高考化学一轮复习 第7章 化学反应速率 化学平衡 第3讲 化学平衡常数 化学反应进行的方向课件

1、第第3 3讲化学平衡常数化学反应讲化学平衡常数化学反应进行的方向进行的方向【最新考纲最新考纲】1.了解化学平衡常数的含义了解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常能够利用化学平衡常数进行相关计算。数进行相关计算。2.了解化学反应的方向与焓变和熵变的关系；能够了解化学反应的方向与焓变和熵变的关系；能够利用焓变和熵变判断化学反应的方向。利用焓变和熵变判断化学反应的方向。考点一化学平衡常数考点一化学平衡常数1化学平衡常数化学平衡常数(1)定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡平衡时，生成物时，生成物浓度幂之积浓度幂之积与反应物与反应物浓度幂之积浓度幂之积的比

2、值是的比值是一个常数，该常数就是该反应的化学平衡常数。一个常数，该常数就是该反应的化学平衡常数。 (2)表达式。表达式。对于可逆反应对于可逆反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，化，化学平衡常数学平衡常数K 。如在一定温度下，如在一定温度下，4 mol A在在2 L的密闭容器中分解：的密闭容器中分解：A(g)2B(g)C(g)，达到平衡时测得已有，达到平衡时测得已有50%的的A分解成分解成B和和C，则该反应的平衡常数为，则该反应的平衡常数为4。(3)影响因素：影响因素：K的大小与物质的浓度、压强等无关，的大小与物质的浓度、压强等无关，只随只随温度温度的变化而变化。的变化而变化。(4)意

3、义：意义：一定温度下，一定温度下，K值越大说明反应进行程度越大，反值越大说明反应进行程度越大，反应物转化率也越应物转化率也越大大。一般认为，一般认为，K105时，反应进行得就基本完全了。时，反应进行得就基本完全了。2平衡转化率平衡转化率【典例典例1】(2014新课标新课标卷卷)在容积为在容积为1.00 L的容的容器中，通入一定量的器中，通入一定量的N2O4，发生反应，发生反应N2O4(g)2NO2(g)，随温度升高，混合气体的颜色变深。，随温度升高，混合气体的颜色变深。回答下列问题：回答下列问题：(1)反应的反应的H_0(填填“大于大于”或或“小于小于”)；100 时，体系中各物质浓度随时间变

4、化如上图所示。在时，体系中各物质浓度随时间变化如上图所示。在060 s时段，反应速率时段，反应速率v(N2O4)为为_molL1s1；反应的平衡常数反应的平衡常数K1为为_。(2)100 时达平衡后，改变反应温度为时达平衡后，改变反应温度为T，c(N2O4)以以0.002 0 molL1s1的平均速率降低，经的平均速率降低，经10 s又达到平又达到平衡。衡。T_100 (填填“大于大于”或或“小于小于”)，判，判断理由是断理由是_。列式计算温度列式计算温度T时反应的平衡常数时反应的平衡常数K2_。(3)温度温度T时反应达平衡后，将反应容器的容积减少时反应达平衡后，将反应容器的容积减少一半。平衡

5、向一半。平衡向_(填填“正反应正反应”或或“逆反应逆反应”)方向移动，判断理由是方向移动，判断理由是_。化学平衡常数的三个应用化学平衡常数的三个应用(1)利用化学平衡常数判断化学反应可能进行的程度利用化学平衡常数判断化学反应可能进行的程度，K值越大值越大，反应进行的程度越大。反应进行的程度越大。(2)利用化学平衡常数判断化学平衡移动的方向利用化学平衡常数判断化学平衡移动的方向，对对于可逆反应于可逆反应aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)，在一定在一定温度下的任意时刻温度下的任意时刻，反应物与生成物浓度有如下关反应物与生成物浓度有如下关系：系：题组一化学平衡常数及其影响因素题组一化学平衡常数

6、及其影响因素1(2015河北唐山开滦二中期中河北唐山开滦二中期中)下列关于平衡常数下列关于平衡常数K的说法中，正确的是的说法中，正确的是()A在任何条件下，化学平衡常数是一个恒定值在任何条件下，化学平衡常数是一个恒定值B改变反应物浓度或生成物浓度都会改变平衡常数改变反应物浓度或生成物浓度都会改变平衡常数KC平衡常数平衡常数K只与温度有关，与反应浓度、压强无关只与温度有关，与反应浓度、压强无关D从平衡常数从平衡常数K的大小不能推断一个反应进行的程度的大小不能推断一个反应进行的程度解析：解析：A、化学平衡常数受温度影响、化学平衡常数受温度影响，温度变化温度变化，化学平衡常数发生变化化学平衡常数发生

7、变化，错误；错误；B、浓度不影响化、浓度不影响化学平衡常数学平衡常数，错误；错误；C、平衡常数、平衡常数K只与温度有关只与温度有关，反应浓度、压强不影响化学平衡常数反应浓度、压强不影响化学平衡常数，正确；正确；D、平衡常数越大平衡常数越大，反应进行的程度越大反应进行的程度越大，可逆程度越可逆程度越小小，平衡常数平衡常数K的大小可以推断一个反应进行的程的大小可以推断一个反应进行的程度度，错误。，错误。答案：答案：C2(2015湖北黄冈高三质检湖北黄冈高三质检)已知反应已知反应：CO(g)CuO(s)CO2(g)Cu(s)和反应和反应：H2(g)CuO(s)Cu(s)H2O(g)在相同的某温度下的

8、平衡常数分在相同的某温度下的平衡常数分别为别为K1和和K2，该温度下反应，该温度下反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)的平衡常数为的平衡常数为K。则下列说法正确。则下列说法正确的是的是()【归纳提升归纳提升】应用化学平衡常数时应注意的四个应用化学平衡常数时应注意的四个问题问题(1)化学平衡常数是在一定温度下一个反应本身固有化学平衡常数是在一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现。的内在性质的定量体现。(2)化学平衡常数只与温度有关化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物与反应物或生成物的浓度无关。的浓度无关。(3)反应物或生成物中有固体和纯液体存在时反应物或生成物中有固体

9、和纯液体存在时，其浓其浓度可看作一个常数度可看作一个常数，而不计入平衡常数表达式中。而不计入平衡常数表达式中。(4)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变若反应方向改变，则平衡常数改变；若化学方程则平衡常数改变；若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管尽管是同一反应是同一反应，平衡常数也会改变。平衡常数也会改变。解析：解析：由化学平衡常数的表达式可知该反应的方程由化学平衡常数的表达式可知该反应的方程式为式为CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，温度升高温度升高，H2的浓度减小的浓度减

10、小，说明平衡正向移动说明平衡正向移动，正反应为吸正反应为吸热反应热反应，H0，A项正确、项正确、D项错误；恒温恒容项错误；恒温恒容下下，因该反应为等体积反应因该反应为等体积反应，故增大压强对该反应故增大压强对该反应的平衡无影响的平衡无影响，H2的浓度不变的浓度不变，B项错误；升高温项错误；升高温度度，正、逆反应速率都增大正、逆反应速率都增大，C项错误。项错误。答案：答案：A4(2015安徽合肥高三模拟安徽合肥高三模拟)在一定体积的密闭容在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：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，其化学平衡常数K和温度和温度t的

11、关系的关系如表：如表：回答下列问题：回答下列问题：(1)该反应的化学平衡常数表达式为该反应的化学平衡常数表达式为K_。(2)该反应为该反应为_反应反应(填填“吸热吸热”或或“放热放热”)。( 3 ) 某 温 度 下 ， 各 物 质 的 平 衡 浓 度 符 合 下 式 ：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，试判断此时的温度为为_。(4)若若830 时，向容器中充入时，向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O，反应达到平衡后，其化学平衡常数反应达到平衡后，其化学平衡常数K_1.0(填填“大

12、大于于”“”“小于小于”或或“等于等于”)。(5)830 时，容器中的反应已达到平衡。在其他条件时，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，平衡不变的情况下，扩大容器的体积，平衡_移动移动(填填“向正反应方向向正反应方向”、“向逆反应方向向逆反应方向”或或“不不”)。(6)若若1 200 时，在某时刻平衡体系中时，在某时刻平衡体系中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为的浓度分别为2 molL1、2 molL1、4 molL1、4 molL1，则此时上述反应的平衡移动方，则此时上述反应的平衡移动方向为向为_(填填“正反应方向正反应方向”“”“逆反应方向逆反应方向”或或“

13、不移动不移动”)。5(教材改编教材改编)(1)下列叙述中，不正确的是下列叙述中，不正确的是_(填填字母字母)。A某特定反应的平衡常数仅是温度的函数某特定反应的平衡常数仅是温度的函数B催化剂不能改变平衡常数的大小催化剂不能改变平衡常数的大小C平衡常数发生变化，化学平衡必定发生移动达平衡常数发生变化，化学平衡必定发生移动达到新的平衡到新的平衡D化学平衡发生移动，平衡常数必发生变化化学平衡发生移动，平衡常数必发生变化(2)将固体将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：生下列反应：NH4I(s)NH3(g)HI(g)2HI(g)H2(g)I2(g)达到平衡

14、时，达到平衡时，c(H2)0.5 molL1，c(HI)4 molL1，则此温度下反应，则此温度下反应的平衡常数为的平衡常数为_，反，反应应的平衡常数为的平衡常数为_，相同温度下，相同温度下H2(g)I2(g)2HI(g)的平衡常数为的平衡常数为_。解析：解析：(1)化学平衡常数只受温度影响化学平衡常数只受温度影响，与是否使与是否使用催化剂无关用催化剂无关，A、B项均正确；平衡常数改变项均正确；平衡常数改变，则意味着温度必然改变则意味着温度必然改变，平衡必定移动平衡必定移动，C项正确；项正确；通过改变除温度之外的其他条件使平衡移动通过改变除温度之外的其他条件使平衡移动，则，则平衡常数不变，平衡

15、常数不变，D项不正确。项不正确。【归纳提升归纳提升】化学平衡的计算化学平衡的计算(1)分析三个量：起始量、变化量、平衡量。分析三个量：起始量、变化量、平衡量。(2)明确三个关系。明确三个关系。对于同一反应物对于同一反应物，起始量变化量平衡量。起始量变化量平衡量。对于同一生成物对于同一生成物，起始量变化量平衡量。起始量变化量平衡量。各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。(3)计算方法：三段式法。计算方法：三段式法。考点二化学反应进行的方向考点二化学反应进行的方向1自发过程自发过程(1)含义。含义。在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行在一定条件

16、下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。的过程。(2)特点。特点。体系趋向于从体系趋向于从高能高能状态转变为状态转变为低能低能状态状态(体系对体系对外部做功或释放热量外部做功或释放热量)。在密闭条件下，体系有从在密闭条件下，体系有从有序有序转变为转变为无序无序的倾向性的倾向性(无序体系更加稳定无序体系更加稳定)。2自发反应自发反应在一定条件下在一定条件下无需外界帮助无需外界帮助就能自发进行的反应称为就能自发进行的反应称为自发反应。自发反应。3判断化学反应方向的依据判断化学反应方向的依据(1)焓变与反应方向。焓变与反应方向。研究表明，对于化学反应而言，绝大多数研究表明，对于化学反应而言，绝大多

17、数放热反应放热反应都都能自发进行，且反应放出的热量能自发进行，且反应放出的热量越多越多，体系能量，体系能量降低降低得也得也越多越多，反应越，反应越完全完全。可见，。可见，反应的焓变反应的焓变是制约化是制约化学反应能否自发进行的因素之一。学反应能否自发进行的因素之一。(2)熵变与反应方向。熵变与反应方向。研究表明，除了热效应外，决定化学反应能否自发研究表明，除了热效应外，决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的进行的另一个因素是体系的混乱度混乱度。大多数自发反应。大多数自发反应有趋向于体系有趋向于体系混乱度混乱度增大的倾向。增大的倾向。熵和熵变的含义。熵和熵变的含义。a熵的含义。熵的含义。熵

18、是衡量一个体系熵是衡量一个体系混乱度混乱度的物理量。用符号的物理量。用符号S表示。表示。同一条件下，不同物质有不同的熵值，同一物质在不同一条件下，不同物质有不同的熵值，同一物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是同状态下熵值也不同，一般规律是S(g)S(l)S(s)。b熵变的含义。熵变的含义。熵变是反应前后体系熵变是反应前后体系熵的变化熵的变化，用，用S表示，化学反表示，化学反应的应的S越大，越有利于反应越大，越有利于反应自发进行自发进行。(3)综合判断反应方向的依据。综合判断反应方向的依据。HTS0，反应，反应不能自发进行不能自发进行。【典例典例2】下列反应中，一定不能自发进行的是下列反应中，

19、一定不能自发进行的是()A2KClO3(s)=2KCl(s)3O2(g) H78.03 kJ/molS1 110 J/(molK)BCO(g)=C(石墨，石墨，s)1/2O2(g) H110.5 kJ/molS89.36 J/(molK)C4Fe(OH)2(s)2H2O(l)O2(g)=4Fe(OH)3(s) H444.3 kJ/molS280.1 J/(molK)DNH4HCO3(s)CH3COOH(aq)=CO2(g)CH3COONH4(aq)H2O(l) H37.301 kJ/molS184.05 J/(molK)解析：解析：根据根据GHTS。当。当H0时时，G0，S0，反应一定不能自发

20、进行。反应一定不能自发进行。答案：答案：B焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响题组一焓判据、熵判据与自发反应题组一焓判据、熵判据与自发反应1实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解正确的是对此说法的理解正确的是()A所有的放热反应都是自发进行的所有的放热反应都是自发进行的B所有的自发反应都是放热的所有的自发反应都是放热的C焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素D焓变是决定反应是否具有自发性的唯一判据焓变是决定反应是否具有自发性的唯一判据解析：解析：反应

21、是否能自发进行是由焓变和熵变共同反应是否能自发进行是由焓变和熵变共同决定的决定的，故焓变是影响反应是否具有自发性的一故焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素。种重要因素。答案：答案：C2下列说法正确的是下列说法正确的是()A凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的自发的B自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小小C常温下，反应常温下，反应C(s)CO2(g)2CO(g)不能自发不能自发进行，则该反应的进行，则该反应的H0D反应反应2Mg(s)CO2(g)=C(s)2MgO(s)能自发能自发进行，

22、则该反应的进行，则该反应的H0解析：解析：若若H0，则一定自发则一定自发，若若H0，S0，则一定不能自发则一定不能自发，若若H0，S0，S0，反应能否自发反应能否自发，和温度有关和温度有关，A、B错误；错误；C项中反应的项中反应的S0，若若H0，正确；正确；D项中项中反应的反应的S0，能自发能自发，说明说明H0，错误。错误。答案：答案：C题组二复合判据的应用题组二复合判据的应用3已知：已知：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)H74.9 kJmol1。下列说法中正确的是。下列说法中正确的是()A该反应中熵变小于该反应中熵变小于0，焓变大于，焓变大于0B该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行C碳酸盐分解反应中熵增加，因此任何条件下所有碳酸碳酸盐分解反应中熵增加