福建省泰宁一中2023-2023学年下学期化学复习：选修4《化学反应原理》复习之《化学平衡常数与化学反应的方向》知识要点

第5页?化学平衡常数与化学反响的方向?知识要点一、化学平衡常数1.化学平衡常数〔1〕定义：在一定温度下，到达平衡的可逆反响，其平衡常数用生成物平衡浓度(气体平衡分压)的方次之积与反响物平衡浓度(气体平衡分压)的方次之积的比值来表示，这时的平衡常数称为浓度平衡常数(压强平衡常数)〔2〕表达式用Kc(Kp)表示。对:aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g),〔3〕影响因素：平衡常数K与温度有关，与浓度和压强无关。〔4〕平衡常数的意义：①K的大小，可推断反响进行的程度。K越大，表示反响进行的程度越大，反响物的转化率越大；K越小，表示反响进行的程度越小，反响物的转化率越小②平衡常数表达式说明在一定温度条件下达成平衡的条件。在某温度下，某时刻反响是否达平衡，可用该时刻产物的浓度商Qc与Kc比拟大小来判断。 当Qc>kc，υ(正)<υ(逆),未达平衡，反响逆向进行； 当Qc<kc，υ(正)>υ(逆),未达平衡，反响正向进行； 当Qc=kc，υ(正)=υ(逆),到达平衡，平衡不移动。 ③平衡常数数值的大小，只能大致告诉我们一个可逆反响的正向反响所进行的最大程度，并不能预示反响到达平衡所需要的时间。如2SO2(g)+O22SO3(g)298K时Kp＝3.6×1024很大，但由于速度太慢，常温时，几乎不发生反响。二、化学反响进行的方向。1．自发过程含义：在一定条件下，不需要借助外力作用就能自发进行的过程。2、化学反响方向进行的判据〔1〕焓判据放热过程中体系能量降低，△H＜0，具有自发进行的倾向，但有些吸热反响也可以自发进行，故只用焓变判断反响的方向不全面。〔2〕熵判据①熵：量度体系混乱〔或有序〕的程度的物理量，符号S〔同一物质，三种状态下熵值：气态＞液态＞固态〕②熵增原理：在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大。即熵变〔△S〕大于零。③熵判据体系的混乱度增大〔既熵增〕，△S＞0，反响有自发进行的倾向，但有些熵减反响也可以自发进行，故只用熵变判断反响的方向也不全面。〔3〕复合判据——自由能判据①符号：△G，单位：kJ·mol－1②公式：△G=△H—T△S③应用：△G＜0能自发进行△G＝0平衡状态△G＞0不能自发进行具体的的几种情况：焓变〔△H〕熵变〔△S〕反响的自发性＜0＞0任何温度都能自发进行＜0＜0较低温度下能自发进行＞0＞0高温下能自发进行＞0＜0任何温度都不能自发进行注：过程的自发性只能用于判断反响进行的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。【热点难点全析】〖考点一〗化学平衡常数应用1．应用(1)判断、比拟可逆反响进行程度的大小。K值越大，反响进行的程度越大；K值越小，反响进行的程度越小。(2)判断可逆反响是否到达化学平衡状态对于可逆反响aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，在一定温度下的任意时刻，反响物与生成物浓度有如下关系：浓度商Q＝eq\f(ccC·cdD,caA·cbB)Qeq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(<K反响向正反响方向进行，v正>v逆,＝K反响处于化学平衡状态，v正＝v逆,>K反响向逆反响方向进行，v正<v逆))[来源:学#科#网Z#X#X#K](3)判断可逆反响的反响热假设升高温度，K值增大，那么正反响为吸热反响；假设升高温度，K值减小，那么正反响为放热反响。(4)计算反响物或生成物的平衡浓度及反响物的转化率。2．相关计算(1)步骤①写出有关化学平衡的方程式。②确定各物质的起始浓度、转化浓度、平衡浓度。③根据条件建立等式关系进行解答。(2)模式如mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物质的量浓度分别为amol/L、bmol/L，到达平衡后消耗A的物质的量浓度mxmol/L。mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始(mol/L)ab00变化(mol/L)mxnxpxqx平衡(mol/L)a－mxb－nxpxqxK＝eq\f(pxp·qxq,a－mxm·b－nxn)。(3)说明①反响物：c平＝c始－c变；生成物：c平＝c始＋c变。②各物质的转化浓度之比等于化学方程式中化学计量数之比。③转化率＝eq\f(反响物转化的物质的量浓度,反响物起始的物质的量浓度)×100%。【另】平衡常数的其他应用(1)利用化学平衡常数可以判断反响进行的程度。一般K>105时认为该反响根本进行完全；K<10-5一般认为该反响难以进行；而K在10-5～105之间的反响被认为是典型的可逆反响。(2)利用平衡常数可以判断到达平衡后的瞬间改变体系内各物质的物质的量和容器的体积而造成的平衡移动的方向。如某温度下，在一容积可变的容器中，反响2A(g)+B(g)2C(g)到达平衡时，A、B、C的物质的量分别为4mol、2mol、4mol。保持温度和压强不变，对平衡混合物中三者的物质的量作均减半或均加倍处理,平衡移动方向的判断可以利用等效平衡的知识，还可以利用K与Qc的关系来判断。设未改变前容器的体积为V，那么此时K。假设都减半，瞬间容器的体积减半，设此时的体积为V1，V1=V/2，此时Qc因为V1=V/2，所以Qc=K，平衡不发生移动。同理可得都加倍时，平衡也不移动。【典例1】关于化学平衡常数K的表达正确的选项是()A.K越大，表示化学反响速率越大B.对任一可逆反响，温度升高，那么K值增大C.对任一可逆反响，K越大，表示反响物的转化率越大D.参加催化剂或增大反响物的浓度时，K值就增大【解析】选C。K值大，反响速率不一定大，对于放热反响，温度越低K值越大，反响速率越小，A错；对于正反响为放热反响的可逆反响，升高温度，K值减小，B错；K值越大，表示反响正向进行的程度越大，反响物的转化率越大，C对；催化剂及反响物的浓度对平衡常数没有影响，D错。〖考点二〗化学平衡的计算1.解题步骤(1)写出涉及到的可逆反响方程式。(2)找出起始量、转化量和平衡量中哪些是量，哪些是未知量，按三段式列出。(3)根据问题建立相应的关系式进行计算。2.模式〔三段式〕令A、B起始物质的量浓度分别为amol/L、bmol/L，到达平衡后消耗A的物质的量浓度为mxmol/L。mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)起始量ab00转化量mxnxpxqx平衡量a－mxb－nxpxqx(1)求平衡常数(2)求转化率〔3〕①对于反响物：n〔平〕=n〔始〕－n〔变〕对于生成物：n〔平〕=n〔始〕+n〔变〕②各物质的转化量之比等于化学方程式中化学计量数之比。【提醒】(1)采用“三段式〞解题时，要注意单位问题，可以先在起始、变化和平衡后面标出单位，也可以在计算过程中每个数值的后面书写单位，但是不能漏掉单位。(2)计算转化率时,根据题目信息，只要转化量和起始量物理量相同即可，不一定要使用转化浓度除以起始浓度计算。【典例2】某温度下，在一个2L的密闭容器中，参加4molA和2molB进行如下反响：3A(g)＋2B(g)4C(s)＋2D(g)，反响一段时间后到达平衡，测得生成1.6molC，那么以下说法正确的选项是()A．该反响的化学平衡常数表达式是K＝eq\f(c4C·c2D,c3A·c2B)B．此时，B的平衡转化率是40%C．增大该体系的压强，平衡向右移动，化学平衡常数增大D．增加B，平衡向右移动，B的平衡转