第六章 化学平衡常数.doc

1 第六章第六章 化学平衡常数化学平衡常数 本章总目标本章总目标 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 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 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 时 反应向逆向进行 QK 向正反应方向进行 时体系达到平衡状态 QK QK 第三节 标准平衡常数与的关系K rm G 1 掌握化学反应等温式 当体系处于平衡状态的时候ln rmrm GGRTQ QK ln rm GRTK 2 重点掌握运用公式进行热力学数据之间的计算 rmrmrm GHTS 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 2 A 25 B 2500 C 2 2 D 0 04 3 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 Kp1 2Br2 g 2H2S g 4HBr S2 g Kp2 H2 g Br2 g 2HBr g Kp3 则 Kp2等于 A Kp1 Kp3 B Kp3 2 Kp1 C 2Kp1 Kp3 D Kp3 Kp1 5 下列反应中 K 的值小于 Kp 值的是 无机化学例题与习题 吉 大版 A H2 g Cl2 g 2HCl g B 2H2 g S g 2H2S g C CaCO3 s CaO s CO2 g D C s O2 g CO2 g 6 N2 g 3H2 g 2NH3 g H 92 4KJ mol 1 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 1molH2 B 加入 NH3以增加总压力 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 的数值大于 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 101325Pa 时 下列反应 N2O4 g 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 27 B 0 05 C 0 20 D 0 17 9 在某温度下平衡 A B G F 的H 0 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 1 H2 g 1 2O2 g H2O g K1 2 N2 g O2 g 2NO g K2 3 2NH3 g 5 2O2 g 2NO g 3H2O l K3 4 N2 g 3H2 g 2NH3 K 3 A K1 K2 K3 B K1 K2 K3 C K1 K3 K2 D K13 K2 K3 11 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 H2O 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 100 B 3 13 10 2 C 3 13 D 1 13 298K 时 根据下列数据 判断哪个化合物分解放氧倾向最大 A N2 g O2 g 2NO2 g Kc 1 10 30 B H2 g O2 g H2O g Kc 1 1081 C 2CO2 g 2CO g O2 g Kc 1 10 92 D 2H2O2 l 2H2O l O2 g Kc 1 1037 14 某温度时 反应 H2 g Br2 g 2HBr g 的 Kc 4 10 2 则反应 HBr g 1 2H2 g 1 2Br2 g 的 Kc 为 A B C 4 10 2 D 2 10 2 2 104 1 2 104 1 15 合成氨反应 3H2 g N2 g 2NH3 g 在横压下进行时 若向体系中因入氩气 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 C B A B C B A D A B 17 在 Kp Kc RT n中 如果压力单位为 atm 浓度单位为 mol L 1 则 R 为 A 8 314J mol 1 K 1 B 1 987cal mol 1 K 1 C 82 06ml atm mol 1 K 1 D 0 08206L atm mol 1 K 1 18 可逆反应 2NO g N2 g O2 g rHm0 180KJ mol 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 4 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 N2浓度 NO 解力度增加 19 有可逆反应 C s H2O g CO g H2 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G 的值等于 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 25 时 若两个反应的平衡常数之比为 10 则两个反应的rGm 相差 KJ mol 1 无机化学例题与习题 吉大版 5 请填写下面的空格 对 Ea k K 的影响化学反应条件 的改变 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 PCl3和 Cl2 在 523K 时达到平衡 若 PCl5的分 压为 101 3kPa 1 大气压 此时 PCl5 g PCl3 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 mol 1 rS m 88 J mol 1 K 1 环戊烷的 正常沸点为 在 25 下的饱和蒸汽压为 kPa 无机化 5 学例题与习题 吉大版 8 在一密闭容器中 于 1000K 时进行反应 CO2 s H2 g CO g H2O g 平衡时测知 63 1atm 21 1atm PCO 63 1atm 31 6atm 在恒温 恒 2 CO P 2 H P 容下 如设法除去 CO2 使 CO2减少为 63 0atm 则反应重新平衡时 2 CO P Kc 9 在 100 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 的值为 无机化学例题与习题 吉大版 10 某温度下 反应 PCl5 g PCl3 g Cl2 g 的平衡常数 K 2 25 把一定量的 PCl5引入一真空瓶内 达平衡后 PCl5的分压为 2 533 10 4Pa 则 PCl3的分压是 Pa PCl5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 rG 之间的关系 m 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 6 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 SO2Cl2 g SO2 g Cl2 g 在 375K 时 平衡常数 K 2 4 以 7 6 克 SO2Cl2和 1 013 105Pa 的 Cl2作用于 1 0 dm 3的烧瓶中 试 计算平衡时 SO2Cl2 SO2和 Cl2的分压 无机化学例题与习题 吉大版 6 3 已知下列热力学数据 NO g NO2 g O2 g fH m KJ mol 1 90 4 33 9 0 S m KJ mol 1 K 1 0 210 0 240 0 205 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 2HI H2 I2 开始时有 1molHI 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 I2 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 PCl3和 Cl2 在 523K 时达到平衡 如 PCl3分 压为 1 10 5 Pa 此时 PCl5 PCl3 Cl2反应的 Kp 1 81 105 Pa 问原来装 入的 PCl3和 Cl2为多少摩尔 6 在 900K 和 1 013 105Pa 时 SO3部分离解为 SO2和 O2 SO3 g SO2 g O2 g 2 1 若平衡混合物的密度为 0 925g dm 3 求 SO3的离解度 无机化学例题 与习题 吉大版 7 1000K 时 2SO2 g O2 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 00 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rHm 是多少 9 在 308K 和总压 1 013 105Pa N2O4有 27 2 分解为 NO2 1 计算 N2O4 g 2 NO2 g 反应的 K 2 计算 308K 时总压为 2 026 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 PCl5 g 在 523K 达分解平衡 PCl5 PCl3 g Cl2 g 平衡浓度 PCl5 1 mol dm PCl3 Cl2 0 204 mol dm 3 3 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 参考答案 一 选择题 7 1 C 2 A 3 A 4 B 5 C 6 D 7 D 8 D 9 D 10 D 11 D 12 B 13 D 14 B 15 A 16 C 17 D 18 A 19 D 20 B 二 填空题 1 不变 rH m Ea 正 Ea 逆 至于始终态有关 2 0 3 而变 不随 4 5 7 5 对 Ea k K 的影响化学反应条件 的改变 活化能 Ea速率常数 k平衡常数 K 恒压 恒浓度下升 高温度 基本不变增加改变 恒温 恒压 恒浓度 下加催化剂 降低增加不变 6 解 PCl3和 Cl2的摩尔数分别为 PCl3 Cl2PCl5 起始物质的量 amol a 0 变化量 x x x 平衡时 a x a x x Pa m KmolKJx 5 33 11 10013 1 105 523314 8 x 0 116 RTxa x K K p p 1 5405 0 85 1 11 2 a 0 123mol 7 53 1 37 3 8 解 KC Kp 2 1 21 1 63 6 31 2 84 CO2 s H2 g CO g H2O g 63 1 22 1 84 2 31 6 x 43 3 63 10 4 2 3 43 63 4 10 x x 7 58atm 9 6 43 10 7 60 104 75 三 问答题 8 1 答 2 答 3 答 4 答 rG rG RTlnQ m m rG RTln K m 当 Q K 时 rG 0 正反应自发进行 m 当 Q K 时 rG 0 反应达到平衡 以可逆方式进行 m 当 Q K 时 rG 0 逆反应自发进行 m 9 5 答 rG rG RTlnQ m m rG 0 rG RTlnk m m 四 计算题 1 解 1 H2O CO H2 CO2 a x b x x x x2 2 6 a x 2 0 617 a x 所以 CO 的平衡转化率是 61 7 2 H2O CO H2 CO2 n 3n 0 0 n x 3n x x x 2 6 0 865 3 2 xnxn x n x 所以 CO 的平衡转化率是 86 5 2 解 K K P p n P 1 RT 22cL so 135 6 7 得出 P 6 8 104Pa P 8 8 104Pa P 1 90 105Pa 22cL so 2 SO 2 Cl 3 解 1 rH 2 33 9 2 90 4 113 0 KJ mol 1 rS 2 240 0 2 210 0 205 0 145 0 J mol 1 K 1 rG rH TrS 113 0 298 145 0 10 3 69 8 KJ mol 1 0 反应能自发进行 2 1000K 时 rGm rHm TrSm 113 0 145 0 10 3 1000 32 0 KJ mol 1 lgKp rGm 2 303RT 1 67 Kp 0 021 10 4 解 2HI H2 I2 起始 1 0 0 转化 0 244 0 122 0 122 x 0 37mol 无机化学例题与习题 吉大版 2 2 756 0 122 0 92 0 05 0 05 0 x 5 解 PCl5 PCl3 Cl2 已知 Kp 1 81 105 Pa PPCl3 PCl2 Kp PPCl3PCl2 PPCl5 PPCl3 2 1 105 1 81 105 PPCl3 PCl2 1 81 105 105 1 2 1 35 105 Pa PV nRT nPCl5 PPCl5 V RT 1 105 5 8314 523 0 115 mol n PCl3 PPCl3 V RT 1 35 105 5 8314 523 0 155 mol 原装入摩尔数为 0