高考化学大一轮复习 第七章 化学反应速率和化学平衡 7.3 化学平衡常数 化学反应进行的方向课件 新人教版.ppt

第三节化学平衡常数化学反应进行的方向 考点一化学平衡常数 核心自主排查 1 概念 在一定温度下 一个可逆反应达到 时 生成物 与反应物 的比值是一个常数 用符号 表示 化学平衡状态 浓度幂之积 浓度幂之积 k 2 表达式 对于一般的可逆反应ma g nb g pc g qd g 在一定温度下达到平衡时 k 实例 对于 n2 3h22nh3k1 2nh3n2 3h2k2 nh3n2 h2k3 1 写出k1 k2的表达式 k1 k2 2 k2与k1的关系式 k2 k2与k3的关系式 k2 或k3 3 意义 利用平衡常数可以判断 比较可逆反应进行的程度 k值越大 正反应进行的程度 反应物的转化率 反之 反应物的转化率 4 影响因素 1 内因 反应物本身的性质 2 外因 只受 影响 与浓度 压强 催化剂等外界因素无关 越大 越大 越小 温度 思维诊断 正确的打 错误的打 1 平衡常数表达式中 可以是物质的任一浓度 提示 应是达到平衡状态时的平衡浓度 2 催化剂能改变化学反应速率 也能改变平衡常数 提示 催化剂不能使平衡移动也不能改变平衡常数 平衡常数只与温度有关 3 平衡常数不发生变化 化学平衡一定不发生移动 提示 平衡常数不变时 平衡也能发生移动 如改变平衡体系中某物质的浓度平衡发生移动 但平衡常数不变 4 对于反应 2so2 g o2 g 2so3 g 升高温度 k值减小 则 h 0 提示 升温 k值减小 说明升温 平衡逆移 即 h 0 5 对于一个可逆反应 化学计量数不同 化学平衡常数表达式及数值也不同 提示 平衡常数表达式与化学方程式的书写形式有关 化学计量数不同平衡常数表达式不同 高考命题探究 角度1根据题目新信息计算化学平衡常数 高考母题示例 2016 海南高考节选 顺 1 2 二甲基环丙烷和反 1 2 二甲基环丙烷可发生如下转化 h 0 该反应的速率方程可表示为v 正 k 正 c 顺 和v 逆 k 逆 c 反 k 正 和k 逆 在一定温度时为常数 分别称作正 逆反应速率常数 回答下列问题 1 已知 t1温度下 k 正 0 006s 1 k 逆 0 002s 1 该温度下反应的平衡常数值k1 2 t2温度下 图中能表示顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是 填曲线编号 平衡常数值k2 温度t2 t1 填 小于 等于 或 大于 判断理由是 解析 1 根据v 正 k 正 c 顺 0 006s 1 c 顺 和v 逆 k 逆 c 反 0 002s 1 c 反 反应达到平衡时v 正 v 逆 即0 006s 1 c 顺 0 002s 1 c 反 则该温度下反应的平衡常数值k1 2 随反应的进行 顺 1 2 二甲基环丙烷的质量分数不断减少 且变化速率减慢 则顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是b 根据反应和图象可知 t2温度下 平衡时顺 1 2 二甲基环丙烷的质量分数是30 则反 1 2 二甲基环丙烷的质量分数是70 因二者的摩尔质量相同 即反应平衡时顺 1 2 二 甲基环丙烷的物质的量分数是30 则反 1 2 二甲基环丙烷的物质的量分数是70 代入平衡常数的表达式k2 因k1大于k2 此反应为放热反应 升高温度平衡向逆反应方向移动 故t2大于t1 答案 1 3 2 b大于因k1 k2 放热反应升高温度时平衡向逆反应方向移动 高考母题变式 1 t2温度下 该反应的逆反应的平衡常数是多少 提示 k 2 t1温度下 某时刻该反应的c 反 c 顺 3 5 此时平衡移动的方向如何 提示 t1温度下 c 反 c 顺 3 5 3 此时v 逆 v 正 平衡向逆反应方向移动 探究归纳总结 化学平衡常数的三大应用 1 判断 比较可逆反应进行的程度 一般来说 一定温度下的一个具体的可逆反应 k值越大 反应进行的程度越大 一般来说 k 105时认为反应进行比较完全 2 判断正在进行的可逆反应的反应方向以及反应是否达到平衡 3 判断可逆反应的反应热 角度2 三段式 法计算化学平衡常数 高考母题示例 2015 乙卷节选 bodensteins研究了下列反应 2hi g h2 g i2 g 在716k时 气体混合物中碘化氢的物质的量分数x hi 与反应时间t的关系如下表 根据上述实验结果 该反应的平衡常数k的计算式为 解析 由表中数据可知 无论是从正反应方向开始 还是从逆反应方向开始 最终x hi 均为0 784 说明此时已达到平衡状态 设hi的初始浓度为1mol l 1 则 2hi g h2 g i2 g 初始浓度 mol l 1 100转化浓度 mol l 1 0 2160 1080 108平衡浓度 mol l 1 0 7840 1080 108答案 高考母题变式 1 若用平衡分压 分压 总压 物质的量分数 代替平衡浓度计算kp 写出该反应的kp表达式 提示 kp 2 假设hi的起始物质的量是1mol 从正反应开始达到平衡 hi的平衡转化率是多少 提示 hi的平衡转化率是 100 78 4 探究归纳总结 三段式法 赢定化学平衡计算问题 三段式法 是有效解答化学平衡计算题的 万能钥匙 解题时 要注意清楚有条理地列出起始量 转化量 平衡量 按题目要求进行计算 同时还要注意单位的统一 1 计算步骤 2 注意事项 注意反应物和生成物的浓度关系 反应物 c 平 c 始 c 变 生成物 c 平 c 始 c 变 利用 混 计算时要注意m 总 应为气体的质量 v应为反应容器的体积 n 总 应为气体的物质的量 起始浓度 平衡浓度不一定呈现化学计量数比 但物质之间是按化学计量数反应和生成的 故各物质的浓度变化之比一定等于化学计量数比 这是计算的关键 3 化学平衡常数计算 四要求 有关k的计算要明确题目要求 一般有四种情况 写出k的表达式 只要求写出化学平衡常数的表达式 写出k的计算式 只要求写出k的计算式而不要求计算结果 列式计算k 写出k的计算式 计算过程 并求出最后计算结果 求k的数值 只要直接给出k的计算结果即可 另外 还要注意看计算时是否要求带单位 若无特别要求 一般不用带单位 高考模拟预测 1 2017 宜春模拟 n2o5是一种新型硝化剂 一定温度下发生2n2o5 g 4no2 g o2 g h 0 t1温度下的部分实验数据如表 则下列说法错误的是 世纪金榜导学号30682110 a 500s内n2o5分解速率为2 96 10 3mol l 1 s 1b t1温度下的平衡常数为k1 125 1000s时转化率为50 c 其他条件不变时 t2温度下反应到1000s时测得n2o5 g 浓度为2 98mol l 1 则t1t2 则k1 k2 解析 选c 2n2o5 g 4no2 g o2 g 起始浓度 mol l 1 5 0000变化浓度 mol l 1 1 482 960 74500s浓度 mol l 1 3 52 所以 500s内n2o5分解速率为1 48mol l 1 500s 2 96 10 3mol l 1 s 1 a正确 t1温度下1000s时转化率若为50 则2n2o5 g 4no2 g o2 g 起始浓度 mol l 1 5 0000变化浓度 mol l 1 2 505 001 25平衡浓度 mol l 1 2 505 001 25 则k 1 25 5 00 4 2 50 2 125 b正确 其他条件不变时 t2温度下反应到1000s时测得n2o5 g 浓度为2 98mol l 1 比t1温度下浓度高 则说明在温度为t2时 平衡向逆反应方向移动 因正反应方向为吸热反应 所以降温平衡将向放热反应方向即逆反应方向移动 c错误 升高温度平衡正向移动 k增大 d正确 2 一定温度下 在密闭容器中x y z w四种气体的初始浓度和平衡浓度如表所示 下列说法不正确的是 世纪金榜导学号30682111 a 反应达到平衡时 x的体积分数为10 b 该温度下反应的平衡常数k 16c 保持温度不变增大压强 反应速率增大 平衡向正反应方向移动d 若x y的初始浓度均为0 8mol l 1 则相同条件下达到平衡 w的浓度为0 64mol l 1 解析 选c 根据表中所给数据 可得反应方程式为x g y g z g w g 反应达到平衡时 x的体积分数为 100 10 a选项正确 k 16 b选项正确 这是一个反应前后气体分子数不变的反应 增大压强正 逆反应速率都增大 但平衡不移动 c选项错误 设达平衡时w的浓度为cmol l 1 0 c 0 8 则16 解得c 0 64 d选项正确 考点二化学反应进行的方向 核心自主排查 1 自发过程 1 含义 在一定条件下 不需要借助光 电等外力作用就能自动进行的过程 2 特点 体系趋向于从 能量状态转变为 能量状态 体系对外部做功或放出能量 在密闭条件下 体系有从 序转变为 序的倾向性 无序体系更加稳定 高 低 有 无 2 熵 熵变 1 熵是量度体系 程度的物理量 符号为 2 影响熵大小的因素 相同条件下 物质不同熵不同 同一物质 s g s l s s 3 熵变 生成物的总熵 反应物的总熵 混乱 s 3 化学反应方向的判据 降低 增大 能自发进行 达到平衡状态 不能自发进行 思维诊断 正确的打 错误的打 1 凡是放热反应都是自发的 因为吸热反应都是非自发的 提示 有些吸热反应也是自发的 如碳酸氢铵的分解反应 2 自发过程的熵一定增大 非自发过程的熵一定减小 提示 不一定 如 10 时液态水能自动结冰为固态就是一个熵减的过程 3 焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素 提示 熵变是影响反应是否具有自发性的另一种重要因素 4 放热过程有自发进行的倾向性 但并不一定能自发进行 吸热过程没有自发进行的倾向性 但在一定条件下也可自发进行 提示 自发反应的发生 有时也需要条件引发 如木炭的燃烧需要点燃 高考模拟预测 1 2017 信阳模拟 已知 nh4 2co3 s nh4hco3 s nh3 g h 74 9kj mol 1 下列说法中正确的是世纪金榜导学号30682112 a 该反应中熵变小于0 焓变大于0b 该反应是吸热反应 因此一定不能自发进行c 碳酸盐分解反应中熵增加 因此任何条件下的所有碳酸盐分解一定能自发进行d 判断反应能否自发进行需要根据 h与 s综合考虑 解析 选d a项反应的 h为正值 即 h 0 因为生成物中有气体生成 反应物为固体 所以混乱度增加 熵变大于0 a错误 吸热反应不一定不能自发进行 该反应在高温下能自发进行 b错误 熵增加的反应不一定能自发进行 c错误 2 下列有关说法不正确的是 a 2015 天津高考 na与h2o的反应是熵增的放热反应 该反应能自发进行b 2014 天津高考 某吸热反应能自发进行 因此该反应是熵增反应 c 2014 江苏高考 2no g 2co g n2 g 2co2 g 在常温下能自发进行 则该反应的 h 0d 2013 江苏高考 反应nh3 g hcl g nh4cl s 在室温下可自发进行 则该反应的 h 0 解析 选c 根据 h t s0 反应能自发进行 a项 熵增的放热反应能自发进行 正确 b项 吸热反应 h 0 能自发进行 h t s0 正确 c项 常温下能自发进行 则该反应的 h 0 错误 d项 该反应是熵减的反应 s 0