2019高考化学一轮复习讲义化学平衡常数与平衡图像无答案

化学平衡常数与平衡图像李仕才授课主题化学平衡常数、转化率及反应方向的判断教学目的能够写出化学平衡常数的表达式；可以计算出物质的平衡转化率；教学重难点判断反应是否达到平衡状态；反应物平衡转化率的变化判断；焓变、熵变及化学反应方向的关系教学内容本节知识点讲解1.化学平衡常数(1)定义在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幕之积与反应物浓度幕之积的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数)，用K表示。(2)表达式对于一般的可逆反应：mA(g)+nB(g).一-pC(g)+qD(g),K-o(3)应用①判断反应进行的限度K值大，说明反应进行的程度大，反应物的转化率高。K值小，说明反应进行的程度小，反应物的转化率低。K <103 103~105 >105反应程度 很难进行 反应可逆 反应可接近完全②判断反应是否达到平衡状态cc(C)-cd(D)化学反应aA(g)+bB(g)PC(g)+dD(g)在任意状态时，浓度商均为Q-S^一高。cCa(A)-Cb(B)Q>K时，反应向逆反应•方向进行；cQ-K时，反应处于平衡状态；cQ<K时，反应向正反应方向进行。c③利用平衡常数判断反应的热效应

若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。2.转化率对于一般的化学反应：aA+bB=cC+dD,达到平衡时反应物A的转化率为/、A的初始浓度一A的平衡浓度 c(A)c(A)a(A)= 」、…… X100%=-°~K-X100%人的初始浓度 c0(A)[%a)为起始时A的浓度，c(A)为平衡时A的浓度]反应物平衡转化率的变化判断判断反应物转化率的变化时，不要把平衡正向移动与反应物转化率提高等同起来，要视具体情况而定。常见有以下几种情形：反应类型条件的改变反应物转化率的变化有多种反应物的可逆反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)恒容时只增加反应物A的用量反应物A的转化率减小，反应物B的转化率增大同等倍数地增大(或减小)反应物A、B的量恒温恒压条件下反应物转化率不变恒温恒容条件下m+n>p+q反应物A和B的转化率均增大m+n<p+q反应物A和B的转化率均减小m+n=p+q反应物A和B的转化率均不变只有一种反应物的可逆反应mA(g)：—4nB(g)+pC(g)增加反应物A的用量恒温恒压条件下反应物转化率不变恒温恒容条件下m>n+p反应物A的转化率增大m<n+p反应物A的转化率减小m=n+p反应物A和B的转化率不变3.化学反应进行的方向一、自发过程1.含义在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。.特点(1)体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或放出热量)；(2)在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。.自发反应在一定条件下无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。.判断化学反应方向的依据(1)焓变与反应方向研究表明，对于化学反应而言，绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越多体系能量降低得也越多，反应越完全。可见，反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。(2)熵变与反应方向①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混乱度大多数自发反应有趋向于体系混乱度增大的倾向。②熵和熵变的含义a.熵的含义熵是衡量一个体系混乱度的物理量。用符号1表示。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S(g)>S(l)>S(s)。b.熵变的含义熵变是反应前后体系熵的变化，用AS表示，化学反应的八5越大，越有利于反应期进行。(3)综合判断反应方向的依据①AH—TAS<0.反应能自发进行。②AH-TAS=。反应达到平衡状态。③AH—TAS>0.反应不能自发进行。例题解析考向一化学平衡常数及影响因素典例1 在一定条件下，已达平衡的可逆反应：2A(g)+B(g)：—2c也)，下列说法中正确的是C2CA.平衡时，此反应的平衡常数K与各物质的浓度有如下关系：K=——-C2AcBB.改变条件后，该反应的平衡常数K一定不变C.如果改变压强并加入催化剂，平衡常数会随之变化D.若平衡时增加A和B的浓度，则平衡常数会减小巩固练习.研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应：2NO2(g)+NaCl(s)=NaNO3(s)+ClNO(g)%A4<0(1)2NO(g)+Cl2(g)-2ClNO(g)K2AH2<0(II)4NO2(g)+2NaCl(s)u*NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K=(用K。鸟表示)。(2)为研究不同条件对反应(II)的影响，在恒温条件下，向2L恒容密闭容器中加入0.2m。lN0和0.1m。lCl/10min时反应(II)达到平衡。测得10min内v(ClNO)=7.5X1Omol-LT-min-i,则平衡后n(Cl2)二mol,NO的转化率a「。其他条件保持不变，反应(I)在恒压条件下进行，平衡时NO的转化率%_(填“>”“<”或“二")，平衡常数鸟(填“增大”“减小”或“不变”)。若要使K减小，可采取的措施是 。2平衡常数的几个易错点(1)正、逆反应的平衡常数互为倒数；若方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。(2)能代入平衡常数表达式的为气体、非水溶液中的H2O、溶液中的溶质，固体与纯液体以及溶液中H2O的浓度可看为常数，不能代入。一例题解析考向二化学平衡常数的计算与应用典例1 (1)在密闭容器中充入2.0molCO和10mol是O(g),发生反应：CO(g)+H2O(g)^^CO2(g)+H2(g),800℃时反应达平衡，若K=1。求CO和H2O(g)的转化率。PCl5的热分解反应如下：PCl5(g)^^PCl3(g)+Cl2(g)o①写出反应的平衡常数表达式；②已知某温度下，在容积为10.0L的密闭容器中充入2.00molPC1达到平衡后，测得容器内PCl3的浓度为0.150mol/L。计算该温度下的平衡常数。巩固练习1.在一定体积的密闭容器中，进行化学反应COjg)+H2(g)-XO(g)+H2O(g),其化学平衡常数K和温度T的关系如表：T/℃ 700 800 830 1000 1200K0.60.91.01.72.6回答下列问题：(1)该反应的化学平衡常数表达式" 。(2)该反应为(填“吸热”或“放热”)反应。(3)某温度下，各物质的平衡浓度符合下式： 3c(CO)・c(H)=5c(CO)・c("O),试判断此时的温度为。(4)若830℃时，向容器中充入1molCO、5molH。，反应达到平衡后，其化学平衡常数K(填“大于”“小于”或“等于")1.0。(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 (填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动。(6)若1200℃时，在某时刻平衡体系中CO2、4、CO、H2O的浓度分别为2mol-L-i、2mol・L-i、4mol-L-i、4mol-L-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”)。例题解析考向三转化率的计算与比较典例1在容积相同的A、B两个密闭容器中，分别充入2mol$。2和1molO/使它们在相同温度下发生反应：2SO2+O2-^2SO3并达到平衡。在反应过程中，若A容器保持体积不变，B容器保持压强不变，当A中的SO2的转化率为25%时，则B容器中SO2的转化率应是A.25% B.>25%<25% D.12.5%.在一密闭容器，aA(g)-"^bB(g)达平衡后，保持温度不变，将容器体积增加一倍，当达到新的平衡时，B的浓度是原来的60%,则A.平衡向逆反应方向移动了B.物质A的转化率减少了C.物质B的质量分数增加了a>b重难点考向一：焓变、熵变及化学反应方向的关系典例1：下列反应中，一定不能自发进行的是()2KClOjs)===2KCl(s)+3O2(g) AH=-78.03kJ/molAS=1110J/(mol・K)CO(g)===C石墨，s)+1/2Q2(g)AH=+110.5kJ/molAS=—89.36J/mol・K4Fe(OH)(s)+2HO(l)+O(g)===4Fe(OH)(s)AH=—444.3kJ/molAS=—280.1J/mol・K2 2 2 3D.NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)===CO；(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l) AH=+37.301kJ/molAS=184.05J/(mol・K)归纳总结：焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响AHASAH—TAS反应情况十永远是负值在任何温度下过程均自发进行十永远是正值在任何温度下过程均非自发进行十十低温为正；高温为负低温时非自发；高温时自发低温为负；高温为正低温时自发；高温时非自发1.下列说法错误的是A.某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应B.2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的AH>0C.反应NH3(g)+HCl(g)=NH4cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的AH<0D.CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的AH>0本知识点小结化学平衡图象题的解题方法化学平衡图象类试题是高考的热点题型，该类试题经常涉及到的图象类型有物质的量(浓度)、速率一时间图象，含量一时间一温度(压强)图象，恒温、恒压曲线等，图象中蕴含着丰富的信息量，具有简明、直观、形象的特点，命题形式灵活，难度不大，解题的关键是根据反应特点，明确反应条件，认真分析图象充分挖掘蕴含的信息，紧扣化学原理，找准切入点解决问题。该类题型在选择题和简答题中都有涉及，能够很好地考查学生分析问题和解决问题的能力，在复习备考中应引起足够的重视。1.常见的化学平衡图象以可逆反应aA(g)+bB(g)， 、cC(g)AH=QkJ*mol1(1)含量一时间一温度(或压强)图：

(曲线a用催化剂，口 ；b不用催化剂或化学计量数a+(曲线a用催化剂，口 ；b不用催化剂或化学计量数a+b=c时曲线a的压强大于b的压强)[C好 (B%—卜y(p1>p2,a+b>c)0(p1>p2，a+b<c)(2)恒压(温)线(如图所示)：该类图象的纵坐标为物质的平衡浓度(c)或反应物的转化率(a),横坐标为温度(T)或压强(p),常见类型如下所示:(若a(若a+b>c,则p1>P2>p3,AH<0)(若T1>T2，则AH>0,a+b>c)(3)速率田间图象根据丫4图象，可以很快地判断出反应进行的方向，根据v正、v逆的变化情况，可以推断出外界条件的改变情况。以合成氨反应为例：N2(g)+3H2(g)一2NH3(g) AH<0。条件c(N)增大2。⑷减小C^)增大

ED一ED一[f图]一明确横纵坐标的含义;函向一分析曲线变化推势及其原因，联想相关知区期―识解答问题:画一根据要求选出或写出正确答案口（2）解题步骤看面（纵、横坐标的意义） 二看线（线的走向和变化趋势）詈图像|t4三看点（起点、拐点、终点）四看辅助线（如等温线.等压缓、平衡线）〔五看量的变化（如浓度变化、温度变化）行」/联想平衡移动原理，分析条件对反应速率、区一1!化学平衡移动的影响r-J-nj利用原理，结合图像，分析图像中所代表反应一判断一速率变化或化学平衡的缓.作出判断以可逆反应aA（g）+bB（g）. “cC（g）为例：（1）“定一议二”原则在化学平衡图象中，包括纵坐标、横坐标和曲线所表示的意义三个量，确定横坐标所表示的量后，讨论纵坐标与曲线的关系或确定纵坐标所表示的量，讨论横坐标与曲线的关系。如图:C哧］PX或P"IJ%｛或pDo P（或一这类图象的分析方法是“定一议二”，当有多条曲线及两个以上条件时，要固定其中一个条件，分析其他条件之间的关系，必要时，作一辅助线分析。（2）“先拐先平，数值大”原则在化学平衡图象中，先出现拐点的反应先达到平衡，先出现拐点的曲线表示的温度较高（如图A）或表示的压强较大（如图B）。C%| A%]FA-图A表示T4，正反应是放热反应。图B表示p2,A是反应物，正反应为气体总体积缩小的反应，即a+b>c。等效平衡.含义(1)化学平衡状态与建立平衡的条件有关，与建立平衡的途径无关。(2)对于同一可逆反应，在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下，无论是从正反应(反应物)、逆反应(生成物)或从中间状态(既有反应物、也有生成物)开始，只要建立平衡后，平衡混合物中各组分的比例相同，或各组分在混合物中的百分含量相等，这样的化学平衡互称为等效平衡。(3)注意只是组分的百分含量相同，包括体积百分含量、物质的量百分含量或质量百分含量，而各组分的浓度不一定相等。.审题方法(1)注意反应特点：反应前后气体的物质的量是否发生变化。(2)分清平衡建立的条件：是恒温恒压还是恒温恒容。.理解等效平衡的意义(1)对于反应前后气体物质的量有变化的反应，如2SO2(g)+O2(g)r 、2SO3(g)等温等压、等温等容下建立平衡如下图：等混、等压口VL容易得出A与C等效，A与D不等效。因为C-D是对反应前后气体体积有变化的反应加压，平衡发生了移动。结论：对于反应前后气体物质的量有变化的反应，恒温恒压时只要起始加入的物质按方程式化学计量数转化到方程式一侧，比例相同就可建立等效平衡；而恒温恒容时，则需起始加入的物质按方程式化学计量数转化到方程式一侧，完全相同才能建立等效平衡，因为反应物物质的量的变化会引起平衡的移动。10(2)对于反应前后气体物质的量没有变化的反应，如：H2(g)+I2(g)^一^2HI(g)等温等压、等温等容下建立平衡如下图：等温、等压13VL容易得出A与C等效，A与D等效。因为C-D平衡不发生移动。对反应前后气体体积不变的反应加压，平衡不移动。结论：对于反应前后气体物质的量不变的反应，无论是恒温恒压还是恒温恒容，只要加入的物质按方程式化学计量数转化到方程式一侧，比例相同就可建立等效平衡。当堂检测1、常温下，将一定量的氨基甲酸铵置于密闭真空容器中(固体体积忽略不计)发生反应：H2NCOONH4(s)=2加31)+821)4比达到平衡时测得c(CO2)=amol・L-1。温度不变,达到平衡后压缩容器体积至原来的一半,达到新平衡时测得。3％)=乂1^1・1-1。下列说法正确的是( )A.混合气体的平均相对分子质量不再变化时表明达到平衡状态B.达到新平衡时，4口为原来的2倍C.上述反应达到新平衡状态时x=2aD.上述反应体系中，压缩容器体积过程中n(H2NCOONH4)4变2、NOx是大气污染物之一，主要来源于工业烟气及汽车尾气等。除去NOx的方法统称为脱硝，一般有干法脱硝［选择性催化剂法(SCR)］、湿法脱硝等。请完成下列问题：⑴汽车发动机工作时会引发反应N2(g)+O2(g) -2NO(g)o2000K时，向固定容积的密闭容器中充入等物质的量的n2、O2发生上述反应，各组分体积分数 (①)的变化如图1所示。N2的平衡转化率为。，勃质的:NJnwiao.0.0.0ver，勃质的:NJnwiao.0.0.0ver版相佗粗口123450jM/min; ~忤LL :⑵在密闭、固定容积的容器中，一定最NO发生分解的过程中，NO的转化率随时间变化关系如图2所示。①反应2NO(g)、一-N2(g)+O2(g) AH 0(填“〉”或“<”)。②一定温度下，能够说明反应2NO(g)'・一^^^^。乂山已达到化学平衡的 (填序号)。a.容器内的压强不发生变化 b.混合气体的密度不发生变化c.NO、N2、O2的浓度保持不变 d.2V(NO^=v(N2)逆3、二甲醚(CHOCH)的十六烷值高，燃烧尾气中污染物少，可代替柴油。在反应器中将CO混合加氢可合成二3 3 2甲醚，包括以下两个反应：I.CO2(g)+3H2(g)， 、CH30H(g)+H2O(g)II.2CH30H(g)r 、CH30cH3(g)+与O(g)①已知1℃时，在2L的恒容密闭容器中加入1molCOJD2mol耳，发生反应：CO2(g)+3H2(g)『^CH30H(g)+H2O(g)，测得反应在不同时刻各组分的量如下：物质CO2H2CHOH3HO2起始物质的量/mol12005min时物质的量/mol0.2平衡时物质的量/mol0.4在0〜5min内，H2O(g)的平均反应速率v(H2O)=；4的平衡转化率a(H)=。2②某科研小组计算了反应I在温度503K〜543K间，反应压强分别是3MPa、4MPa、5MPa、6MPa、127MPa的情况下甲醇的平衡产率(甲醇实际产量与理论产量之比)，结果如图1所示。

12pn'-'..的¥用户宰pn'-'..的¥用户宰则该反应的AHI（填“>”“〈”或“二”，下同）0。a~e曲线分别对应不同的压强条件，则e对应的压强是，理由是。（3）在2L恒容密闭容器中充入3molCO、3molH/发生反应容密g）+3Hjg）三 -CH3OCH3（g）+CO2（g）,CO的平衡转化率（a）与温度、压强的关系如图2所示。①下列事实能说明该反应一定达到平衡的是（填序号）。a.CO2的浓度不再发生变化 b.3V正（CO）=v逆（CO2）c.混合气体的平均相对分子质量不发生变化 d.CHOCH与CO的物质的量比为1：13 3 2②对于气相反应，用某组分（B）的平衡压强（p）代替物质的量浓度（c）也可以表示平衡常数（记作B BKp）,则A点平衡常数Kp=。课堂总结家庭作业1、光气（COCl2）在塑料、制革、制药等工业中有许多用途。工业上常利用废气CO2通过反应：C（s）+CO2（g）-^2CO（g）AH>0,制取合成光气的原料气CO。在体积可变的恒压（p总）密闭容器中充入1molCO与足量的碳发生上述反应，在平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图1所示：6507 8(X1 925温度/T图1①T℃时，在容器中若充入稀有气体，v正v逆(填“>”“<”或“二")，平衡移动(填“正向”“逆向”或“不”，下同)；若充入等体积的CO和CO,平衡移动。2②CO体积分数为40%时，CO2的转化率为。③已知：气体分压(p分)二气体总压X体积分数。用平衡分压代替平衡浓度表示平衡常数\的表达式为;800℃时，Kp=(用含p总的代数式表示)。(3)利用CH4的还原性，通过反应：CH4(g)+2NO2(g)=^N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)AH,可消除氮氧化物的污染。在130℃和180℃时，分别将1.0molCH4和1.0molNO2充入2L的密闭容器中发生反应，测得NO”T转化率a(NO)在不同温度、压强下随时间变化的关系如图2所示。则上述反应的AH0(填“>”“〈”或“二”，下同)；压强：p1p2。2、铁的单质及化合物有着重要的用途，根据所学知识回答下列问题：(1)已知：①3Fe(s)+2O2(g)^=Fe3O4(s)AHj-1118.4kJ/mol②2H2(g)+O2(g)^=2H2O(g) AH2=-483.8kJ/mol写出铁与气态水反应的热化学方程式：。(2)t℃时，在2L恒温恒容密闭容器中，按下表所示加入物质，反应经过10min后，Fe的物质的量变为1.25mol。FeH2O(g)Fe3O4H22.0mol4.0mol1.0mol1.0mol容器中H2O(g)的转化率为；此段时间内H2的平均反应速率是。(3)在25℃下，KjFe(OH)J=4X10-38,向浓度为0.1mol-L-1的FeCl3溶液中逐滴加入氨水，调节溶液pH为5时，溶液中c(Fe3+)为mol-L-1。(4)高炉炼铁的主要反应为CO(g)+1FeO(s)=CO(g)+2Fe(s),已知该反应在不同温度下的平衡3 23 2 3常数如下：温度/℃100011501300平衡常数4.03.73.514

①该反应的AH0(填“>”或“<”)。②该反应的平衡常数表达式是 ；已知1150c时，某时刻测得高炉中c(CO)=0.3652mol・L-i,c(CO)=0.1mol-L-i,此时正反应速率逆反应速率(填“>”“〈”或“二”)。③当容器内气体密度恒定时，该反应(填“一定”“可能”或“没有”)达到平衡状态；在1000℃时，反应达到平衡，适当增加Fe2O3的量，CO的转化率(填“增大”“减小”或“不变”)。3、“低碳经济”备受关注，CO2的捕集、利用与封存成为科学家研究的重要课题。研究82与CH4,反应使之转化为CO和丝，对减缓燃料危机、减小温室效应具有重要的意义。ch4的电子式为。(2)已知：2CO(g)+O2(g)^=2CO2(g) AH=-566kJ-