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平衡常数在解题中的妙用
来源查字典化学网| 2015-02-13 发表| 学习园地分类:化学知识点

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化学平衡是反应原理中非常重要的知识之一,而平衡常数则是解决这一类平衡问题的重要手段和方法,如果平衡常数运用得当,往往可以起到事半功倍的效果。现从以下几个方面来介绍平衡常数在解题中的妙用。

1. 判断反应进行的程度

K值越大,正反应进行的程度越大,反应物的转换率越高;K值越下,正反应进行的程度越下,逆反应进行的程度越大,反应物的转换率越低。

例1:(原创题)下列数据是一些反应的平衡常数,请判断:表示反应进行得最接近完全的常数是( )

A.K=3×103 B.K=2×10-10

C.K=3×105 D.K=2×1010

解析:K值越大,正反应进行的越完全。一般认为K>105时,即反应基本完成。故选D。

2. 判断反应的热效应

K值的大小与浓度、压强和是否使用催化剂无关,只与温度这一外界条件有关,温度发生变化时平衡常数也会发生改变。温度越高,K值越大,则正反应为吸热反应;温度越高,K值越小,则正反应为放热反应。

例2:(08年山东理综;有改动)高温下,某反应达到平衡,平衡常数

。恒容时,温度升高,K值变大。下列说法正确的是( )

 

A.该反应的焓变为正值

B.恒温恒容下,增大压强,H2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CO+H2OCO2+H2

 

解析:温度升高,K值变大,说明平衡向正反应移动,则正反应为吸热反应,故该反应的焓变为正值,A正确;恒温恒容下,增大压强,H2浓度应该增大或不变,故B错;升高温度,正逆反应速率都会增大,故C错;由平衡常数的表达式可得,该反应化学方程式应为CO2+H2CO+H2O,故D错。答案选A。

例3:

1.(09年江苏化学;有改动)I2在KI溶液中存在下列平衡:I2(aq)+I-(aq)I3-(aq)

;某I2、、KI混合溶液中,I3-的物质的量浓度c(I3-)与温度T的关系如图所示(曲线上任何一点都表示平衡状态)。下列说法正确的是( )

 

A.反应 I2(aq)+I-(aq)I3-(aq)的△H>0

B.若温度为T1、T2,反应的平衡常数分别为K1、K2则K1>K2

C.若反应进行到状态D时,平衡正移。

D.状态A与状态B相比,状态A的c(I2)大

解析:随着温度的不断升高,c(I3-)逐渐的减小,说明反应向逆方向移动,所以逆反应是吸热反应,正反应是放热反应,所以△H<0,故A项错;由A知△H<0,所以温度越高,K值越小,因T2>T1,故K1>K2, B项错;C项,从图中可以看出D点并没有达到平衡状态,所以它要向A点移动,这时c(I3-)在增加,所以平衡正移,C项正确;D项,从状态B到状态A,c(I3-)在增加,平衡正向移动,那么c(I2)就在减小,所以状态A的c(I2)小,D项错误;答案选C。

3. 判断反应进行的方向

勒夏特列原理定义中减弱一词的含义较难理解,教学中使用平衡常数通过计算,定量进行比较,可以较好的突破平衡移动方向的判断难点。所以,平衡常数是将化学平衡移动原理定性的判定转化为定量的计算,从而使判断平衡移动更为准确。甚至用勒夏特列原理无法解释的问题,用平衡常数也可以快速的解决。

对于可逆反应:mA(g)+ nB(g)pC(g)+ qD(g),在一定的温度下的任意时刻,反应物的浓度和生成物的浓度有如下关系:

叫该反应的浓度商。=K ,反应处于平衡状态

>K ,反应向逆反应方向进行

 

例4:(原创题)在一定温度条件下,对于以达到平衡的反应:

FeCl3 +3KSCN3KCl+Fe(SCN)3 ,在此溶液中作如下处理,平衡左移的是:()

A.加入少量氯化钾固体

B.加入少量氯化铁固体

C.减少Fe(SCN)3的浓度

D.加水稀释

解析:该反应的本质是:Fe3+ +3SCN-Fe(SCN)3,任意时刻的浓度商:

;KCl没有参加反应,所以改变KCl的量不会影响到平衡的移动,故A错误;加入少量氯化铁固体或减少Fe(SCN)3的浓度,都会使减小,使

均减小,但分母减小的更快,使>K,平衡向左移动,故D正确;答案选D。

4 .计算转换率

利用温度不变时,平衡常数不变列方程求解。

例5:(08年宁夏理综)已知可逆

反应:M(g)+N(g)P(g)+Q(g),△H>0

请回答下列问题:

(1)在某温度下,反应物的起始浓度分别为:c(M)= 1 mol·L-1,c(N)=2.4 mol·L-1,达到平衡后,M的转化率为60%,此时N的转化率为 ;

(2)若反应温度升高,M的转化率

(填“增大”“减小”或“不变”;)

(3)若反应温度不变,反应物的起始浓度分别为:c(M)= 1 mol·L-1,

c(N)=a mol·L-1;达到平衡后,c(P)=2 mol·L-1,a= ;

(4)若反应温度不变,反应物的起始浓度为:c(M) = c(N)= b mol·L-1,达到平衡后,M的转化率为 。

解析:(1)M转化的物质的量为0.6 mol·L-1,则N反应的量也是0.6 mol·L-1,所以N的转化率为:×100%=25%。

( 由于该反应的正反应为吸热反应,所以升高温度,化学平衡正向移动,M的转化率增大。

( M(g)+N(g)P(g)+Q(g)

起始Ⅰ:1 2.4 0 0

平衡Ⅰ:0.4 1.8 0.6 0.6

起始Ⅱ:4 a 0 0

平衡Ⅱ:2 a-2 2 2

平衡Ⅰ和平衡Ⅱ温度相同,则K值相同,

故:

 

(4) M(g)+N(g)P(g)+Q(g)

 

起始: b b 0 0

改变: x x x x

平衡: (b-x) (b-x) x x

温度不变,K值相同,故:

 

 

点评:通过以上几个案例的分析,化学平衡常数在无机化学的解题中占有非常重要的位置;其用途之广,概括起来,无非是直接应用和综合应用两个方面。通过平衡常数可以直接判断一个反应进行的程度;也可以间接的通过平衡常数来判定反应的热效应和反应进行的方向;通过平衡常数也可以很好的解释浓度、压强和催化剂对平衡的影响;当然,平衡常数还可以应用于各种计算,求某些特定物质的转换率和浓度。

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