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高中化學(xué)方程式配平招生

　　化學(xué)平衡常數(shù)與化學(xué)平衡及其影響因素的關(guān)系是高考命題的趨勢(shì)之一�；瘜W(xué)平衡常數(shù)的引入，對(duì)判斷化學(xué)平衡移動(dòng)方向帶來(lái)了科學(xué)的依據(jù)。平衡常數(shù)是表征反應(yīng)限度的一個(gè)確定的定量關(guān)系，是反應(yīng)限度的最根本的表現(xiàn)。平衡常數(shù)的使用，從定量的角度解決了平衡的移動(dòng)。

高中化學(xué)方程式配平招生

　　一、化學(xué)平衡常數(shù)

　　在一定溫度下，可逆反應(yīng)無(wú)論從正反應(yīng)開(kāi)始還是從逆反應(yīng)開(kāi)始，無(wú)論反應(yīng)混合物的起始濃度是多少，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，正反應(yīng)速率等于逆反應(yīng)速率，反應(yīng)混合物中各組成成分的含量保持不變，即各物質(zhì)的濃度保持不變。生成物濃度的冪次方乘積與反應(yīng)物濃度的冪次方乘積之比是常數(shù)，這個(gè)常數(shù)叫化學(xué)平衡常數(shù)，用K表示。

　　化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算公式為：

　　對(duì)于可逆反應(yīng)：mA（g）＋nB（g）pC（g）＋qD（g）

　　二、化學(xué)平衡常數(shù)意義

　　1、化學(xué)平衡常數(shù)K表示可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度。

　�。�1）化學(xué)平衡常數(shù)K只針對(duì)達(dá)到平衡狀態(tài)的可逆反應(yīng)適用，非平衡狀態(tài)不適用。

　�。�2）化學(xué)平衡常數(shù)K的表達(dá)式與可逆反應(yīng)的方程式書(shū)寫(xiě)形式有關(guān)。對(duì)于同一可逆反應(yīng)，正反應(yīng)的平衡常數(shù)等于逆反應(yīng)的平衡常數(shù)的倒數(shù)，即：K正＝1/K逆。

　�。�3）K值越大，表示反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率或產(chǎn)率也越大。

　�。�4）K值不隨濃度或壓強(qiáng)的改變而改變，但隨著溫度的改變而改變。

　　（5）一般情況下，對(duì)于正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)的可逆反應(yīng)，升高溫度，K值增大；而對(duì)于正反應(yīng)為放熱反應(yīng)的可逆反應(yīng)，升高溫度，K值減少。

　　2、由于固體濃度為一常數(shù)，所以在平衡常數(shù)表達(dá)式中不再寫(xiě)出。

　　3、由于水的物質(zhì)的量濃度為一常數(shù)（55.6 mol·L－1），因平衡常數(shù)已歸并，書(shū)寫(xiě)時(shí)不必寫(xiě)出。

　　三、平衡常數(shù)與平衡移動(dòng)的關(guān)系

　　1、平衡常數(shù)是反應(yīng)進(jìn)行程度的標(biāo)志

　　一般認(rèn)為K＞105反應(yīng)較完全，K＜105反應(yīng)很難進(jìn)行。平衡常數(shù)的數(shù)值大小可以判斷反應(yīng)進(jìn)行的程度，估計(jì)反應(yīng)的可能性。因?yàn)槠胶鉅顟B(tài)是反應(yīng)進(jìn)行的最大限度。如：

　　N2(g)+O2(g)2NO(g)K=1×10-30(298K)

　　這意味著298K時(shí)，N2和O2基本上沒(méi)有進(jìn)行反應(yīng)，反之NO分解的逆反應(yīng)在該溫度下將幾乎完全進(jìn)行，平衡時(shí)NO實(shí)際上全部分解為N2和O2。

　　另外還有兩點(diǎn)必須指出：

　　（1）平衡常數(shù)數(shù)值的大小，只能大致告訴我們一個(gè)可逆反應(yīng)的正向反應(yīng)所進(jìn)行的最大程度，并不能預(yù)示反應(yīng)達(dá)到平衡所需要的時(shí)間。如：

　　2SO2(g)+O2===2SO3(g)298K時(shí)k很大，但由于速度太慢，常溫時(shí)，幾乎不發(fā)生反應(yīng)。

　�。�2）平衡常數(shù)數(shù)值極小的反應(yīng)，說(shuō)明正反應(yīng)在該條件下不可能進(jìn)行，如:N2+O22NO

　　K=10-30(298K)所以常溫下用此反應(yīng)固定氮?dú)馐遣豢赡艿摹?/p>

　　2、平衡常數(shù)表達(dá)式表明在一定溫度條件下達(dá)成平衡的條件。

　　一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是否達(dá)到平衡狀態(tài)，它的標(biāo)志就是各物質(zhì)的濃度將不隨時(shí)間改變，而且產(chǎn)物濃度系數(shù)次方的乘積與反應(yīng)物濃度系數(shù)次方的乘積之比是一個(gè)常數(shù)。如:

　　對(duì)任意一個(gè)可逆反應(yīng)：mA+nBpC+qD,其平衡濃度的比值,總是符合下列關(guān)系

　�。ㄊ且粋€(gè)定值，稱(chēng)為化學(xué)平衡常數(shù)。）

　　若用Qc表示任意狀態(tài)下，可逆反應(yīng)中產(chǎn)物的濃度以其化學(xué)計(jì)量系數(shù)為指數(shù)的乘積與反應(yīng)物的`濃度以其化學(xué)計(jì)量系數(shù)為指數(shù)的乘積之比，則這個(gè)比值稱(chēng)為濃度商。將濃度商和平衡常數(shù)作比較可得可逆反應(yīng)所處的狀態(tài)。

　　即Qc=Kc體系處于化學(xué)平衡

　　Qc＜Kc反應(yīng)正向進(jìn)行

　　Qc＞Kc反應(yīng)逆向進(jìn)行

　　可見(jiàn)只要知道一定溫度下，某一反應(yīng)的平衡常數(shù)，并且知道反應(yīng)物及產(chǎn)物的濃度，就能判斷該反應(yīng)是平衡狀態(tài)還是向某一方向進(jìn)行。

　　【考點(diǎn)再現(xiàn)】

　　一、考查化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式的書(shū)寫(xiě)

　　在一定溫度下，當(dāng)一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，體系內(nèi)所有反應(yīng)物和生成物的濃度保持不變，所以生成物濃度冪（以其化學(xué)計(jì)量數(shù)為冪）之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值就是一個(gè)常數(shù)，叫做該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)平衡常數(shù)，用符號(hào)K表示。

　　1．由于固體或純液體的濃度是一常數(shù)，如果有固體或純液體參加或生成，則表達(dá)式中不能出現(xiàn)固體或純液體；稀溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，如有水參加反應(yīng)，由于水的濃度是常數(shù)而不必出現(xiàn)在表達(dá)式中；非水溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，若有水參加或生成，則應(yīng)出現(xiàn)在表達(dá)式中。例如：

　　2．表達(dá)式與化學(xué)計(jì)量數(shù)一一對(duì)應(yīng)，方程式中化學(xué)計(jì)量數(shù)不同，表達(dá)式就不同；可逆反應(yīng)中，正反應(yīng)的表達(dá)式與逆反應(yīng)的表達(dá)式互為倒數(shù)。例如：

　　二、考查化學(xué)平衡常數(shù)的意義

　　1．在一定條件下，某可逆反應(yīng)的K值越大，說(shuō)明平衡體系中生成物所占的比例越大，它的正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大，即該反應(yīng)進(jìn)行得越完全，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率越大；反之，就越不完全，轉(zhuǎn)化率就越小。

　　2．當(dāng)K>105或K<10－5時(shí)，該反應(yīng)就基本進(jìn)行完全，一般當(dāng)成非可逆反應(yīng)；而K在10－5～105之間的反應(yīng)被認(rèn)為是典型的可逆反應(yīng)。

　　3．K值大小只能預(yù)示某可逆反應(yīng)向某方向進(jìn)行的最大限度，但不能預(yù)示反應(yīng)達(dá)到平衡所需要的時(shí)間。

　　三、考查化學(xué)平衡常數(shù)的影響因素

　　1．平衡常數(shù)K只受溫度影響，既與任何一種反應(yīng)物或生成物的濃度變化無(wú)關(guān)，也與壓強(qiáng)的改變無(wú)關(guān)；由于催化劑同等程度地改變正逆反應(yīng)速率，故平衡常數(shù)不受催化劑影響。

　　2．任何可逆反應(yīng)，當(dāng)溫度保持不變，改變影響化學(xué)平衡的其它條件時(shí)，即使平衡發(fā)生移動(dòng)，K值不變。

　　3．其它條件不變時(shí)，若正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，由于升高（或降低）溫度時(shí)平衡向正（或逆）反應(yīng)方向移動(dòng)，K增大（或減�。�；若正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，由于升高（或降低）溫度時(shí)平衡向逆（或正）反應(yīng)方向移動(dòng)，K減小（或增加）；所以溫度升高時(shí)平衡常數(shù)可能增大，也可能減小，但不會(huì)不變。

　　四、考查化學(xué)平衡常數(shù)的簡(jiǎn)單計(jì)算

　　例1．已知在800K時(shí)，反應(yīng)：CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g），若起始濃度c（CO）=2mol/L，c（H2O）=3mol/L，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，CO轉(zhuǎn)化成CO2的轉(zhuǎn)化率為60%。若將H2O的起始濃度加大為6mol/L，試求CO轉(zhuǎn)化為CO2的轉(zhuǎn)化率。

　　解析：本題考查平衡常數(shù)表達(dá)式、有關(guān)計(jì)算及應(yīng)用。

　　先由第一次平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率可求平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度：c（CO）=0.8mol/L，c（H2O）

　　例2、現(xiàn)有反應(yīng)：CO（氣）＋H2O（氣）CO2（氣）＋H2（氣）放熱反應(yīng)；在850℃時(shí)，K＝1。

　　（1）若升高溫度到950℃時(shí)，達(dá)到平衡時(shí)K__ ___l（填“大于”、“小于”、或“等于”）

　�。�2）850℃時(shí)，若向一容積可變的密閉容器中同時(shí)充入1.0molCO，3.0molH2O，1.0molCO2和xmolH2，則：當(dāng)x＝5.0時(shí)，上述反應(yīng)向___________________（填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”）方向進(jìn)行。若要使上述反應(yīng)開(kāi)始時(shí)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，則x應(yīng)滿(mǎn)足的條件是________ __________。

　　解析：化學(xué)平衡常數(shù)不隨濃度或壓強(qiáng)的改變而改變，只隨溫度的改變而改變。

　�。�1）對(duì)于CO（氣）＋H2O（氣）CO2（氣）＋H2（氣），正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，生成物的濃度減小，反應(yīng)物的濃度增大，根據(jù)平衡常數(shù)的計(jì)算公式可知，K變小，即小于1。

　�。�2）

　　在一容積可變的密閉容器中同時(shí)充入1.0molCO，3.0molH2O，1.0molCO2和xmolH2，當(dāng)x＝5.0時(shí)，則有：K＝5×1/3×1＞1，此時(shí)生成的濃度偏大，而在同一溫度下平衡常數(shù)保持不變，則必然隨著反應(yīng)的進(jìn)行，生成物的濃度降低，平衡逆向移動(dòng)。

　　若要使平衡正向移動(dòng)，則有：K＝x×1/3×1＜1，即x＜3時(shí)，可使平衡正向移動(dòng)。

　　測(cè)得吸入肺部的空氣中CO和O2的濃度分別為10－6mol·L－1和10－2mol·L－1，并已知37℃時(shí)上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝220，那么，此時(shí)Hb·CO的濃度是Hb·O2的濃度的多少倍？

　　解析：根據(jù)平衡常數(shù)的概念和計(jì)算公式：

　　生成物濃度的冪次方乘積與反應(yīng)物濃度的冪次方乘積之比是常數(shù)，可得：

　　又因?yàn)椋悍尾康目諝釩O和O2的濃度分別為10－6mol·L－1和10－2mol·L－1，則：

　　則有：＝2.2%

　　答案：Hb·CO的濃度是Hb·O2的濃度的0.022倍

　　例4.在合成氨過(guò)程中，進(jìn)入合成塔的氮?dú)夂蜌錃獾捏w積比為1：3，壓強(qiáng)為160atm，從合成塔出來(lái)的混合氣體中氨的體積分?jǐn)?shù)為25%。求：

　�。�1）從合成塔出來(lái)的氣體中氮?dú)夂蜌錃獾捏w積比是多少？

　�。�2）從合成塔出來(lái)的氣體的壓強(qiáng)是多少？

　　解析：同溫同壓下，任何氣體的體積比等于物質(zhì)的量之比，則根據(jù)平衡常數(shù)的計(jì)算公式：

　　從合成塔出來(lái)的氣體的壓強(qiáng)是128atm。

　　例5.在一定溫度下，將100mL氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w充入密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)維持溫度不變，測(cè)得混合氣體的密度是反應(yīng)前的1.25倍，平均分子量為15.5，則達(dá)到平衡時(shí)氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率為多少？

　　解析：在同溫同壓下，反應(yīng)前后的氣體的總質(zhì)量保持不變，則混合氣體的密度與體積成反比。設(shè)混合氣體中氮?dú)獾捏w積為a，則氫氣的體積為：100－a，則有：

　　N2＋3H2 2NH3

　　起始（L）a 100－a 0

　　轉(zhuǎn)化（L）x 3x 2x

　　平衡（L）a－x 100－a－3x 2x

　　則有：ρ前/ρ后＝V前/V后；100/（100－2x）＝1.25，x＝10mL。

　　又同溫同壓下，氣體的體積比等于物質(zhì)的量之比，則有：

　　混合氣體的相對(duì)分子質(zhì)量等于混合氣體的總質(zhì)量與混合氣體的總物質(zhì)的量之比，則有：混合氣體的總質(zhì)量＝28a＋2（100－a），

　　則有：［28a＋2（100－a）］/100－2x＝15.5，可得：

　　a＝40 mL

　　則：氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率為：10/40＝25%

　　答案：氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率為25%