化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡第七章第三節(jié)化學(xué)平衡常數(shù)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向2017版課程標(biāo)準(zhǔn)素養(yǎng)目標(biāo)掌握化學(xué)平衡的特征。了解化學(xué)平衡常數(shù)(K)的含義，能利用化學(xué)平衡常數(shù)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算1.變化觀念與平衡思想：從化學(xué)平衡常數(shù)的角度認(rèn)識(shí)化學(xué)平衡的定量關(guān)系，并用化學(xué)平衡常數(shù)解決問題2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：領(lǐng)會(huì)用有關(guān)濃度進(jìn)行平衡常數(shù)的計(jì)算及利用平衡常數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)化率等平衡量利用Q與K的關(guān)系進(jìn)行平衡移動(dòng)的定量判斷，同時(shí)會(huì)利用焓變、熵變判斷反應(yīng)進(jìn)行的方向欄目導(dǎo)航01必備知識(shí)關(guān)鍵能力03真題體驗(yàn)領(lǐng)悟高考02研解素養(yǎng)悟法獵技04配套訓(xùn)練必備知識(shí)關(guān)鍵能力1化學(xué)平衡常數(shù)及其應(yīng)用【基礎(chǔ)整合】濃度冪之積

濃度冪之積

K

3．意義及影響因素(1)K值越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大，正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大。(2)K只受______影響，與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無關(guān)。(3)化學(xué)平衡常數(shù)是指某一具體反應(yīng)在某溫度下的平衡常數(shù)。溫度

(3)判斷可逆反應(yīng)的熱效應(yīng)。判斷正誤(正確的畫“√”，錯(cuò)誤的畫“×”)。(1)平衡常數(shù)表達(dá)式中，可以是物質(zhì)的任一濃度(

)(2)溫度、濃度、壓強(qiáng)、催化劑均能改變平衡常數(shù)(

)(3)升高溫度，平衡常數(shù)一定增大(

)(4)平衡常數(shù)發(fā)生變化，化學(xué)平衡不一定發(fā)生移動(dòng)(

)(5)化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)，平衡常數(shù)不一定發(fā)生變化(

)(6)平衡常數(shù)和轉(zhuǎn)化率都能體現(xiàn)可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度(

)【答案】(1)×

(2)×

(3)×

(4)×

(5)√

(6)√

(7)×

(8)×【重難突破】下列敘述正確的是(

)A．降低溫度，總反應(yīng)K減小 B．K＝K1＋K2C．適當(dāng)升溫，可提高消毒效率 D．壓強(qiáng)增大，K2減小【答案】C

【答案】D

(2)下圖表示上述反應(yīng)在t1時(shí)刻達(dá)到平衡，在t2時(shí)刻因改變某個(gè)條件而發(fā)生變化的情況。則t2時(shí)刻改變的條件可能是__________________(寫出一條即可)。【答案】(1)0.01mol·L－1·min－1

50%降低溫度(或減小H2的濃度或增大水蒸氣的濃度)【答案】(1)AD

(2)0.74(或180)

(3)0.08mol·L－1·min－1

80【答案】(1)2.5

2.8×10－3

(2)>

>

(3)在某壓強(qiáng)下，合成甲醇的反應(yīng)在不同溫度、不同投料比時(shí)，CO2的轉(zhuǎn)化率如圖2所示。KA、KB、KC三者之間的大小關(guān)系為_______________________________。(2)明確三個(gè)量的關(guān)系：分析三個(gè)量，即起始量、轉(zhuǎn)化量、平衡量。①對(duì)于同一反應(yīng)物，起始量－轉(zhuǎn)化量＝平衡量。②對(duì)于同一生成物，起始量＋轉(zhuǎn)化量＝平衡量。③各轉(zhuǎn)化量之比等于各反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向【基礎(chǔ)整合】1．自發(fā)反應(yīng)(1)含義：在溫度和壓強(qiáng)一定的條件下，無須借助外力就能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)稱為自發(fā)反應(yīng)。(2)特點(diǎn)：①體系趨向于從______狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)開_____狀態(tài)(體系對(duì)外部______或______熱量)。②在密閉條件下，體系有從______轉(zhuǎn)變?yōu)開_____的傾向性(無序體系更加穩(wěn)定)。高能低能做功釋放有序無序2．判斷化學(xué)反應(yīng)方向的依據(jù)【答案】降低＜＞＞＞一定能一定不能低溫高溫判斷正誤(正確的畫“√”，錯(cuò)誤的畫“×”)。(1)判斷過程的自發(fā)性能確定過程能否發(fā)生和過程發(fā)生的速率(

)(2)ΔH＜0，ΔS＞0的反應(yīng)一定是自發(fā)反應(yīng)(

)(3)吸熱且熵增加的反應(yīng)，當(dāng)溫度升高時(shí)，反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行(

)(4)凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的(

)(5)－10℃的水結(jié)成冰，可用熵變的判據(jù)來解釋反應(yīng)的自發(fā)性(

)【答案】(1)×

(2)√

(3)×

(4)×

(5)×

(6)×

(7)×

(8)×【重難突破】【答案】C

【解析】反應(yīng)是否能自發(fā)進(jìn)行是由焓變和熵變共同決定的，故焓變是影響反應(yīng)是否具有自發(fā)性的一種重要因素。2．下列反應(yīng)中，熵顯著增加的反應(yīng)是(

)A．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)B．CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑C．C(s)＋O2(g)===CO2(g)D．2Hg(l)＋O2(g)===2HgO(s)【答案】B

【解析】反應(yīng)中若生成氣體或氣體的量增加，都會(huì)使混亂度增大，熵增加。【答案】C

【解析】非自發(fā)反應(yīng)在一定條件下也能發(fā)生，自發(fā)反應(yīng)進(jìn)行的也不一定較快，A錯(cuò)誤；石墨轉(zhuǎn)化為金剛石，ΔH＞0，該反應(yīng)是非自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，B錯(cuò)誤；反應(yīng)NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行，ΔG＝ΔH－TΔS＜0，從方程式知TΔS＜0，說明ΔH＜0，D錯(cuò)誤。【答案】(1)該反應(yīng)是吸熱的、熵減反應(yīng)，任何溫度下均不自發(fā)進(jìn)行(2)＜研解素養(yǎng)悟法獵技2化學(xué)平衡常數(shù)的有關(guān)計(jì)算是每年高考必考的試題，出現(xiàn)率100%。分析近幾年此類試題，又拓展了分壓平衡常數(shù)Kp的計(jì)算，并且難度逐年增加，考生感覺較難。Kp計(jì)算充分體現(xiàn)“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”的核心素養(yǎng)。【解讀素養(yǎng)】【思維導(dǎo)引】(1)650℃時(shí)CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為________。(2)t1

℃時(shí)平衡常數(shù)Kp＝________kPa(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))；該溫度下達(dá)平衡后若再充入等物質(zhì)的量的CO和CO2氣體，則平衡________(填“正向”“逆向”或“不”)移動(dòng)，原因是__________________。【答案】(1)25%

(2)0.5p不再充入等物質(zhì)的量的CO和CO2，平衡體系中二者的體積分?jǐn)?shù)仍相同，平衡不移動(dòng)

“學(xué)以致用”是學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的一個(gè)重要使命。化學(xué)平衡中條件的控制在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛，近三年命題均有涉及，預(yù)測(cè)2021年命題將繼續(xù)加強(qiáng)。此類試題充分體現(xiàn)“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”的核心素養(yǎng)。【解讀素養(yǎng)】1．化工生產(chǎn)適宜條件選擇的一般原則【思維導(dǎo)引】條件原則從化學(xué)反應(yīng)速率分析既不能過快，又不能太慢從化學(xué)平衡移動(dòng)分析既要注意外界條件對(duì)速率和平衡影響的一致性，又要注意二者影響的矛盾性從原料的利用率分析①增加易得廉價(jià)原料，提高難得高價(jià)原料的利用率，從而降低生產(chǎn)成本②循環(huán)操作從實(shí)際生產(chǎn)能力分析如設(shè)備承受高溫、高壓能力等從催化劑的使用活性分析注意催化劑的活性對(duì)溫度的限制(2)條件選擇。①壓強(qiáng)：10～30MPa的壓強(qiáng)。壓強(qiáng)越高，轉(zhuǎn)化率越大，但對(duì)材料設(shè)備的要求越高，成本越高。②溫度：400～500℃的溫度。溫度要適宜，既要考慮速率又要考慮反應(yīng)程度，同時(shí)還要考慮催化劑的活性溫度。③催化劑：使用催化劑可提高反應(yīng)速率，同時(shí)不同的催化劑有不同的活性和選擇性。④循環(huán)操作：提高原料利用率。(2)圖(a)為丙烯腈產(chǎn)率與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線，最高產(chǎn)率對(duì)應(yīng)的溫度為460℃。低于460℃時(shí)，丙烯腈的產(chǎn)率________(填“是”或“不是”)對(duì)應(yīng)溫度下的平衡產(chǎn)率，判斷理由是________________________________________________________；高于460℃時(shí)，丙烯腈產(chǎn)率降低的可能原因是______(雙選，填標(biāo)號(hào))。A．催化劑活性降低 B．平衡常數(shù)變大C．副反應(yīng)增多 D．反應(yīng)活化能增大(3)丙烯腈和丙烯醛的產(chǎn)率與n(氨)/n(丙烯)的關(guān)系如圖(b)所示。由圖可知，最佳n(氨)/n(丙烯)約為__________，理由是_______________________________。進(jìn)料氣氨、空氣、丙烯的理論體積比約為________。【答案】(1)降低溫度、降低壓強(qiáng)催化劑(2)不是該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡產(chǎn)率應(yīng)隨溫度升高而降低AC(3)1該比例下丙烯腈產(chǎn)率最高，而副產(chǎn)物丙烯醛產(chǎn)率最低1∶7.5∶1[解題指導(dǎo)]

【答案】B圖(a)是反應(yīng)①平衡轉(zhuǎn)化率與反應(yīng)溫度及壓強(qiáng)的關(guān)系圖，x______0.1(填“大于”或“小于”)；欲使丁烯的平衡產(chǎn)率提高，應(yīng)采取的措施是______(填標(biāo)號(hào))。A．升高溫度 B．降低溫度C．增大壓強(qiáng) D．降低壓強(qiáng)(2)丁烷和氫氣的混合氣體以一定流速通過填充有催化劑的反應(yīng)器(氫氣的作用是活化催化劑)，出口氣中含有丁烯、丁烷、氫氣等。圖(b)為丁烯產(chǎn)率與進(jìn)料氣中n(氫氣)/n(丁烷)的關(guān)系。圖中曲線呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢(shì)，其降低的原因是____________________________________________。(3)圖(c)為反應(yīng)產(chǎn)率和反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線，副產(chǎn)物主要是高溫裂解生成的短碳鏈烴類化合物。丁烯產(chǎn)率在590℃之前隨溫度升高而增大的原因可能是__________________________；590℃之后，丁烯產(chǎn)率快速降低的主要原因可能是________________________。【答案】(1)小于AD

(2)氫氣是產(chǎn)物之一，隨著n(氫氣)/n(丁烷)增大，逆反應(yīng)速率增大(3)升高溫度有利于反應(yīng)向吸熱方向進(jìn)行，溫度升高反應(yīng)速率加快丁烯高溫裂解生成短鏈烴類【解析】(1)反應(yīng)①是正向氣體體積增大的反應(yīng)，減壓平衡正向移動(dòng)，由圖(a)可知，溫度相同時(shí)，由0.1MPa變化到xMPa時(shí)丁烷的轉(zhuǎn)