
1. 定義:在一定溫度下,當(dāng)一個可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時,生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個常數(shù),這個常數(shù)就是該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù),用符號K表示。2. 表達(dá)式:mA+nB pC+qD化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為:
一 濃度平衡常數(shù) K 的計算
【注意事項】⑴ 對于某一可逆反應(yīng),平衡常數(shù)只受溫度影響,與反應(yīng)物或生成物的起始濃度、壓強(qiáng)變化無關(guān)。升溫,吸熱反應(yīng)的平衡常數(shù)增大,放熱反應(yīng)的平衡常數(shù)減?、?在平衡常數(shù)表達(dá)式中:水(液態(tài))的濃度、固體物質(zhì)的濃度不寫⑶ 平衡常數(shù)表達(dá)式與化學(xué)方程式的書寫方式有關(guān),對于同一化學(xué)反應(yīng),由于書寫方式不同,各反應(yīng)物、生成物的系數(shù)不同,平衡常數(shù)的表達(dá)式就不同⑷ 將化學(xué)計量數(shù)擴(kuò)大或縮小,K值可能會相應(yīng)改變⑸ 同一可逆反應(yīng)的K(正)與K(逆)互為倒數(shù)⑹ 若干方程式相加(減),則總反應(yīng)的平衡常數(shù)等于分步平衡常數(shù)之乘積(商)
4. 計算方法:①根據(jù)三段式法計算平衡體系中各組分的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度;②根據(jù)平衡常數(shù)計算公式代入計算
用CO2和H2可以在一定條件下生成CH3OH(不考慮副反應(yīng))
某溫度下,恒容密閉容器中,CO2和H2的起始濃度分布為a ml/L和3a ml/L,反應(yīng)平衡時, CH3OH 的產(chǎn)率為b,該溫度下反應(yīng)平衡常數(shù)的值為
【解析】假設(shè)在該條件下,CO2和H2的起始濃度分別為a ml/L和3a ml/L,CH3OH 的產(chǎn)率為b,則生成的CH3OH 的物質(zhì)的量濃度ab ml/L根據(jù)三段式可知:
練習(xí)1.對于CH4(g)+CO2(g)
某溫度下,在體積為1 L的恒壓密閉容器中加入1 ml CH4、1 ml CO2和催化劑進(jìn)行上述反應(yīng),平衡時,CH4的轉(zhuǎn)化率為50%,則該溫度下的化學(xué)平衡常數(shù)為________。CO2的轉(zhuǎn)化率為________。
2CO(g)+2H2(g)。
1. 定義:在化學(xué)平衡體系中,各氣體物質(zhì)的平衡分壓替代物質(zhì)的量濃度,計算的平衡常數(shù)叫壓強(qiáng)平衡常數(shù),用符號Kp表示。2. 注意:①僅適用于有氣體的化學(xué)平衡,以分壓表示各成分的濃度;②壓強(qiáng)平衡常數(shù)只受溫度影響。3. 表達(dá)式:①N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)表達(dá)式為:
②C(s)+CO2(g) 2CO(g)的壓強(qiáng)平衡常數(shù)表達(dá)式為:
二 壓強(qiáng)平衡常數(shù) KP的計算
4. 計算方法:①根據(jù)三段式法計算平衡體系中各組分的物質(zhì)的量或物質(zhì)的量濃度;②計算各氣體組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)或體積分?jǐn)?shù);③根據(jù)分壓計算公式,求出各氣體物質(zhì)的分壓;某氣體的分壓=氣體總壓強(qiáng)×該氣體的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)(或體積分?jǐn)?shù))
④根據(jù)壓強(qiáng)平衡常數(shù)計算公式代入計算
例2:(2022·乙卷)油氣開采、石油化工、煤化工等行業(yè)廢氣普遍含有的硫化氫,需要回收處理并加以利用?;卮鹣铝袉栴}:已知的熱分解反應(yīng)為 在1470K、100kPa反應(yīng)條件下,將n(H2S):n(Ar)=1:4的混合氣進(jìn)行H2S熱分解反應(yīng)。平衡時混合氣中H2S與H2的分壓相等,H2S平衡轉(zhuǎn)化率為________,平衡常數(shù)Kp=________。
【答案】50% 4.76kPa
【解析】假設(shè)在該條件下,H2S和Ar的起始投料的物質(zhì)的量分別為1ml和4ml,根據(jù)三段式可知:平衡時H2S和H2的分壓相等,則二者的物質(zhì)的量相等,即1-x=x,解得x=0.5,所以H2S的平衡轉(zhuǎn)化率,
平衡時H2S的物質(zhì)的量為1-x=1-0.5=0.5 ml, S2的物質(zhì)的量為0.5x=0.25 ml, H2的物質(zhì)的量為x=0.5 ml。氣體的總物質(zhì)的量為0.5+0.25+0.5+4=5.25ml。(注意:這里的4為惰性組分,不參與反應(yīng),但參與分壓)所以平衡常數(shù)Kp=
= ≈4.76kPa。
(2019全國卷)某溫度下,等物質(zhì)的量的碘和環(huán)戊烯,在恒容容器內(nèi)發(fā)生反應(yīng)
, 起始總壓為105Pa,平衡時總壓增加了20%,該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=_________Pa。
“剛性容器”、“體積固定的密閉容器”等字眼,說明反應(yīng)li?在恒容條件下發(fā)生,若反應(yīng)前后的氣體分子總數(shù)發(fā)生改變,?往往意味著平衡時,容器內(nèi)的壓強(qiáng)會發(fā)生改變。
解析:假設(shè)反應(yīng)前碘單質(zhì)與環(huán)戊烯均為nml,平衡時環(huán)戊烯反應(yīng)了xml,根據(jù)題意可知;
平衡時總壓增加了20%,恒溫恒容下,壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比,
金屬鈦(Ti)在航空航天、醫(yī)療器械等工業(yè)領(lǐng)域有著重要用途,目前生產(chǎn)鈦的方法之一是將金紅石(TiO2)轉(zhuǎn)化為(TiCl4),再進(jìn)一步還原得到鈦?;卮鹣铝袉栴}:(1) TiO2轉(zhuǎn)化為TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在時反應(yīng)的熱化學(xué)方程式及其平衡常數(shù)如下:(ⅰ)直接氯化: (ⅱ)碳氯化: ①反應(yīng) 的?H為_______kj·ml-1,_______Pa。
【答案】-223 1.2×1014Pa
【解析】根據(jù)蓋斯定律,將“反應(yīng)ⅱ-反應(yīng)ⅰ”得到反應(yīng)2C(s)+O2(g)=2CO(g),則?H=-51kJ/ml-172kJ/ml=-223kJ/ml;Kp===1.2×1014Pa。
(已知:分壓=總壓×該組分物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))
,其中 PE 、PH 、 PD 、 PG 為各組分的平衡分壓)。
在一定溫度下,當(dāng)一個可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時,在化學(xué)平衡體系中,求算出各氣體物質(zhì)的平衡分壓
(2021湖南)氨氣中氫含量高,是一種優(yōu)良 小分子儲氫載體,且安全、易儲運(yùn),可通過氨熱解法制備氫氣,在一定溫度和催化劑的條件下,將 0.1mlNH3通入3L的密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)(此時容器內(nèi)總壓為200kPa),各物質(zhì)的分壓隨時間的變化曲線如圖所示:
在該溫度下,反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)
根據(jù)題意圖可知,平衡時,體系中各物質(zhì)的分壓為P(NH3)=120kPa,P(N2)=40kPa,P(H2)=120kPa
考查四 物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)平衡常數(shù)Kx(2021山東)2-甲氧基-2-甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加劑。在催化劑作用下,可通過甲醇與烯烴的液相反應(yīng)制得,體系中同時存在如圖反應(yīng):
回答下列問題:反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ以物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)表示的平衡常數(shù)Kx ,向某反應(yīng)容器中加1.0mlTAME,控制溫度為353K,測得TAME的平衡轉(zhuǎn)化率為α。已知反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù)Kx3=9.0,則平衡體系中B的物質(zhì)的量為 ml,反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)Kx1= 。
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