1、第3節化學平衡常數 化學反應進行的方向考綱要求:1.了解化學平衡常數(K)的含義,能利用化學平衡常數進行相關計算。(變化觀念與平衡思想)2.能正確計算化學反應的轉化率()。(證據推理與模型認知)-3-考點一考點二必備知識自主預診 關鍵能力考向突破 化學平衡常數及其應用1.化學平衡常數(1)定義:在一定溫度下,當一個可逆反應達到時,生成物濃度冪之積與反應物濃度冪之積的比值是一個常數,用符號表示。(2)表達式:對于反應mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),平衡常數K=。(3)意義及影響因素:K值越大,反應物的轉化率越大,正反應進行的程度。K只受影響,與反應物或生成物的濃度變化無關。化學平衡

2、常數是指某一具體反應的平衡常數。化學平衡K 越大溫度-4-考點一考點二必備知識自主預診 關鍵能力考向突破 (4)應用:判斷可逆反應進行的程度。利用化學平衡常數,判斷反應是否達到平衡或向哪個方向進行。QK,反應向反應方向進行。利用K可判斷反應的熱效應:若升高溫度,K值增大,則正反應為熱反應;若升高溫度,K值減小,則正反應為熱反應。正平衡逆吸放-5-考點一考點二必備知識自主預診 關鍵能力考向突破 2.平衡轉化率可逆反應中某一反應物A的平衡轉化率可表示為:(A)=_c0(A)代表A的初始濃度,c平(A)代表A的平衡濃度。-6-考點一考點二必備知識自主預診 關鍵能力考向突破 自主練習自主練習1.判斷正

3、誤,正確的畫“”,錯誤的畫“”。(1)平衡常數表達式中,可以是物質的任一濃度 ()(2)催化劑能改變化學反應速率,也能改變平衡常數 ()(3)平衡常數發生變化,化學平衡不一定發生移動 ()(4)平衡常數和轉化率都能體現可逆反應進行的程度 ()-7-考點一考點二必備知識自主預診 關鍵能力考向突破 2.在一定溫度下,1L的密閉容器中發生反應:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),平衡時測得C、H2O、CO、H2的物質的量都為0.1mol。(1)該反應的平衡常數K=。(2)若升高平衡體系的溫度,該反應的平衡常數會增大,則該反應的H(填“”或“”)0。(3)相同條件下,向該密閉容器中充入各物質

4、的起始量如下:均為0.2molC(s)、H2O為0.2mol,CO、H2為0.1mol,判斷該反應進行的方向:,。 答案解析解析關閉 答案解析關閉-8-考點一考點二必備知識自主預診 關鍵能力考向突破 考向1化學平衡常數的理解及表示方法例1(2019河南洛陽高三上學期尖子生聯考)工業上消除氮氧化物的污染,可用如下反應:CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)H=akJmol-1在溫度T1和T2時,分別將0.50molCH4和1.2molNO2充入體積為1L的密閉容器中,測得n(CH4)隨時間變化數據如下表:下列說法不正確的是()A.10min內,T1時v(CH4)比T

5、2時小 B.溫度:T1T2C.H:a0D.平衡常數:K(T1)T1,B項正確;溫度升高,平衡時甲烷剩余量增多,說明升高溫度平衡向逆反應方向移動,正反應放熱,所以aK(T2),D項錯誤。 答案解析關閉D-9-考點一考點二必備知識自主預診 關鍵能力考向突破 歸納總結1.化學平衡常數與具體的化學反應方程式有關,同一類型的化學方程式,化學計量數不同,則K值不同。2.Q與K的表達式相同,但代入的濃度不一定相同。K的表達式中各物質濃度為平衡濃度,而Q表達式中為任意時刻物質的濃度。3.在水溶液中進行的可逆反應,水可視為純液體,不要寫入化學平衡常數表達式中;固體也不能寫入化學平衡常數表達式中。4.溫度變化與化

6、學平衡常數變化不一定對應。若正反應為吸熱反應,升溫,K值增大,降溫,K值減小;若正反應為放熱反應,則相反。-10-考點一考點二必備知識自主預診 關鍵能力考向突破 對點演練對點演練(2018陜西西安鐵一中學質檢)O3是一種很好的消毒劑,具有高效、潔凈、方便、經濟等優點。O3可溶于水,在水中易分解,產生的O為游離氧原子,有很強的殺菌消毒能力。常溫常壓下發生的反應如下:下列敘述正確的是()A.降低溫度,總反應K減小B.K=K1+K2C.適當升溫,可提高消毒效率D.壓強增大,K2減小 答案解析解析關閉 答案解析關閉-11-考點一考點二必備知識自主預診 關鍵能力考向突破 考向2化學平衡的有關計算例2(2

7、018課標全國,27節選)CH4-CO2催化重整不僅可以得到合成氣(CO和H2),還對溫室氣體的減排具有重要意義。回答下列問題:CH4-CO2催化重整反應為CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。已知:C(s)+2H2(g)=CH4(g)H=-75kJmol-1C(s)+O2(g)=CO2(g)H=-394kJmol-1C(s)+O2(g)=CO(g)H=-111kJmol-1(1)該催化重整反應的H=kJmol-1。有利于提高CH4平衡轉化率的條件是(填標號)。A.高溫低壓B.低溫高壓C.高溫高壓D.低溫低壓(2)某溫度下,在體積為2L的容器中加入2molCH4、1molCO

8、2以及催化劑進行重整反應,達到平衡時CO2的轉化率是50%,其平衡常數為mol2L-2。-12-考點一考點二必備知識自主預診 關鍵能力考向突破 解析 (1)將題給三個已知熱化學方程式依次編號為,根據蓋斯定律,由2可得CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g),則該反應的H=(111kJmol-1)2(75kJmol-1)(394kJmol-1)=+247kJmol-1。催化重整反應的正反應是氣體總分子數增加的吸熱反應,升高溫度和降低壓強均有利于平衡正向移動,從而提高CH4平衡轉化率,A項正確。(2)某溫度下,在體積為2L的容器中加入2molCH4、1molCO2及催化劑進行重整反應

9、,達到平衡時CO2的轉化率為50%,則有-13-考點一考點二必備知識自主預診 關鍵能力考向突破 CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)起始濃度/(molL-1)10.500轉化濃度/(molL-1)0.250.250.50.5平衡濃度/(molL-1)0.750.250.50.5則該溫度下,平衡常數為-14-考點一考點二必備知識自主預診 關鍵能力考向突破 歸納總結(1)計算步驟:(2)具體方法:可按下列模式進行計算:如mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),令A、B起始物質的量濃度分別為amolL-1、bmolL-1,達到平衡后消耗A的物質的量濃度為mxmolL-1。-15

10、-考點一考點二必備知識自主預診 關鍵能力考向突破 -16-考點一考點二必備知識自主預診 關鍵能力考向突破 對點演練對點演練(2017課標全國,28節選)近期發現,H2S是繼NO、CO之后第三個生命體系氣體信號分子,它具有參與調解神經信號傳遞、舒張血管減輕高血壓的功能。回答下列問題:H2S與CO2在高溫下發生反應:H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)。在610K時,將0.10molCO2與0.40molH2S充入2.5L的空鋼瓶中,反應平衡后水的物質的量分數為0.02。(1)H2S的平衡轉化率1=%,反應平衡常數K=。(2)在620K重復實驗,平衡后水的物質的量分數為0.03,H

11、2S的轉化率21,該反應的H(填“”“(3)B-17-考點一考點二必備知識自主預診 關鍵能力考向突破 -18-考點一考點二必備知識自主預診 關鍵能力考向突破 (2)根據題目提供的數據可知溫度由610K升高到620K時,化學反應達到平衡,水的物質的量分數由0.02變為0.03,所以H2S的轉化率增大。a2a1;根據題意可知:升高溫度,化學平衡向正反應方向移動,根據平衡移動原理:升高溫度,化學平衡向吸熱反應方向移動,所以該反應的正反應為吸熱反應,故H0。(3)增大H2S的濃度,平衡正向移動,根據勒夏特列原理分析,H2S的轉化率應降低,A錯誤;增大CO2的濃度,平衡正向移動,使更多的H2S反應,所以

12、H2S轉化率增大,B正確;COS是生成物,增大生成物的濃度,平衡逆向移動,H2S轉化率降低,C錯誤;N2是與反應體系無關的氣體,充入N2,不能使化學平衡發生移動,所以對H2S的轉化率無影響,D錯誤。-19-考點一考點二必備知識自主預診 關鍵能力考向突破 化學反應進行的方向1.自發過程(1)定義:在一定條件下,不需要借助、等外力作用就能自動進行的過程。(2)特點:體系趨向于從能量狀態轉變為能量狀態(體系對外部或能量);在密閉條件下,體系有從序轉變為序的傾向性(無序體系更加穩定)。2.熵、熵變(1)熵是量度體系程度的物理量,符號為。(2)影響熵大小的因素相同條件下,物質不同熵不同。同一物質的熵:氣

13、態(g)液態(l)固態(s)。(3)熵變=的總熵-的總熵,符號為。光電高低做功放出有無混亂S 反應產物反應物S -20-考點一考點二必備知識自主預診 關鍵能力考向突破 3.化學反應方向的判據 降低不能自發進行達到平衡狀態能自發進行-21-考點一考點二必備知識自主預診 關鍵能力考向突破 自主練習自主練習1.判斷正誤,正確的畫“”,錯誤的畫“”。(1)焓變是影響反應是否具有自發性的唯一因素 ()(2)吸熱且熵增加的反應,當溫度升高時,反應一定能自發進行 ()(3)某吸熱反應能自發進行,因此該反應是熵增反應 ()(4)2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)在常溫下能自發進行,則該反應

14、的H0()(5)反應NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)在室溫下可自發進行,則該反應的H0()(6)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)室溫下不能自發進行,說明該反應的H0()-22-考點一考點二必備知識自主預診 關鍵能力考向突破 2.下列說法正確的是()A.所有能自發進行的化學反應都是放熱反應B.同一物質固、液、氣三種狀態的熵值相同C.H0的反應可自發進行D.在其他條件不變的情況下,使用催化劑可以改變化學反應進行的方向 答案解析解析關閉H0、S0,在高溫下可滿足G=H-TS0,S0,能夠滿足G=H-TS0,原因是體系有自發地向混亂度增加的方向轉變的傾向,B項正確;反應能否自發

15、進行,取決于焓變和熵變的綜合判據,不能用焓變或熵變單獨作為反應自發性的判據,C項錯誤;使用催化劑,能改變反應的活化能,改變反應速率,故D項正確。 答案解析關閉C-23-必備知識自主預診 關鍵能力考向突破 考點一考點二考向化學反應進行的方向的判據例(2019云南玉溪元江一中高三月考)下列說法正確的是()A.能自發進行的反應一定能迅速發生B.反應NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)H=+185.57kJmol-1能自發進行,是因為體系有自發地向混亂度增大的方向轉變的傾向C.因為焓變和熵變都與反應的自發性有關,因此焓變或熵變均可以單獨作為判斷反應能否自發進行的判據D.在其他

16、外界條件不變的情況下,使用催化劑,可以改變化學反應進行的方向 答案解析解析關閉反應進行的自發趨勢與反應速率無關,能自發進行的反應速率不一定快,A項錯誤;H-TS0、S0,能自發進行,是因為體系有自發地向混亂度增大的方向轉變的傾向,B項正確;焓變或熵變單獨作為判斷反應方向的判據不全面,應使用H-TS0判斷反應自發進行,C項錯誤;催化劑對平衡移動無影響,即催化劑不能改變化學反應進行的方向,D項錯誤。 答案解析關閉B-24-必備知識自主預診 關鍵能力考向突破 考點一考點二易錯警示反應能否自發進行,需要綜合考慮焓變和熵變對反應的影響。復合判據H-TS0的反應不一定能夠實際發生。自發反應的熵不一定增大,

17、非自發反應的熵也不一定減小。-25-必備知識自主預診 關鍵能力考向突破 考點一考點二歸納總結焓變、熵變和溫度對化學反應方向的影響-26-必備知識自主預診 關鍵能力考向突破 考點一考點二對點演練對點演練下列說法中,正確的是()A.反應產物的總能量大于反應物的總能量時,H0B.已知反應H2(g)+I2(g)2HI(g)平衡常數為K,則2H2(g)+2I2(g)4HI(g)的平衡常數為2KC.H0的反應在溫度低時不能自發進行D.在其他外界條件不變的情況下,使用催化劑,不能改變化學反應進行的方向 答案解析解析關閉 答案解析關閉-27-2341-28-12341.(2018安徽銅陵一中期中)對于化學反應

18、能否自發進行,下列說法中錯誤的是()A.若H0,任何溫度下都能自發進行B.若H0、S0,任何溫度下都不能自發進行C.需要加熱才能夠進行的過程肯定不是自發過程D.非自發過程在一定條件下可能變成自發過程 答案解析解析關閉若H0,則有H-TS0、S0,故反應在任何溫度下都不能自發進行,B項正確;化學反應能否自發進行與是否需要加熱無關,有些自發反應需要加熱來引發反應,C項錯誤;有些非自發反應,改變反應條件可變成自發反應,如CaCO3在常溫下是非自發反應,但高溫下是自發反應,D項正確。 答案解析關閉C-29-12342.(2017天津理綜,6)常壓下羰基化法精煉鎳的原理為:Ni(s)+4CO(g)Ni(

19、CO)4(g)。230時,該反應的平衡常數K=210-5。已知:Ni(CO)4的沸點為42.2,固體雜質不參與反應。第一階段:將粗鎳與CO反應轉化成氣態Ni(CO)4;第二階段:將第一階段反應后的氣體分離出來,加熱至230制得高純鎳。下列判斷正確的是()A.增加c(CO),平衡向正向移動,反應的平衡常數增大B.第一階段,在30和50兩者之間選擇反應溫度,選50C.第二階段,Ni(CO)4分解率較低D.該反應達到平衡時,v生成Ni(CO)4=4v生成(CO) 答案解析解析關閉 答案解析關閉-30-12343.某溫度下某氣體反應達到化學平衡,平衡常數,恒容時,若溫度適當降低,F的濃度增加,下列說法

20、正確的是()A.增大c(A)、c(B),K增大B.降低溫度,正反應速率增大C.該反應的焓變為負值D.該反應的化學方程式為2E(g)+F(g)A(g)+2B(g) 答案解析解析關閉平衡常數K只隨溫度的變化而變化,與濃度變化無關,A項錯誤;降低溫度,正、逆反應速率均減小,B項錯誤;降溫時,F的濃度增大,說明平衡逆向移動,正反應是吸熱反應,則焓變為正值,C項錯誤;根據化學平衡常數表達式可知A、B是生成物,E、F為反應物,且對應指數為其化學方程式中物質前的化學計量數,D項正確。 答案解析關閉D-31-12344.(2018課標全國,27節選)CH4-CO2催化重整不僅可以得到合成氣(CO和H2),還對溫室氣體的減排具有重要意義。反應中催化劑活性會因積碳反應而降低,同時存在的消碳反應則使積碳量減少。相關數據如下表:-32-1234(1)由上表判斷,催化劑X(填“優于”或“劣于”)Y,理由是。在反應進料氣組成、壓強及反應時間相同的情況下,某