（课标通用）山东省高考化学专题七第3讲化学平衡常数化学反应进行的方向课件.pptx

1、第3讲 化学平衡常数 化学反应进行的方向,微专题一 化学平衡常数的含义和应用,微专题二 化学平衡常数与转化率的计算,总纲目录,微专题三 化学反应进行的方向,山东省教学指导意见,微专题一化学平衡常数的含义和应用,1.化学平衡常数 (1)含义 在一定温度下,当一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数,简称平衡常数,用符号K表示。 (2)表达式 对于一般的可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),平衡常数的表达,式:K=。 注意平衡常数表达式中物质的浓度均为平衡状态时的浓度。 (3)意义 K值越大,说明正反应能够进行的程度越大,反应物的转化率 越大

2、;反之,K值越小,转化得越不完全,转化率就越小。 (4)影响因素 K只受温度的影响,与反应物或生成物的浓度无关。,2.化学平衡常数的应用 (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:,(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 对于可逆反应:mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),浓度商Qc=。 注意浓度商表达式中物质的浓度为任意时刻浓度。,(3)判断可逆反应的反应热 升高温度,若K值增大,则正反应为吸热反应;若K值减小,则正反 应为放热反应。 (4)计算转化率:利用平衡常数计算转化率的主要途径是利用温度不变时,平衡常数不变列方程求解。

3、,3.转化率 转化率是指平衡时已转化了的某反应物的量与转化前该反应物的量之比,用来表示反应限度。对于反应:aA+bB cC+dD,反应物A的转化 率可以表示为: (A)=100%,1.判断正误(正确的画“”,错误的画“”)。 (1)C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)的平衡常数表达式为K= ( ) (2)增大反应物浓度,平衡正向移动,平衡常数增大( ) (3)升高温度,平衡常数一定增大( ) (4)平衡常数发生变化,化学平衡一定发生移动( ) (5)化学平衡发生移动,平衡常数一定发生变化( ),(6)反应A(g)+B(g)C(g)达到平衡后,温度不变,增大压强,平衡正向移 动,平衡常

4、数增大( ),2.对于N2+3H22NH3K1 NH3N2+H2K2 平衡常数表达式K1=,K2=,K1与K2的关系式为。,答案K1=,3.已知反应:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)H0。 (1)此反应的平衡常数表达式为K=。 (2)温度降低,则K值(填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)已知1 100 时,K=0.263,此时测得c(CO2)=0.025 molL-1,c(CO)=0.1 molL-1,此时该反应(填“处于”或“不处于”)化学平衡状态,化学反应速率:正反应速率(填“”“”或“=”)逆反应速率,其原因是。,答案(1)(2)减小(3)不处于=0.25v逆,题组一

5、平衡常数表达式的书写,1.(1)4NO2(g)+2NaCl(s) 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g),反应的平衡常数 表达式K=。 (2)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)K1 2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g)K2,则4NO2(g)+2NaCl(s) 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K= (用K1、K2表示)。,答案(1)(2),解析(2)K1=,K2=,K=,2.(1)已知下列反应的平衡常数:H2(g)+S(s) H2S(g)K1;S(s)+O2 (g

6、) SO2(g)K2,则反应H2(g)+SO2(g) O2(g)+H2S(g)的平衡常数 K=(用K1、K2表示)。 (2)反应H2(g)+I2(g) 2HI(g)的平衡常数为K1;反应HI(g) H2(g)+ I2(g)的平衡常数为K2,则K1、K2的关系为(平衡常数为同温度下的测定值)。,解析(1)反应的平衡常数K1=,反应的平衡常数K2=,反 应的平衡常数K3=,故K=。 (2)K1=,K2=,则K1=。,答案(1)(2)K1=,题后悟道,1.化学平衡常数与具体的化学反应方程式有关,同一类型的化学方程式,化学计量数不同,则K不同。,2.在水溶液中进行的可逆反应,水可视为纯液体,不能写入化

7、学平衡常数表达式中;固体也不能写入化学平衡常数表达式中。,题组二影响化学平衡常数的因素,3.可逆反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)达到平衡状态时,保持恒温恒容 向容器中加入一定量的O2。下列说法正确的是(K为平衡常数,Qc为浓度商)( C ) A.Qc不变,K变大,O2转化率增大 B.Qc不变,K变大,SO2转化率减小 C.Qc变小,K不变,O2转化率减小 D.Qc增大,K不变,SO2转化率增大,解析保持恒温恒容向容器中加入一定量的O2,浓度商Qc变小,K不变,平衡向右移动,SO2转化率增大,但O2转化率减小。,4.(2018陕西西安质检)O3是一种很好的消毒剂,具有高效、洁净、

8、方便、经济等优点。O3可溶于水,在水中易分解,产生的O为游离氧原子,有很强的杀菌消毒能力。常温常压下发生的反应如下: 反应O3 O2+OH0平衡常数为K1; 反应O+O3 2O2H0平衡常数为K2; 总反应:2O3 3O2H0平衡常数为K。 下列叙述正确的是( ),A.降低温度,总反应K减小 B.K=K1+K2 C.适当升温,可提高消毒效率 D.压强增大,K2减小,解析C降温,总反应平衡向右移动,K增大,A项错误;K1=、K2=、K=K1K2,B项错误;升高温度,反 应平衡向右移动,c(O)增大,可提高消毒效率,C项正确;对于给定的反应,平衡常数只与温度有关,D项错误。,题组三化学平衡常数的应

9、用,5.已知反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)的平衡常数K与温度的关系 如下表:,(1)该反应的H(填“”“=”或“”)0。 (2)500 时,若CO和H2O的起始浓度均为0.060 molL-1,则在该条件下,CO的平衡转化率为。 (3)在1 000 时,平衡常数K=0.5,当CO、H2O(g)、CO2、H2的物质的量浓度相等时,该反应(填“达到平衡状态”或“正向进行”或“逆向进行”)。,答案(1)(2)75%(3)逆向进行,解析(1)由表格中数据可知,温度越高,平衡常数K越小,说明温度升高,反应逆向进行,正反应为放热反应,H0。 (2)500 时,K=9。 假设平衡时,

10、CO的转化浓度为x molL-1,则有 CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) 0.060 0.060 0 0 x x x x,0.060-x0.060-x x x 根据平衡常数的表达式,则=9,x=0.045 故CO的转化率为100%=75%。 (3)Qc=1K,故反应逆向进行。,6.在一个体积为2 L的真空密闭容器中加入0.5 mol CaCO3,发生反应Ca-CO3(s) CaO(s)+CO2(g),测得二氧化碳的物质的量浓度随温度的变 化关系如下图所示,图中A表示CO2的平衡浓度与温度的关系曲线,B表示不同温度下反应经过相同时间时CO2的物质的量浓度的变化曲线。请按要求回答

11、下列问题:,(1)该反应正反应为热反应(填“吸”或“放”),温度为T5 时,该反应耗时40 s达到平衡,则T5 时,该反应的平衡常数数值为。,(2)如果该反应的平衡常数K值变大,该反应(填标号)。 a.一定向逆反应方向移动 b.在平衡移动时正反应速率先增大后减小 c.一定向正反应方向移动 d.在平衡移动时逆反应速率先减小后增大 (3)保持温度、体积不变,充入CO2气体,则CaCO3的质量,CaO的质量,CO2的浓度(填“增大”“减小”或“不变”)。,答案(1)吸0.2(2)bc(3)增大减小不变,解析(1)T5 时,c(CO2)=0.20 molL-1,K=0.20。(2)K值增大,平衡正向移

12、动,正反应速率大于逆反应速率。(3)体积不变,增大c(CO2),平衡左移,CaCO3质量增大,CaO质量减小,由于温度不变,K不变,所以c(CO2)不变。,微专题二化学平衡常数与转化率的计算 “三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时,要注意清楚条理地列出起始量、变化量、平衡量,按题目要求进行计算,同时还要注意单位的统一。,1.明确三个量起始量、变化量、平衡量 N2+3H2 2NH3 起始量1 30 变化量a bc 平衡量1-a3-b c,2.明确三个量的关系 (1)三个量:即起始量、变化量、平衡量。 (2)关系 对于同一反应物,起始量-变化量=平衡量。 对于同一生成物,起始量

13、+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。,3.掌握四个公式 (1)反应物的转化率=100%=100%。 (2)生成物的产率:实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲,转化率越大,原料利用率越高,产率越大。产率=100%。 (3)平衡时混合物组分的百分含量=100%。 (4)某组分的体积分数=100%。,4.答题模板 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 起始量(mol/L)a b 00 变化量(mol/L)mxnx pxqx 平衡量(mol/L)a-mx b-nx pxqx (1)平衡常数K=。 (2)转化率=100%,如(A)平=100%。,(3)百分

14、含量:(A)=100%。 (4)平衡前后的压强之比: =。 (5)平均摩尔质量:= gmol-1。,1.在25 时,密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表:,下列说法错误的是( C ) A.反应达平衡时,X的转化率为50% B.反应可表示为X+3Y 2Z,其平衡常数为1 600 C.增大压强使平衡向生成Z的方向移动,平衡常数增大 D.改变温度可以改变此反应的平衡常数,解析反应达到平衡时,X的转化率为100%=5 0%,A正确;根据反应速率之比等于浓度变化量之比等于化学计量数之比可知:c(X)c(Y)c(Z)=0.050.150.1=132,则反应的方程式为X+3Y 2Z,K=1

15、 600,B正确;平衡常数只 与温度有关,增大压强平衡向生成Z的方向移动,平衡常数不变,C错误;平衡常数只受温度的影响,温度改变时,化学平衡常数一定改变,D正确。,2.在1.0 L密闭容器中放入0.10 mol A(g),在一定温度下进行反应:A(g) B(g)+C(g)H=+85.1 kJmol-1。 反应时间(t)与容器内气体总压强(p)的数据见下表:,回答下列问题: (1)欲提高A的平衡转化率,应采取的措施为。 (2)由总压强p和起始压强p0计算反应物A的转化率a(A)的表达式为,平衡时A的转化率为,列式并计算反应的平衡常数K:。,答案(1)升高温度、减小压强 (2)100%94.1%

16、A(g) B(g)+ C(g) 起始/(molL-1)0.10 0 0 平衡/(molL-1)0.10(1-94.1%)0.1094.1%0.1094.1% K=1.5,解析(1)因正反应为气体物质的量增大的吸热反应,故采取升温、减压均可使反应正向移动,提高反应物的转化率。 (2)在同体积的容器中,压强之比等于气体的物质的量之比,则据差量法可得: A(g) B(g)+C(g)n 1 1 p(A) p-p0 p(A)=p-p0,故A的转化率的表达式为100%=100%;25 h时,反应已达平衡状态,则将表中数据代入表达式可知平衡时A的转化率a(A)=100%=94.1%;依据“三段式”列式进行求

17、解: A(g)B(g)+C(g) 起始/(molL-1) 0.10 0 0 转化/(molL-1)0.094 1 0.094 10.094 1 平衡/(molL-1)0.10-0.094 1 0.094 10.094 1 K=1.5。,3.(2018课标,28节选)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25 时N2O5(g)分解反应: 2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g) 2N2O4(g) 其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示t=时,N2O5(g)完全分解:,25 时N2O4(g) 2NO2(g)反应的平衡常数Kp=kPa

18、(Kp为以分压 表示的平衡常数,计算结果保留1位小数)。,答案13.4,解析t=时,N2O5完全分解。 2N2O52N2O4+O2 2 2 1 35.8 kPa =35.8 kPa=17.9 kPa 设达平衡时,N2O4分压减小了x kPa。 N2O42NO2 开始分压(kPa) 35.8 0,变化分压(kPa)x2x 平衡分压(kPa)35.8-x2x (35.8-x)kPa+2x kPa+17.9 kPa=63.1 kPa,解得x=9.4,则平衡时=26.4 kPa,=18.8 kPa,K=kPa13.4 kPa。,4.(2018课标,27节选)CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气(C

19、O和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。CH4-CO2催化重整反应为:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)。某温度下,在体积为2 L的容器中加入2 mol CH4、1 mol CO2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为mol2L-2。,答案,解析利用“三段式”解答: CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) 始2 mol 1 mol 0 mol0 mol 转0.5 mol0.5 mol1 mol1 mol 平1.5 mol0.5 mol1 mol1 mol K= mol2L-2。,5.(2017课标,28节选)H2S与CO2在高

20、温下发生反应:H2S(g)+CO2(g) COS(g)+H2O(g)。在610 K时,将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L的空钢瓶中,反应平衡后水的物质的量分数为0.02。 (1)H2S的平衡转化率1=%,反应平衡常数K=。 (2)在620 K重复实验,平衡后水的物质的量分数为0.03,H2S的转化率21,该反应的H0。(填“”“”或“=”) (3)向反应器中再分别充入下列气体,能使H2S转化率增大的是(填标号)。,A.H2S B.CO2C.COSD.N2,答案(1)2.52.810-3(2)(3)B,解析(1)反应前后气体体积不变,则平衡后水的物质的量为(0.1

21、0 mol+0.40 mol)0.02=0.01 mol,利用三段式: H2S(g)+CO2(g) COS(g)+H2O(g) 起始0.40 mol0.10 mol0 0 转化0.01 mol0.01 mol0.01 mol0.01 mol 平衡0.39 mol0.09 mol0.01 mol0.01 mol 则H2S的平衡转化率1=100%=2.5%。,平衡常数K=2.810-3。 (2)由610 K到620 K,水的物质的量分数增大,说明平衡正向移动,则H2S的转化率增大,正反应吸热,H0。 (3)A项,再充入H2S,H2S转化率会减小,错误;B项,再充入CO2,平衡正向移动,H2S转化率增大,正确;C项,充入COS,平衡逆向移动,H2S转化率减小,错误;D项,充入N2,平衡不移动,H2S转化率不变,错误。,微专题三化学反应进行的方向,1.自发过程 (1)含义 在一定条件下,不需要借助外力作用就能进行的过程。 (2)特点,2.化学反应方