（北京专用）2019版高考化学一轮复习第24讲化学平衡常数化学反应的方向课件.ppt

第24讲化学平衡常数化学反应的方向,一、化学平衡常数和与化学平衡有关的计算1.化学平衡常数(1)概念在一定温度下,当一个可逆反应达到平衡状态时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数,这个常数叫做该反应的化学平衡常数(简称平衡常数),用符号K表示。(2)表达式对于可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(s),K=。,教材研读,(3)影响因素K只受温度的影响,与反应物和生成物的浓度无关。(4)意义K越大,正反应进行的程度越大,反应物的转化率也越大;K越小,正反应进行的程度越小,反应物的转化率也越小。2.转化率(1)表达式对于化学反应:aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),反应物A的转化率为:(A)=100%。,(2)规律1)同一反应的不同反应物的转化率可能不同,当按照化学计量数之比投入反应物时,反应物的转化率相同。2)相同条件下,增大某一反应物的浓度,可增大另一反应物的转化率,而增大浓度的反应物的转化率会减小。,自测1判断正误,正确的划“”,错误的划“”。(1)平衡常数表达式中物质的浓度,可以是任意时刻的浓度()(2)催化剂能改变化学反应速率,也能改变平衡常数()(3)平衡常数发生变化,化学平衡不一定发生移动()(4)化学平衡发生移动,平衡常数不一定发生变化()(5)对于反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g),其平衡常数K=(),(6)H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数为K1,HI(g)H2(g)+I2(g)的平衡常数为K2,则K1K2=1()(7)化学平衡常数越大,说明正反应进行的程度越大,即该反应进行得越完全,反应物的转化率越大;化学平衡常数越小,说明正反应进行的程度越小,即该反应进行得越不完全,反应物的转化率就越小()(8)化学平衡常数只受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关;温度越高,化学平衡常数越大(),自测2若反应N2+3H22NH3的化学平衡常数K1=a,则反应2NH3N2+3H2的化学平衡常数K2和反应N2+H2NH3的化学平衡常数K3分别为多少?,答案K2=,K3=。,二、化学反应方向的判据1.自发过程(1)含义在一定条件下,不用借助外力就可以自动进行的过程。(2)特点,2.化学反应方向的判据,自测3判断正误,正确的划“”,错误的划“”。(1)放热过程有自发进行的倾向,但并不一定能自发进行;吸热过程没有自发进行的倾向,但在一定条件下也可自发进行()(2)反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响()(3)Na与H2O的反应是熵增的放热反应,该反应能自发进行(),自测4下列说法正确的是()A.自发反应的熵一定增大,非自发反应的熵一定减小B.凡是放热反应都是自发的,吸热反应都是非自发的C.反应2Mg(s)+CO2(g)C(s)+2MgO(s)能自发进行,则该反应的H0D.常温下,反应C(s)+CO2(g)2CO(g)不能自发进行,则该反应的H0,D,答案D反应的自发性是由熵变和焓变共同决定的,若H0,则一定能自发进行;若H0、S0、S0,则反应能否自发进行和温度有关。,考点突破,考点一化学平衡常数及其应用,考点二化学平衡的计算方法“三段式”法,1.平衡常数的书写要求(1)如果有固体或纯液体参加反应,它们的浓度不出现在平衡常数表达式中。(2)平衡常数表达式的书写对于一个可逆反应,平衡常数表达式不是唯一的,它与化学方程式的书写有关。化学方程式的书写不同,各反应物、生成物的化学计量数不同,平衡常数表达式就不同,但意义不变,如H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡常数K1=,而H2(g)+I2(g)HI(g)的平衡常数K2=。,考点一化学平衡常数及其应用,注意稀溶液中进行的反应,如有水参加或生成,由于水的浓度视为常数而不出现在平衡常数表达式中。非水溶液中进行的反应,若有水生成,则水应出现在平衡常数表达式中。2.影响平衡常数的因素K只受温度影响,当温度不变时,K值不变;温度升高时,对于H0的反应,K值变大。如果由于浓度、压强的改变而引起化学平衡的移动,但温度恒定,则K值一定不变。3.化学平衡常数的应用(1)判断可逆反应进行程度的大小,(2)判断可逆反应是否平衡及不平衡时反应进行的方向对于可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),在一定温度下的任意时刻:Qc=(3)判断反应的热效应,热效应的判断(4)计算反应物的转化率依据起始浓度(或平衡浓度)和平衡常数可以计算平衡浓度(或起始浓度),从而计算反应物的转化率。,典例1(2017北京朝阳二模,12)汽车发动机中生成NO的反应为:N2(g)+O2(g)2NO(g),t时,K=0.09。t下在甲、乙、丙三个恒容密闭容器中通入N2(g)和O2(g)模拟反应,起始浓度如下表所示。,下列判断的是()A.起始时,反应速率:丙甲乙B.平衡时,c(NO):甲=丙乙C.平衡时,N2的转化率:甲乙D.平衡时,甲中c(N2)=0.4molL-1,B,答案BA项,其他条件相同时,浓度越大,反应速率越快,所以起始时,反应速率为丙甲乙;B项,甲和丙容器中的平衡为等效平衡,达到平衡时丙中NO的浓度应该为甲中的2倍;C项,甲容器相当于在乙容器的基础上通入O2,化学平衡向正反应方向移动,N2的转化率增大;D项,利用化学平衡常数可计算出甲容器中达到平衡时,氮气的浓度减小了0.06molL-1,所以平衡时,甲中氮气的浓度为0.4molL-1。,1-1反应物和生成物均为气态的平衡体系,平衡常数表达式为K=,有关该平衡体系的说法不正确的是()A.升高温度,该反应的平衡常数K的变化无法判断B.增大压强,W的质量分数减小C.该反应的化学方程式为3Z(g)+2W(g)X(g)+2Y(g)D.增大X气体浓度,平衡向正反应方向移动,D,答案DA项,由于不能确定该反应是吸热反应还是放热反应,故升高温度,无法判断化学平衡常数的变化;B项,增大压强,平衡向正反应方向移动,W的质量分数减小;C项,根据平衡常数表达式及所有反应物和生成物均为气态可知,该反应的化学方程式为3Z(g)+2W(g)X(g)+2Y(g);D项,增大X的浓度,平衡向逆反应方向移动。,1-2在一定体积的密闭容器中,进行如下化学反应:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度t的关系如下表:,回答下列问题:(1)该反应的化学平衡常数表达式为K=。(2)该反应为反应(填“吸热”或“放热”)。(3)某温度下,各物质的平衡浓度符合下式:3c(CO2)c(H2)=5c(CO)c(H2O),试判断此时的温度为。(4)若830时,向容器中充入1molCO、5molH2O,反应达到平衡后,其化学平衡常数K1.0(填“大于”“小于”或“等于”)。,(5)830时,容器中的反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下,扩大容器的体积,平衡移动(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)。(6)若1200时,在某时刻体系中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2molL-1、2molL-1、4molL-1、4molL-1,则此时上述反应的平衡移动方向为(填“正反应方向”“逆反应方向”或“不移动”)。,答案(1)(2)吸热(3)700(4)等于(5)不(6)逆反应方向解析(1)根据反应方程式CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)可知该反应的平衡常数表达式为K=。(2)根据表格中的数据可知,随着温度的升高,平衡常数逐渐增大,则正反应为吸热反应。(3)K=0.6,所以对应的温度为700。(4)化学平衡常数只与温度有关,所以830时的平衡常数是1.0。(5)该反应为气体体积不变的反应,减小压强,平衡不移动。,(6)Qc=4,而此温度下的平衡常数为2.6,所以平衡向逆反应方向移动。,1.基本步骤写出有关化学平衡的化学反应方程式。确定反应物或生成物的起始加入量。确定反应过程中各物质的变化量。确定平衡量。列比例式求解。2.计算模式反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),令A、B起始物质的量分别为amol、bmol,达到平衡后,A的消耗量为mxmol,容器容积为VL。,考点二化学平衡的计算方法“三段式”法,起始(mol)ab00变化(mol)mxnxpxqx平衡(mol)a-mxb-nxpxqx则有:(1)平衡常数K=。(2)反应物:n(平)=n(始)-n(变);生成物:n(平)=n(始)+n(变)。(3)平衡时A的物质的量浓度:c平(A)=molL-1。(4)A的转化率:(A)=100%,A、B的转化率之比为(A)(B)=。,mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),(5)平衡时A的体积分数:(A)=100%。(6)平衡时和开始时的压强比:=。(7)混合气体的密度:(混)=gL-1。(8)混合气体的平均摩尔质量:=gmol-1。,典例2在容积可变的密闭容器中,2molN2和8molH2在一定条件下发生反应,达到平衡时,H2的转化率为25%,则平衡时氮气的体积分数接近于()A.5%B.10%C.15%D.20%,C,答案C由题给数据知:参加反应的H2的物质的量为:8mol25%=2mol。N2+3H22NH3始态:2mol8mol0变化量:mol2molmol平衡态:mol6molmol平衡时N2的体积分数为:100%15%,故C正确。,2-1已知可逆反应:M(g)+N(g)P(g)+Q(g)H0,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)=1molL-1,c(N)=2.4molL-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)=4molL-1,c(N)=amolL-1,达到平衡后,c(P)=2molL-1,则a=。(4)若反应温度不变,反应物的起始浓度为c(M)=c(N)=bmolL-1,达到平衡后,M的转化率为。,答案(1)25%(2)增大(3)6(4)41%解析(1)M(g)+N(g)P(g)+Q(g)始态/molL-112.400变化/molL-1160%160%因此N的转化率为100%=25%。(2)H0说明该反应为吸热反应,升高温度,平衡右移,M的转化率增大。(3)根据(1)可求出各物质的平衡浓度:c(M)=0.4molL-1,c(N)=1.8molL-1,c(P)=0.6molL-1,c(Q)=0.6molL-1,因此化学平衡常数K=。反应达到平衡后:c(P)=2molL-1,c(Q)=2molL-1,c(M)=2molL-1,c(N)=(a-,2)molL-1,K=,解得a=6。(4)设M的转化率为x,则达到平衡后各物质的平衡浓度分别为:c(M)=b(1-x)molL-1,c(N)=b(1-x)molL-1,c(P)=bxmolL-1,c(Q)=bxmolL-1,K=,解得x41%。,2-2SO2常用于制硫酸,其中一步重要的反应为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H0。若向一个2L的密闭容器中充入0.4molSO2、0.2molO2和0.4molSO3,发生上述反应。请回答下列问题:(1)当反应达到平衡时,各物质的浓度可能是(填序号)。A.c(SO2)=0.3mol/L、c(O2)=0.15mol/LB.c(SO3)=0.4mol/LC.c(O2)=0.2mol/L或c(SO2)=0.4mol/LD.c(SO3)=0.3mol/L(2)任选上述一种可能的情况,计算其平衡常数:。(3)某温度时,将4molSO2和2molO2通入2L密闭容器中,10min时反应,达到平衡,SO2的转化率为80%,则010min内的平均反应速率v(O2)=,该温度下反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常数K=。,答案(1)AD(2)(或180)(3)0.08mol/(Lmin)80解析(1)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)起始浓度(mol/L)0.20.10.2正向进行到底(mol/L)000.4逆向进行到底(m