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平衡的计算
平衡的计算
§3.2化学平衡
【归纳与整理】
一、化学平衡常数------平衡混合物中各组分的物质的量浓度之间的限制关系
.概念
在一定温度下,当一个可逆反应达到时,生成物与反应物的比值是一个常数,这个常数就是该反应的化学平衡常数,用符号
表示。
.表达式
对于可逆反应A+nBpc+qD在一定温度条件下达到平衡时:
=
.平衡浓度
只写浓度可变的溶液相和气相,纯固态和纯液态物质不写入:
caco3cao+co2
cr2o72-+H2o2cro42-+2H+
.的意义
平衡常数是表明化学反应在一定条件下进行的最大程度的特征值,一般可认为,越大,表示化学反应达到平衡时生成物浓度对反应物浓度的比值越大,也就是反应进行的程度越大;反之,越小,表示反应进行的程度越小。
一般地说,>时,该反应进行得就基本完全了。
F2+H22HF=6.5×1095
cl2+H22Hcl=2.57×1033
Br2+H22HBr=1.91×1019
I2+H22HI=8.67×102
.影响的因素
浓度压强催化剂温度
放热反应,温度升高,平衡常数______________
吸热反应,温度升高,平衡常数______________
.平衡常数的表达
化学计量数扩大2倍,N2+3H22NH3=
/2N2+3/2H2NH3=
互逆反应,其平衡常数
No2N2o4=
N2o42No2=
反应方程式相加,平衡常数相
NH4INH3+HI①1=
HIH2+I2②2=
NH4INH3+I2+H2③3=
用实际参加反应的粒子进行表达
cl2+H2oH++cl-+Hclo=
.平衡常数的应用
判断可逆反应进行的限度
判断一个可逆反应是否达到平衡
若用起始时各物质浓度幂之积的比值与比较,可判断可逆反应进行的方向。
当Q=时,可逆反应;
当Q>时,可逆反应;
当Q<时,可逆反应。
二、平衡转化率
某个指定反应物的转化率=
三、化学平衡计算
化学平衡计算三步曲
A+nBpc+qD
n起始/olabcd
n变化/ol
xnxpxqx
n平衡/ol a-xb-nxc+pxd+qx
【例1】已知在800时,反应:
co+H2oH2+co2
若起始浓度c=2ol•L-1,c=3ol•L-1,则反应达平衡时,co转化成co2的转化率为60%,如果将H2o的起始浓度加大为6ol•L-1,试求此时co转化为co2的转化率。
【基本练习】
转化率有关的计算
.将1ol气体A和3ol气体B在一定条件下发生反应:
A+3B2c。
达到平衡时,B的转化率为50%,则A的转化率为
A.25%B.30%c.40%D.50%
.将2ol气体A和3ol气体B在一定条件下发生反应:
A+3B2c。
达到平衡时,B的转化率为50%,则A的转化率为
A.25%B.30%c.40%D.50%
.在一定条件下进行的合成氨反应,当反应达到平衡时,实验测得N2的转化率为25%,而H2的转化率为37.5%。
则起始时N2和H2的物质的量之比为:
A.1∶1B.1∶2c.1∶3D.2∶1
.在一定温度下,在密闭容器中使No2分解,2No22No+o2,反应达到平衡时,容器内压强为原来的1.4倍,则No2的分解率为
A.20%B.40%c.50%D.80%
.在一密闭容器中,用等物质的量的A和B发生如下反应:
A+2B2c,反应达到平衡时,若混和气体中A和B的物质的量之和与c的物质的量相等。
则这时A的转化率为
A.40%B.50%c.60%D.70%
.X、y、Z为三种气体,把aolX和boly充入一密闭容器中,发生反应:
X+2y2Z,达到平衡时,若它们的物质的量满足n+n=n,则y的转化率为
A.B.c.D.
.如右下图所示两个等体积的容器,A为恒压容器,B为恒容容器。
在相同温度下,分别将1olN2和3olH2混合气体充入A、B容器中,发生如下反应:
N2+3H22NH3;△H=-92.4j/ol。
保持温度不变,A、B容器中的反应均达到平衡状态。
平衡时,A容器中气体体积为起始时的4/5,平衡状态记为P。
试回答下列问题:
平衡时A容器中NH3的体积分数是。
若要使B容器中NH3的体积分数与A容器中相同,可采取的措施是。
若保持温度不变,向B容器中补加colNH3,再次达到平衡时,A、B两容器中压强恰好相等,则c=。
若保持温度不变,开始时向容器A中加入aolN2、bolH2和colNH3,要使反应向逆反应方向进行,且达到平衡后各气体的物质的量与原A平衡状态P相同,则起始时,c的取值范围是。
若保持温度不变,开始时向容器B中加入aolN2、bolH2和1olNH3,平衡时,测得放出的热量为23.1j,NH3的体积分数与A容器平衡状态P相同,则a+b的值是。
化学平衡常数有关的计算
.在某一容积为2L的密闭容器内,加入0.8ol的H2和0.6ol的I2,在一定的条件下发生如下反应:
H2+I22HI;△H<0。
反应中各物质的浓度随时间变化情况如图1:
该反应的化学平衡常数表达式为;
根据图1数据,反应开始至达到平衡时,平均速率v为;
反应达到平衡后,第8分钟时:
①若升高温度,化学平衡常数HI浓度的变化正确;
②若加入I2,H2浓度的变化正确的是。
反应达到平衡后,第8分钟时,若反容器的容积扩大一倍,请在图3中画出8分钟后HI浓度的变化情况。
.在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:
co2+H2co+H2o,其化学平衡常数和温度t的关系如下表:
t℃70080083010001200
0.60.91.01.72.6
回答下列问题:
该反应的化学平衡常数表达式为=
该反应△H0
能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是
A.容器内压强不变B.混合气体中c不变
c.v正=v逆D.c=c
某温度下,平衡浓度符合下式:
cc=cc,此时t=℃
.反应Fe+co2Feo+co的平衡常数为1;反应Fe+H2oFeo+H2的平衡常数为2。
在不同温度时1、2的值如下表:
温度12
731.472.38
1732.151.67
推导反应co2+H2co+H2o的平衡常数与1、2的关系式:
。
计算值:
温度为973开时=;1173开时:
=。
通过值的计算反应是反应。
在一体积为10L的密闭容器中,加入一定量的co2和H2o,在1173开时发生反应并记录前5in的浓度,第6in时改变了反应的条件。
各物质的浓度变化如下表:
时间/inco2H2ocoH2
00.XX0.300000
0.17400.27400.02600.0260
c1c2c3c3
c1c2c3
0.07270.17270.12730.1273
0.03500.13500.1650
①前2in,用co表示的该化学反应的速率是:
。
②在3~4in之间,反应处于状态。
③第6in时,平衡向方向移动,可能的原因是。
.合成氨工业对化学工业和国防工业具有重要意义,对我国实现农业现代化起着重要作用。
根据已学知识回答下列问题:
已知N2+3H22NH3△H=-92.4j•ol-1
合成氨工业采取的下列措施不可用平衡移动原理解释的是;
A.采用较高压强
B.采用500℃的高温
c.用铁触媒作催化剂
D.将生成的氨液化并及时从体系中分离出
合成氨工业中采用了较高压强,而没有采用100Pa或者更大压强,试解释没有这么做的理由;
在容积均为2L的甲、乙两个容器中,分别加入2olN2、6olH2和1olN2、3olH2,在相同温度、催化剂下使其反应。
最终达到平衡后,两容器N2转化率分别为α甲、α乙,则甲容器中平衡常数表达式为,此时α甲α乙。
.
甲烷蒸气转化反应为:
cH4+H2oco+3H2,工业上可利用此反应生产合成氨原料气H2。
已知温度、压强和水碳比[]对甲烷蒸汽转化反应的影响如下图:
图1图2图3
该反应平衡常数表达式为________________________。
升高温度,平衡常数__________,降低反应的水碳比,平衡常数__________。
图2中,两条曲线所示温度的关系是:
t1_____t2;在图3中画出压强为2Pa时,cH4平衡含量与水碳比之间关系曲线。
工业生产中使用镍作催化剂。
但要求原料中含硫量小于5×10-7%,其目的是____________________________。
参考答案:
【解析】D
【解析】A
【解析】B
【解析】D
【解析】A
【解析】B
【解答】25%增加N2、H¬2或降低温度0.5
0.8 化学平衡常数有关的计算 【解析】本题为05上海高考题25 =c2c•c 0.167ol/L•in ①减小c ②f 见右图 【解析】 【解答】=1/2 0.62;1.29;吸热 ①v=0.0130ol•L-1•nin-1②平衡 ③右或正反应;升高温度 【解答】B、c 压强越大,消耗的动力越大,对设备的要求越高,而总体经济效益提高不大 ;>
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