2NH3(g)加压,例如从30MPa加压到60MPa,化学平衡向气体分子数减小的方向移动,达到新的平衡时30MPa
(4)不要把平衡向正反应方向移动与原料转化率的提高等同起来,当反应物总量不变时,平衡向正反应方向移动,反应物转化率提高;当增大一种反应物的浓度,使平衡向正反应方向移动时,只会使其他反应物的转化率提高。
【例题】8、下列有关合成氨工业的叙述,可用勒夏特列原理来解释的是( )
A.使用铁做催化剂,可提高合成氨反应的速率B.高压比常压条件更有利于合成氨的反应
C.500℃左右比室温更有利于合成氨的反应D.合成氨时采用循环操作,可提高原料的利用率
【随堂练习】
1.下列关于化学平衡的说法中正确的是( )
A.一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度
B.当一个可逆反应达到平衡状态时,正反应速率和逆反应速率相等都等于0
C.平衡状态是一种静止的状态,因为反应物和生成物的浓度已经不再改变
D.化学平衡不可以通过改变条件而改变
2.对可逆反应2A(s)+3B(g)
C(g)+2D(g) ΔH<0,在一定条件下达到平衡。
下列有关叙述正确的是( )
①增加A的量,平衡向正反应方向移动 ②升高温度,平衡向逆反应方向移动,v(正)减小 ③压强增大一倍,平衡不移动,v(正)、v(逆)不变 ④增大B的浓度,v(正)>v(逆) ⑤加入催化剂,B的转化率提高
A.①②B.④C.③D.④⑤
3.合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得,其中的一步反应为:
CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g) ΔH<0
反应达到平衡后,为提高CO的转化率,下列措施中正确的是( )
A.增加压强 B.降低温度C.增大CO的浓度D.更换催化剂
4.反应2X(g)+Y(s)
2Z(g)ΔH<0,达到平衡时,下列说法正确的是()
A.减小容器体积,平衡不移动B.增大Y的量,Z的百分含量增大
C.加入催化剂,X的转化率增大D.降低温度,正反应速率增大、逆反应速率减小
5.在恒容密闭容器中通入A、B两种气体,在一定条件下发生反应:
2A(g)+B(g)
2C(g) ΔH>0。
达到平衡后,改变一个条件(x),下列量(y)一定符合图中曲线的是( )
x
y
A
通入A气体
B的转化率
B
加入催化剂
A的体积分数
C
增大压强
混合气体的总物质的量
D
升高温度
混合气体的总物质的量
6.密闭容器中一定的混合气体发生反应:
xA(g)+yB(g)
zC(g),平衡时,测得A的浓度为0.50mol/L,在温度不变时,把容器容积扩大到原来的2倍,使其重新达到平衡,A的浓度为0.30mol/L,有关叙述不正确的是( )
A.平衡向逆反应方向移动 B.B的转化率降低
C.x+y>zD.C的体积分数升高
7.现有反应:
mA(g)+nB(g)
pC(g),达到平衡后,当升高温度时,B的转化率变大;当减小压强时,
混合体系中C的质量分数减小,则:
⑴该反应的逆反应为 反应(填“吸热”或“放热”),且m+n p(填“>”、“=”或“<”)。
⑵减压使容器体积增大时,A的质量分数 (填“增大”、“减小”或“不变”,下同)。
⑶若加入B(维持体积不变),则A的转化率,
⑷若加入催化剂,平衡时气体混合物的总物质的量 。
8.在2L密闭容器内,800℃时反应:
2NO(g)+O2(g)
2NO2(g)体系中,n(NO)随时间的变化如表:
时间(s)
0
1
2
3
4
5
n(NO)(mol)
0.020
0.01
0.008
0.007
0.007
0.007
(1)800℃,反应达到平衡时,NO的物质的量浓度是________;升高温度,NO的浓度增大,则该反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。
(2)如图中表示NO2变化的曲线是________。
用O2表示从0~2s内该反应的平均速率v=________。
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是________。
a.v(NO2)=2v(O2)b.容器内压强保持不变
c.v逆(NO)=2v正(O2)d.容器内密度保持不变
(4)能使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是________。
a.及时分离出NO2气体b.适当升高温度
c.增大O2的浓度d.选择高效催化剂
9.在5L密闭容器中加入2molFe(s)与1molH2O(g),t1秒时,H2的物质的量为0.20mol,到第t2秒时恰好达到平衡,此时H2的物质的量为0.35mol。
⑴t1~t2这段时间内的化学反应速率v(H2)=。
⑵若继续加入2molFe(s),则平衡 (填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)移动,继续通入1molH2O(g)再次达到平衡后,H2物质的量为mol。
⑶该反应的逆反应速率随时间变化的关系如右下图。
t1时改变了某种条件,改变的条件是 。
第二节化学平衡第3课时
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时,比值是一个常数,用符号K表示。
2.表达式:
对于反应mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g),
K=(固体和纯液体的浓度视为常数,通常不计入平衡常数表达式中)。
3平衡常数的意义:
(1)平衡常数的大小反映了化学反应进行的程度(也叫反应的限度)。
K值越大,表示反应进行得,反应物转化率;
(2)化学平衡常数K只受 影响,与反应物或生成物的 无关
注意:
1、必须指明温度,反应必须达到平衡状态
2、平衡常数表示反应进行的程度,不表示反应的快慢,即速率大,K值不一定大
3.在平衡常数表达式中:
水
(1)的浓度、固体物质的浓度均不写,但是水蒸气的浓度要写。
4.平衡常数表达式中各物质的浓度为平衡时的浓度,其书写形式与化学方程式的书写有关。
①将化学计量数扩大或缩小,K值可能会相应改变。
②可逆反应的K(正)与K(逆)互为倒数。
③若干方程式相加(减),则总反应的平衡常数等于分步平衡常数之乘积(商)。
【例题】1.在一定条件下,已达平衡的可逆反应:
2A(g)+B(g)
2C(g),下列说法中正确的是( )
A.平衡时,此反应的平衡常数K与各物质的浓度有如下关系:
K=
B.改变条件后,该反应的平衡常数K一定不变
C.如果改变压强并加入催化剂,平衡常数会随之变化
D.若平衡时增加A和B的浓度,则平衡常数会减小
2.已知反应①CO(g)+CuO(s)
CO2(g)+Cu(s)和反应②H2(g)+CuO(s)
Cu(s)+H2O(g)在相同的某温度下的平衡常数分别为K1和K2,该温度下反应③CO(g)+H2O(g)
CO2(g)+H2(g)的平衡常数为K。
则下列说法正确的是( )
A.反应①的平衡常数K1=
B.反应③的平衡常数K=
C.对于反应③,恒容时,温度升高,H2浓度减小,则该反应的焓变为正值
D.对于反应③,恒温恒容下,增大压强,H2浓度一定减小
二、平衡常数的应用
(1)判断反应进行的程度
K值越大,说明平衡体系中所占比例越大,反应进行的程度越大,即该反应进行得越完全,反应物越大;反之,就越不完全,转化率就越小。
(2)利用K可判断反应的热效应
若升高温度,K值增大,则正反应为反应(填“吸热”或“放热”);
若升高温度,K值减小,则正反应为反应(填“吸热”或“放热”)。
。
(3)判断正在进行的可逆反应是否达到平衡或反应进行的方向
对于可逆反应:
mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g),若Qc=
,则将Qc和平衡常数K作比较可判断可逆反应所处的状态。
(4)计算平衡体系中的相关“量”
根据相同温度下,同一反应的平衡常数不变,计算反应物或生成物的浓度、转化率等。
某个指定反应物的转化率=
×100%
=
×100%=
×100%
转化率越大,反应越完全
注意:
①若反应物起始量之比等于化学计量数之比,达到平衡后,它们的转化率相等。
②若反应物起始量之比不等于化学计量数之比,达到平衡后,过量的那种物质转化率较小。
③对于可逆反应:
mA(g)+nB(g)
pC(g)+qD(g),若只增加A的量,平衡向移动,B的转化率
A的转化率减小。
④对于下列反应,增大反应物的量,反应物的转化率变化如下
(1)2NO2(g)
N2O4(g)增大
(2)PCl5(g)
PCl3(g)+Cl2(g)减小
(3)2HI(g)
H2(g)+I2(g)不变
【例题】3、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的关系如表:
t/℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
回答下列问题:
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K=____________________________________。
(2)该反应为________反应(填“吸热”或“放热”)。
(3)某温度下,各物质的平衡浓度符合下式:
3c(CO2)·c(H2)=5c(CO)·c(H2O),试判断此时的温度为________。
(4)若830℃时,向容器中充入1molCO、5molH2O,反应达到平衡后,其化学平衡常数K________1.0(填“大于”“小于”或“等于”)。
(5)830℃时,容器中的反应已达到平衡。
在其他条件不变的情况下,扩大容器的体积。
平衡________移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)。
(6)若1200℃时,在某时刻平衡体系中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2mol·L-1、2mol·L-1、4mol·L-1、4mol·L-1,则此时上述反应的平衡移动方向为________(填“正反应方向”“逆反应方向”或“不移动”)。
【随堂练习】
1.反应Fe(s)+CO2(g)
FeO(s)+CO(g),700℃时平衡常数为1.47,900℃时平衡常数为2.15。
下列说法正确的是( )
A.升高温度该反应的正反应速率增大,逆反应速率减小
B.该反应的化学平衡常数表达式为K=
C.该反应的正反应是吸热反应D.增大CO2浓度,平衡常数增大
2.已知在450℃时,反应H2(g)+I2(g)
2HI(g)的K为50,由此推断出在450℃时,反应2HI(g)
H2(g)+I2(