化学平衡常数分析_平衡常数论文

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化学平衡常数是课改后新增加的考点,随着课改地区的扩大和课改的不断深入,化学平衡常数也必将成为高考化学的命题热点。现依据近几年高考试题,对化学平衡常数这一考点进行归纳小结,理清考什么,怎样考的问题,以利于高考复习。

一、化学平衡常数的含义和表达式

可逆反应发生以后,随着反应物、生成物浓度的变化,正反应速率逐渐减慢,逆反应速率逐渐加快,必然导致正逆反应速率相等,反应混合物中各组分浓度不再随时间改变的化学平衡状态,反应物不可能完全变成生成物,反应只能进行到一定程度。可逆反应达到平衡时,生成物浓度(连同其化学计量数的方次)的乘积与反应物浓度(连同其化学计量数的方次)的乘积之比为一个常数,称为化学平衡常数。以反应为例,K值的大小是可逆反应完成程度的标志,K值越大,平衡混合物中生成物的浓度越大,剩余反应物的浓度越小,即反应转化率越大,反应进行的程度越高。不同反应的K值不同,其大小取决于反应物的本性,同一反应的K值随温度的改变而变化,但不受浓度变化的影响。

例1 (2006年上海)化学平衡常数K表示可逆反应的进行程度,K值越大,表示__,K值大小与温度的关系是:温度升高,K值__(填“一定增大”“一定减小”或“可能增大也可能减小”)。

解析 由前面的分析可知,平衡常数K是可逆反应进行程度的量度,K值越大,表示可逆反应进行的程度越大。K值与温度的关系可由温度对化学平衡移动的影响进行分析,如果是吸热反应,升高温度平衡正向移动,转化率增大,K值增大,但如果是放热的,则升高温度平衡逆向移动,转化率减小,K值减小。因此,K值大小与温度的关系是:温度升高,K值可能增大,也可能减小。

例2 (2004年上海)在一定条件,二氧化硫和氧气发生如下反应:

(1)写出该反应的化学平衡常数表达式K=__;

(2)降低温度,该反应K值__,二氧化硫转化率__,化学反应速率__(以上均填增大、减小或平变。

解析 (1)根据平衡常数表达的涵义可知

(2)已知△H<0,反应放热,所以降低温度该反应的K值增大,的转化率增大,但反应速率减小,因此在生产中,温度条件的选择要兼顾温度对平衡和速率的影响。

例3 (2009年上海)铁和铝是两种重要的金属,它们的单质及化合物有着各自的性质。(1)在一定温度下,氧化铁可以与一氧化碳发生下列反应:

①该反应的平衡常数表达式为K=__;

解析 如果有固体或纯液体参加反应或生成,它们的浓度可视为常数,不必写入平衡常数表达式中。故

例4 (2009年山东)高温下,某反应达平衡,平衡常数,恒容时,温度升高,浓度减小,下列说法正确的是

A.该反应的焓变为正值

B.恒温恒容时,增大压强,浓度一定减小

C.升高温度,逆反应速率减小

D.该反应的化学方程式为

解析 此例与上题相反,是由平衡常数K书写化学方程式,由K的表达式可知CO和是生成物,化学方程式为,故选项D错误。升温时,浓度减小,平衡正移,该反应为吸热反应,△H>0,故A正确。又因反应前后体积不变,故平衡不受压强影响;升高温度,无论正、逆反应速率都是增大的,所以B、C都不对,本题正确答案为A。

二、化学平衡常数的应用

化学平衡常数是可逆反应进行程度的量度,化学平衡常数的变化表示反应程度的改变,也就是平衡发生移动,转化率随之发生变化,所以可以根据 K、T、△H和转化率α等物理量的相互关系做出某些判断。

例6 (2009年天津)人体血液内的血红蛋白 (Hb)易与结合生成。因此具有输氧能力, CO吸入肺中发生反应:

37℃时,该反应的平衡常数K=220。HbCO的浓度达到浓度的0.02倍,会使人智力受损。据此,下列结论错误的是

A.CO与反应的平衡常数

B.人体吸入的CO越多,与血红蛋白结合的越少

C.当吸入的CO与浓度之比大于或等于 0.02时,人的智力才会受损

D.把CO中毒的病人放入高压氧舱中解毒,其原理是使上述平衡向左移动

解析 由题意,37℃时反应的平衡常数

当人体吸入CO较多时,上述平衡正向移动,血红蛋白结合的减少,A、B两项都正确。把中毒病人送入高压氧舱,增大氧气浓度,平衡左移,释放出 CO,使血红蛋白恢复结合氧气的能力,D项也正确。最后分析选项C,已知HbCO的浓度达到浓度的0.02倍时,会使人的智力受损,代入

可知选项C错误,本题答案C。

三、化学平衡常数的计算

化学平衡常数是平衡浓度的比值,但试题一般都只给出起始浓度,所以有关计算基本上都通过“平衡三段式”的模式。

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