（北京专用）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-人教版高三全册化学课件

1、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.化学平衡常数化学平衡常数(1)概念在一定温度温度下,当一个可逆反应达到平衡状态平衡状态时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂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=。(C)(A)(B)pmnccc教材研读教材研读(3)影响因素K只受温度温度的影响,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

2、越小,反应物的转化率也越小。2.转化率转化率(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%。(A)(A)(A)ccc起始平衡起始(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化学计量数之比比投入反应物时,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减小。自测自测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,

3、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=()22(CO)(H )(C)(H)ccccO(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()

4、1212自测自测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?1232答案答案K2=,K3=。1aa二、化学反应方向的判据二、化学反应方向的判据1.自发过程自发过程(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化学反应方向的判据自测自测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)

5、Na与H2O的反应是熵增的放热反应,该反应能自发进行()自测自测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H0D答案答案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,则一定不能自发进行;若H0、S0、S0,则反应能否自发进行和温度有关。考点突破考点突破考点一化学平衡常数及其应用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考点

6、二化学平衡的计算方法“三段式三段式”法法1.平衡常数的书写要求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=。222()(H )(I )cHIcc12121/21/222(HI)(H )(I )ccc考点一化学平衡常数及其应用考点一化学平衡常数及其应用注意注意稀溶液中

7、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(C)(D)(A)(B)pqmnc

8、cccccc,QKQKQK反应向正反应方向进行反应处于平衡状态反应向逆反应方向进行热效应的判断(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。KKKK值增大正反应为吸热反应升高温度值减小正反应为放热反应值增大正反应为放热反应降低温度值减小正反应为吸热反应典例典例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。起始浓度甲乙丙c(N2)/molL-10.460.460.92

9、c(O2)/molL-10.460.230.92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不正确B答案答案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-

10、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232(X)( )( )()cc Yc Zc WD答案答案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);

11、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”)。t/70080083010001200K0.60.91.01.72.6(5)8

12、30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”)。答案答案(1)(2)吸热(3)700(4)等于(5)不(6)逆反应方向解析解析(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

13、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。222(CO)(H)(CO )(H )ccOcc222(CO)(H)(CO )(H )ccOcc222(CO)(H)(CO )(H )ccOcc(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。222(CO)(H)(CO )(H )ccOcc1.基本步骤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.计算模式计算模式反应:m

14、A(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考点二化学平衡的计算方法“三段式三段式”法法起始(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)=。()()()()pqmnpxqxVVamxbnxVVamxVm

15、xamxanxb 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。()amxabpqmn x()()pp平始()abpqmn xabrr( )( )a MAb MBVMrr( )( )()a MAb MBabpqmn x 典例典例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答案答案C由题给数据知:参加反

16、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。234343434344633molmolmolmol2-1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)=4m

17、olL-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。答案答案(1)25%(2)增大(3)6(4)41%解析解析(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)=0.6m

18、olL-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-111mol L60%2.4mol L(P)(Q)(M)(N)cccc0.6 0.60.4 1.8122)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%。(P)(Q)(M)(N)cccc2 22 (2)a12(P)(Q)(M)(N)cccc(1)(1)bx bxbxbx122-2SO2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)=0.4