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AP化学:平衡常数和反应商

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例子问题

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问题51:反应与平衡

这个反应的正确平衡表达式是什么?

$2ZnO (s) + 2F_{2} (g) \rightarrow 2ZnF_{2} (s)+ O_{2} (g)$

可能的答案:

$K_{eq} = \frac{[O_{2}]}{[F_{2}]^{2}}$

$K_{eq}=\frac{[O_2]*2[ZnF_2]}{2[ZnO]*2[F_2]}$

$K_{eq} = \frac{[O_{2}][ZnF_{2}]^{2}}{[ZnO]^{2}[F_{2}]^{2}}$

$K_{eq} = \frac{[O_{2}]}{[F_{2}]}$

$K_{eq} = \frac{[O_{2}][ZnF_{2}]}{[ZnO][F_{2}]}$

正确答案:

$K_{eq} = \frac{[O_{2}]}{[F_{2}]^{2}}$

解释：

固体不包括在任何平衡表达式中。平衡表达式将只包含水溶液和气体。此外，平衡化学方程的系数对应于平衡表达式中的指数，而不是系数。

$2ZnO (s) + 2F_{2} (g) \rightarrow 2ZnF_{2} (s)+ O_{2} (g)$

对于这个反应，唯一相关的产物是氧气，唯一相关的反应物是氟气体。

$K_{eq} = \frac{[O_{2}]}{[F_{2}]^{2}}$

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问题57:反应与平衡

考虑下面的平衡反应。

$\small BaSO_{4}_{(s)} \rightleftharpoons Ba^{2+}_{(aq)} + SO_{4}^{2-}_{(aq)}$

写出这个反应的平衡常数表达式。

可能的答案:

$\small K = \frac{[BaSO_{4}]}{[Ba^{2+}][SO_{4}^{2-}]}$

$\small K = [Ba^{2+}][SO_{4}^{2-}]$

$\small K = \frac{[Ba^{2+}][SO_{4}^{2-}]}{[BaSO_{4}]}$

$\small K = [BaSO_{4}]$

正确答案:

$\small K = [Ba^{2+}][SO_{4}^{2-}]$

解释：

要记住的关键一点是，平衡常数表达式只包括水溶液或气相的化合物。纯固体和纯液体从表达式中省略。因此，固体硫酸钡将不包括在表达式中。

平衡常数是由生成物的浓度除以反应物的浓度求得的，每个反应物都取其系数的幂。

$aA+bB\rightleftharpoons cC+dD$

$K_{eq}=\frac{[C]^c[D]^d}{[A]^a[B]^b}$

在我们的反应中，唯一的反应物是纯固体，所以表达式中只使用生成物。

$\small BaSO_{4}_{(s)} \rightleftharpoons Ba^{2+}_{(aq)} + SO_{4}^{2-}_{(aq)}$

$K_{eq}=[Ba^{2+}][SO_4^{2-}]$

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问题11:平衡常数和反应商

考虑以下(任意的)反应:

$A_2O_{4\hspace{1 mm}(aq)}\左右箭头_2o_ {2\hspace{1 mm}(aq)}$

在平衡时, $(A_2O_4) = 0.25 \水平间距}{1毫米$ 和 $(AO_2) = 0.04 \水平间距}{1毫米$ 。

平衡常数的值是多少， $K_ {eq}$ ？

可能的答案:

$1.6*10^{-1}$

$156.25$

$5.8*10^{-2}$

$6.4*10^{-3}$

$3.8*10^{-4}$

正确答案:

$6.4*10^{-3}$

解释：

首先，考虑任意反应的平衡常数公式:

$aA+bB \左右叉cC+dD$

$K_ {eq} = \压裂{[C] C [D] ^ ^ D}{[一]^ ^ [B] B}$

该反应的平衡常数公式为:

$K_ {eq} = \压裂{[AO_2] ^ 2} {[A_2O_4]} = \压裂{[0.04]^ 2}{[0.25]}= 6.4 \ times10 ^ {3}$

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问题11:平衡常数和反应商

当反应商(Q)等于平衡常数(K)时，下列哪项是正确的?

可能的答案:

自由能的变化小于零。

自由能的变化量= 0。

自由能的变化大于零。

反应完全停止。

正确答案:

自由能的变化量= 0。

解释：

当Q = K时，反应达到平衡，处于动态平衡状态，正反反应以相同的速率发生。因为没有净浓度变化，所以自由能为零。

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问题12:平衡常数和反应商

如果某个反应的G等于-4955 J/mol，那么这个反应的平衡常数(Keq)是多少?

可能的答案:

5.9

7.4

80.9

One hundred.

55.6

正确答案:

7.4

解释：

给定方程G = -RTln(Keq)，代入变量的正确值将使我们得到正确的答案。利用e = 2.7, R = 8.314 J/molK, T= 298 K, G = -4955 J，我们可以计算出K = 7.4。

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问题63:反应与平衡

如果金属铯在与室温水接触时自燃，那么在298k时反应的平衡常数下列哪一项是正确的?

可能的答案:

K < 1

信息不足

K = 1

以上都是

K > 1

正确答案:K > 1

解释：

当K大于1时，有利于生成物，反应自发进行。这种反应肯定是正确的，因为当金属与水接触时，反应是自发发生的。

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问题2:平衡常数的帮助

对于下面的反应，正确的平衡表达式是什么?

$Mg (s) + 2HCl (aq) \rightarrow MgCl_{2} (aq) + H_{2} (g)$

可能的答案:

$K_{eq} = \frac{[MgCl_{2}][H_{2}]}{2[HCl]}$

$K_{eq} = \frac{[MgCl_{2}][H_{2}]}{[HCl]^{2}}$

$K_{eq} = \frac{[MgCl_{2}][H_{2}]}{[Mg][HCl]^{2}}$

$K_{eq} = \frac{[MgCl_{2}]}{[HCl]^{2}}$

$K_{eq} = \frac{HCl]^{2}}{[MgCl_{2}][H_{2}]}$

正确答案:

$K_{eq} = \frac{[MgCl_{2}][H_{2}]}{[HCl]^{2}}$

解释：

对于任何平衡表达式，固体和液体被排除在外，因为它们的浓度在反应过程中被认为是恒定的。平衡表达式定义为生成物浓度除以反应物浓度之比。每一种反应物或生成物在已配平的化学方程式中被提至其相应系数的幂。

用一个任意的例子:

$aA+bB\rightleftharpoons cC+dD;\ K_{eq}=\frac{[C]^c[D]^d}{[A]^a[B]^b}$

把这个和我们的问题比较一下。记得排除固体镁!

$Mg (s) + 2HCl (aq) \rightarrow MgCl_{2} (aq) + H_{2} (g)$

$K_{eq}=\frac{[MgCl_2][H_2]}{[HCl]^2}$

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问题10:平衡

求出以下不平衡反应的平衡常数方程:

$Ba(OH)_2_{(aq)} + FeCl_2_{(aq)} \rightleftharpoons Ba^{2+}_{(aq)} + Cl^-_{(aq)} + Fe(OH)_{2(s)}$

可能的答案:

$K_{eq} = \frac{[Ba^{2+}][Cl^-]^2}{[Ba(OH)_2][FeCl_2]}$

$K_{eq} = \frac{[Ba(OH)_2][FeCl_2]}{[Ba^{2+}][Cl^-]}$

$K_{eq} = \frac{[Ba^{2+}][Cl^-]}{[Ba(OH)_2][FeCl_2]}$

$K_{eq} = \frac{[Ba^{2+}][Cl^-]^2[Fe(OH)_2)]}{[Ba(OH)_2][FeCl_2]}$

$K_{eq} = \frac{[Ba(OH)_2][FeCl_2]}{[Ba^{2+}][Cl^-]^2}$

正确答案:

$K_{eq} = \frac{[Ba^{2+}][Cl^-]^2}{[Ba(OH)_2][FeCl_2]}$

解释：

平衡常数， $K_{eq}$ 是生成物的浓度与它们的系数之比，除以反应物的浓度与它们的系数之比。为了找到它的值，我们首先需要平衡方程，然后只考虑实际有浓度的生成物和反应物(即水和气态物质)。液体和固体可以从计算中省略。

$Ba(OH)_2_{(aq)} + Fe{\color{Red} Cl_2}_{(aq)} \rightleftharpoons Ba^{2+}_{(aq)} + {\color{Red} Cl^-}_{(aq)} + Fe(OH)_{2(s)}$

我们注意到氯在右边只出现一次，所以我们加一个2系数来平衡这个方程:

$Ba(OH)_2_{(aq)} + FeCl_2_{(aq)} \rightleftharpoons Ba^{2+}_{(aq)} + 2Cl^-_{(aq)} + Fe(OH)_{2(s)}$

自 Fe(OH)_2 固体(大多数氢氧化物会沉淀，除非它们与碱金属、钡或钙配对)会吗不被包括在平衡常数计算中。

氯离子浓度上升到2次方因为我们加了2系数。所以，把生成物(右边是固体以外的物质)放在上面，反应物(左边是物质)放在下面，我们得到:

$K_{eq} = \frac{[Ba^{2+}][Cl^-]^2}{[Ba(OH)_2][FeCl_2]}$

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问题14:平衡常数和反应商

考虑一下以下的一般反应:

$AB_{2(aq)} \rightleftharpoons A_{(aq)}+ 2B_{(aq)}$

$K_{eq} = 3.5 * 10^{-5}$

如果平衡浓度 AB_2 是1M，平衡浓度是多少？

可能的答案:

$2.1 * 10^{-2}M$

$5.9 * 10^{-3} M$

$2.6 * 10^{-2}M$

$3.0 * 10^{-3}M$

$3.5 * 10^{-5} M$

正确答案:

$2.1 * 10^{-2}M$

解释：

我们可以通过把生成物的系数的次方放在分子上而把反应物的系数的次方放在分母上来建立平衡表达式

$K_{eq} = \frac{[A][B]^2}{[AB_2]}$

我们已知平衡常数的值和平衡浓度 AB_2 。利用化学计量系数，我们可以确定一个变化的浓度，的,会出现在平衡态，然后呢的会出现在平衡态。插入:

$[A]=x,\ [B]=2x,\ [AB_2]=1$

$3.5 * 10^{-5} = \frac{x(2x)^2}{1}$

简化:

$3.5 * 10^{-5} = \frac{x*4x^2}{1}$

$3.5 * 10^{-5} = {4x^3}$

现在我们可以解出的平衡浓度两边同时除以4，然后取立方根。

$\sqrt[3]{\frac{3.5*10^{-5}}{4}} = x$

x = 0.020606M

四舍五入到2个数字(为了匹配问题给出的两个数字)，我们得到:

$x = 2.1 * 10^{-2} M$

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