态。第三节;标准平衡常数K 10与?的关系1：掌握化学反应等温式(4Gm=4Gm + RTlnQ),当体系处于平衡状态的时候Q =不=ArGm = -RTlnK902：重点掌握运用公式二rGm = .Hm-T.“sm进行热力学数据之间的计算。第四节：化学平衡的移动1：熟悉温度、浓度、压强对化学平衡的影响，2 ：熟练地根据条件的改变判断平衡移动的方向。习题一选择题1 .可逆反应达平衡后，若反应速率常数k发生变化，则标准平衡常数()(无机化学例题与习题吉大版)A.一定发生变化B. 一定不变C.不一定变化D.与k无关2 .反应：2CO (g) +O2 (g) -2CO2 (g)在 300K 时的 Kc 与 Kp 的比值约为()A.25B.2500C.2.2D.0.043 .反应的温度一定，则下列的陈述中正确的是()(无机化学例题与习题吉大版)A.平衡常数能准确代表反应进行的完全程度B.转化率能准确代表反应进行的完全程度C.平衡常数和转化率都能准确代表反应进行的完全程度D.平衡常数和转化率都不能代表反应进行的完全程度4 .相同温度下：2H2 (g) +S2 (g) 2H2s (g) Kpi2Br2 (g) +2H2s (g)-4HBr+S2 (g) Kp2H2(g) +Br2(g) - 2HBr ( g) Kp3贝U Kp2等于(A. Kpi? Kp3B. (Kp3)2/ Kpi5.下列反应中，K?勺值小于Kp值的是( 版)A. H2 (g) +Cl2 (g) = 2HCl (g)C. CaCQ(s) = CaO(s)+CO 2(g)C. 2Kpi? Kp3D. Kp3/ Kpi)(无机化学例题与习题吉大B. 2H2 (g) +S (g) = 2H2s (g) D.C (s) +O2 (g) = CO2 (g)6.N2 (g) +3H2 (g)-2NH3 (g), H=-92.4KJ?moi, 473K 时，三种混合气体达平衡。要使平衡向正方向移动，可采用方法()A.取出imolH2B.加入NH3以增力总压力C.加入稀有气体以增加总压力D.减小容器体积以增加总压力7.298K时，Kp?勺数值大于Kc的反应是()A.H2 (g)+S (g) H2s (g) B.H2 (g) +S(s)-H2s(g)C.H2 (g)+S (s). H2s (l)D.Ag2CO3 (s), Ag2O (s)+CO2(g )8 .已知300K和Pa时，下列反应：N2O4 (g) -一-2NO2 (g)达到平衡时有20 %的N2O4分解成NO2,则此反应在300K时的平衡常数Kp的数值为()A.0.27B.0.05C.0.20D.0.i79 .在某温度下平衡A+B = G+由勺LH0,升高温度平衡逆向移动的原因是 ()(无机化学例题与习题吉大版)A.v正减小，v逆增大B.k正减小，k逆增大C. v正和v逆都减小，D. v正增加的倍数小于v逆增加的倍数10 .已知下列前三个反应的K值，则第四个反应的K值为()(i)H2(g)+i/2O2(g)-H2O(g)Ki(2)N2(g)+O2(g) 2NO(g) K2(3)2NH3(g)+5/2O2(g) =2NO(g)+3H2O(l)K3N2(g)+3H2(g) - 2NH3K_3_A.Ki+K2-K3B.Ki?2/K3C.Ki?3/K2D.Ki ?2/K311 .下面哪一种因素改变，能使任何反应平衡时产物的产量增加()A.升高温度B.增加压力C.加入催化剂D.增加起始物12.298K时，反应从O(l )H2O(g)达平衡时，体系的水蒸汽压为3.13kPa,则标准平衡常数K?为()(无机化学例题与习题吉大版)A.100B.3.13X10-2C.3.13D.113.298K时，根据下列数据，判断哪个化合物分解放氧倾向最大()30A. N 2(g) + O 2(g) = 2NO 2(g)Kc=1 乂 1081B. H 2(g) + O 2(g) = H 2O(g)Kc=1 乂 1092C. 2CO2(g) = 2CO(g) + O 2(g) Kc=1 X1037D. 2H2Q(l) = 2H 2O(l) + O 2(g) Kc=1 X1014 .某温度时，反应 H(g) + Br 2(g) = 2HBr(g)的 Kc=4X102,贝U反应 HBr(g)1/2Hz(g) + 1/2Br 2(g)的 Kc 为()1122A. 2 B.1C.4 X10 D. 2X104 10.4 10-2嗫恻，15 .合成氨反应：3H(g) +N(g)，瞰，2NH(g)在横压下进行时，若向体系中因入氮气，则氨的产率()(无机化学例题与习题吉大版)A.减小 B.增大 C.不变 D.无法判断16 .有下列平衡A (g) +2B (g) =2C (g),假如在反应器中加入等物质的量的A和B,在达到平衡时，总是正确的是()A.B=CB.A=BC.BAD.AB17 .在Kp=Kc (RT)口中，如果压力单位为atm,浓度单位为moll-1,则R为() A.8.314J?mol-1?K-1B.1.987cal?mol-1?-1C.82.06ml ?atm ? mol-1%-1D.0.08206L?atm ? mol-1%-118 .可逆反应 2NO(g)(g) +O (g) , ArHm0= -180KJ?mo-1.对此反应的逆反应来说，下列说法正确的是()(无机化学例题与习题吉大版)A.升高温度增大B.升高温度变小C.增大压强平衡移动D. 增大N浓度，NO#力度增加19 .有可逆反应 C (s) +HO (g) CO(g) +H (g)rH=133.8 KJ?mol-1,下列说法正确的是()A.加入催化剂可以加快正反应速度B.由于反应前后分子数相等，压力对平衡没有影响C.加入催化剂可以增加生成物的浓度D,加入催化剂可加快反应达到平衡的时间20 .在一定温度和压力下，一个反应体系达到平衡时的条件是（）A.正、逆反应速度停止B.正、逆反应速度相等C.正反应速度减慢，逆反应速度加快D.反应物全部转化成产物二填空题1 .加入催化剂可以改变反应速率，而化学平衡常数,原因 是。（无机化学例题与习题吉大版）2 .在等温（ 1000K）等压条件下，某反应的Kp=1,则其3G?勺值等于。3 .温度一定，转化率随反应物的起始浓度 ,平衡常数 反应物的起始浓度而变4 .在25c时，若两个反应的平衡常数之比为 10,则两个反应的rGm方目差 KJ?mol-1o （无机化学例题与习题吉大版）5.请填写下面的空格:化学反应条件 的改变对Ea.k.K的影响活化能Ea速率常数k平衡常数K恒压.恒浓度下升 高温度恒温.恒压.恒浓度 下加催化剂6.在5升容器中装入等摩尔数的 PC13和C12,在523K时达到平衡，若PC15的分 压为 101.3kPa（1 大气压），此时 PCk（g）= PCl 3（g） + Cl2（g）反应的 Kp=1.85, 问原来装入的PCl3为 摩尔，Cl2为 摩尔。7 .已知环戊烷的气化过程 rH?m=28.7 KJ?mo-1,占rS?n=88 J?mol1K1.环戊烷的正常沸点为 C,在25c下的饱和蒸汽压为 kPa。（无机化学例题与习题吉大版）8 .在一密闭容器中，于1000K时进行反应CO(s) + H 2(g) = CO(g) + H 2O(g)平 衡时测知 PC02=63.1atm, PH2=21.1atm, PbO=63.1atm, 31.6atm,在恒温、恒容下,如设法除去CO,使COM少为63.0atm,则反应重新平衡时PCO2 =, Kc=。9 .在 100c时，反应 AB （g）-A （g） +B （g）的平衡常数 Kc=0.21 mol ?dm-3,则标准常数K?勺值为。（无机化学例题与习题吉大版）10 .某温度下，反应PC15 (g) PCI3 (g) +CI2 (g)的平衡常数KN2.25。 把一定量的PC15引入一真空瓶内，达平衡后PC15的分压为2.533X 104Pa,则PC13 的分压是 Pa, PCI5的解离分数为。三.问答题(无机化学习题武大版)1 .怎样正确理解化学反应的平衡状态？2 .平衡常数能否代表转化率？如何正确认识两者之间的关系？3 .如何正确书写经验平衡常数和标准平衡常数的表达式？4 .什么是化学反应的反应商？如何应用反应商和平衡常数的关系判断反应进行 的方向并判断化学平衡的移动方向？5 .如何表述化学反应等温式？化学反应的标准平衡常数与其4心号之间的关系怎样？(无机化学例题与习题吉大版)四.计算题1 .可逆反应H2O + CO、H2 + CO2在密闭容器中，建立平衡，在749K时该反应的平衡常数Kc=2.6o (无机化学例题与习题吉大版)(1)求n (H2O) /n (CO)(物质的量比)为1时，CO的平衡转化率；(2)求n (H2O) /n (CO)(物质的量比)为3时，CO的平衡转化率； (3)从计算结果说明浓度对平衡移动的影响。2 .反应 SO2CI2 (g)，: SO2 (g) + CI2 (g)在 375K 时，平衡常数 Ke=2.4,以7.6克SO2c12和1.013X 105Pa的Cl2作用于1.0 dm 3的烧瓶中，试计算平衡时 SO2cl2、SO2和C12的分压。(无机化学例题与习题吉大版)3 .已知下列热力学数据：NO (g)NO2 (g)O2 (g)八 fH?n (KJ?mo1-1)90.433.90S?n (KJ?mo1-1?-1)0.2100.2400.205问：(1) 298K,标准压力时，2 NO (g) +O2 (g) =2 NO2 (g)能否自发进行？(2) 1000K时该反应的Kp?4. HI分解反应为2HH H2 + I2,开始时有1mo1HI ,平衡时有24.4%的HI发生了分解，今欲将分解百分数降低到10%,试计算应往此平衡系统中加若干摩 12。(无机化学例题与习题吉大版) 5.5L的容器中装入等物质的量的 PC13和C12。在523K时达到平衡，如PC13分压 为 1X10-5 Pa,止匕时 PC15 +PC13- C12反应的 Kp=1.81xi05 Pa。问原来装入 的PC13和C12为多少摩尔？6.在900K和1.013X 105Pa时SO3部分离解为SO2和O2SO3 (g) 、 SO2 (g) + 102 (g)2若平衡混合物的密度为0.925g dm3,求SO3的离解度。(无机化学例题 与习题吉大版)7.1000K 时，2SO2 g） +。2（g） -2SO3（g） ,Kp/=3.50,则反应 SO3（g） - SO2（g） + 1/2O2 （g）的Kp和Kc各是多少?8 .已知反应 CaCO3 (s) -CaO (s) + 2CO2 (g)在 973K 时，Kp?=3.00X 10-2；在1000K时，Kp?=1.00。问：(1)上述反应是吸热还是放热反应？(2)上述反应的ZXrHm配多少？9 .在 308K 和总压 1.013X105Pa, N2O4 有 27.2%分解为 NO2。(1)计算 N2O4 (g)2 NO2 (g)反应的 K9 ；(2)计算308K时总压为2.026X 105Pa时，N2O4的离解百分率；(3)从计算结果说明压强对平衡移动的影响。(无机化学例题与习题吉大版)10 .PC15 (g)在523K达分解平衡:PC15 PC13 (g) + C12 (g)平衡浓度：PC15=1 mol dm, PC13= C12=0.204 mol dm。若温度不变而压强减小一半，在新的平衡体系中各物质的浓度为多少？(无机化学例题与习题吉大版)一选择题1. C 2. A 3.A4.B5. C 6.D7.D8.D9. D 10.D11 .D 12.B13.D 14.B15. A 16.C17.D18.A19.D20.B二填空题1 .不变，jrH?=Ea （正）-Ea （逆），至于始终态有关.2 . 03.而变，不随4.5.75.化学反应条件 的改变对Ea.k.K的影响活化能Ea速率常数k平衡常数K恒压,恒浓度下升 高温度基本/、艾增加改变恒温,恒压,恒浓度 下加催化剂降低增加/、艾6,解：PC13和Cl2的摩尔数分别为PC13 +C12 PC15起始物质的量：amola0变化量：xxx平衡时：a xaxxx 8.314J Kmol523K5 10，m351.013 10 Pa. x = 0.116 Kp1c c X0.5405 =71.85(a -x)21RTa = 0.123mo1 7. 53.1 37.384.2 31.6 c8.解：Kc= K= 22O(g) 31.663,1 21.1CO(s) + H 2(g) = CO(g) + H63,122.184.2x 43.36310.410.4 63 。243.3x二 x = 7.58atm9. 6.4310. 7.60X 104, 75%三.问答题1 .答：化学平凿状态就是在可逆反应中正反应和负反应的速率t目等对反应物和生成物的浓度不 再随时间而改变的状态。2 .答：平衡常数是指在一定温度下达平衡时体系中各物质的浓度关系，而转化率是某种物质的转化率，它等于被转化的量除以原来量。3 .答：，经蛉平衡常数；在一定温度下，可逆反应达平衡时，生成物的浓度以反应方程式中计量系数为指数的幕的乘积与反应物的浓度以反应方程式中计量系数为指数的幕的乘积之比是L 个常惠经脸平衡常数K 一般有单位,只有当反应物的计量系数之和与生成物的计量系数之和相 等时，K才是无量纲量0+8月Q gG十hH而标ft平衡常数中的浓度、压强弱为一个相对值，都是相对F个标准值2,标准压虽nP而言，不论是气相、液相还是复相反应，K均为无磐忖堂.四四aA(aq) + bBaq) gG(aq) + hH(aq)g ( 仃9)Cg她 + bBg) O - 她4.答： AGm-AGm+RTlnQ rG=RTln K 6当 Q K9时 ArGm 0当 Q = K9时rGm = 0当 QK6时rGm0正反应自发进行反应达到平衡，以可逆方式进行逆反应自发进行5.答： rGmMrGm+RTlnQ rGm=0, ArGm= RTlnk四计算题1.解：(1) H2O + CO 三H2 + CO2a-x b-xx xx2=2.6(a-x)2= x =0.617a所以CO的平衡转化率是 61.7% o(2) H2O + CO 、H2 + CO2n3nn-x3n-xx =2.6= x =0.865 (n - x)(3n - x)n所以CO的平衡转化率是 86.5%。2 .解：K9=K p (P9)工nPso2 CL27.6x 1=说 RT得出PS07cL =6.8X104PaPSO =8.8X104Pa PCl =1.90X 105Paso2cL 2SO2Cl 23 .解:(1) ArH?=2X 33.9-2 X90.4=-113.0 (KJ?mol-1)乙rS?=2X 240.0-2 X 210.0-205.0=-145.0(J?mol-1?-1)./C?=/rH?T/rS?=-113.0-298 乂 (-145.0 ) X 10-3=-69.8 (KJ?mol-1) 0 反应能自发进行。(2) 1000K 时，一Gm?=ArHm0T3rSm?=-113.0+145.0 X 10-3X 1000=32.0 (KJ?mol-1)lgKp?=-ArGm72.303RT =-1.67.Kp?=0.0214 .解：2HI H2 + I2起始 10020.122(0.05 x)0.052 =0.7560.92转化 0.2440.1220.122=x=0.37mol（无机化学例题与习题吉大版）5 .解：PCl5 +PCl3F Cl2,已知 Kp=1.81X 105 Pa, Ppc13=Pc12Kp= PPC13PC12 / Ppc15= (Ppcb) 2/1 X 105=1.81 X 105.Ppcb=Pci2= (1.81X 105X 105) 1/2=1.35X 105 (Pa)PV=nRT,nPci5= Ppc15?/RT= 1 乂 105 X 5/8314 X 523=0.115 (mol)n pci3= Ppc13?/RT= 1.35X 105 X 5/8314 乂 523=0.155 (mol)原装入摩尔数为：0.155+0.115=0.27 (mol)6 .解：PV=nRT Pm=nRT PM= P RTPM=68.33:：RT _ 0.925 103 8.314 900P1.013 105SO3 (g) 、, SO2 (g) + 1O2 (g)2x00a-xx-x280(a - x) 64x 321 x=68.33a -xx-=0.34 a所以SO3的离解度是34%7 .解：对反应 SO3 (g)-SO2 (g) + 1/2O2 (g)Kp= Pso2(Po2 ) 1/2/ Pso3= 1/ (Pss) 2/(Pso2)2 Po21/2=1/(Kp /) 1/2=1/(3.5) 1/2=0.535 根据 Kp= Kc (RT) An 得 Kc= Kp (RT) -An .Kc=0.535X (RT) -1/2当 R=0.082 时，Kc=0.059当 R=8.314时，Kc=5.87X10-3当 R=8314 时，Kc=1.855X 10-48 .解：(1)吸热反应；(2)由 Ig1/3X 102=QrH?x (1173-973) /2.303X 8.31 X 10-3X 1173X 973 得rHN166 (KJ?nol-1)9 .解：(1) N2O4 (g)，2 NO2 (g)0.2720.544_ _20.544=0.32K =1 -0.272n P(2) PV=nRT =同理得出N2O4的离解百分率是19.6%V RT(3)增大压强，平衡向体积减小的方向移动；减小压强，平衡向体积增大的方向移动。_210.解:=0.0.204 K =10.204+xPCl5，、 PC13 (g) + CI2 (g)1-x0.204+x2 (0.204 x)2 人 0.204 = =0.1 - x得出 x=0.135mo1 dm