高考化学_总复习备考练优选重难点课件_第7章 第3节 化学平衡常数 化学反应进行的方向
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第3讲化学平衡常数化学反应进行的方向一、化学平衡常数1.定义在一定温度下,当一个可逆反应达到平衡时,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,该常数就是该反应的化学平衡常数。
2.表达式对于可逆反应:mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),化学平衡常数K=①。
式中A、B、C、D的浓度均为平衡浓度。
如在一定温度时,4 mol A在2 L的密闭容器中分解:A(g)2B(g)+C(g),达到平衡时测得已有50%的A分解成B和C,此温度下,该反应的平衡常数为②。
3.意义(1)K值越大(一定温度下),说明反应进行的程度③,反应物的转化率也④。
(2)一般认为,K>105时,反应就基本进行完全了。
4.影响因素K值的大小与物质的浓度、压强等无关,只随⑤变化而变化。
1.化学平衡常数是指某一具体反应化学方程式的平衡常数,若化学方程式中各物质的化学计量数等倍增大或减小,平衡常数也会改变。
2.正、逆反应的平衡常数互为倒数。
3.反应物或生成物中有固体和纯液体存在时,因其浓度可看作“常数”而不代入公式,H2O的状态不是液态而是气态时,则需要代入平衡常数表达式。
4.代入平衡常数表达式的是平衡浓度,而不是任意时刻的浓度,更不能将物质的量代入。
二、化学反应的方向1.自发反应在给定的条件下,无须外界帮助,一经引发即自发进行的反应。
2.焓变与反应方向多数能自发进行的化学反应是⑥反应,但也有不少吸热反应能自发进行。
3.熵变与反应方向ΔS为反应产物总熵与反应物总熵之差。
熵⑦有利于反应自发进行,而有些熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行。
4.反应方向的判断在恒温、恒压条件下,焓变和熵变共同决定反应的方向:ΔG=ΔH-TΔS1.自发反应、非自发反应是指该反应过程中是否有自发进行的倾向,而这个过程是否一定会发生则不能确定。
如C的燃烧是一个自发反应,但需借助外界条件点燃才能发生。
2.同一物质在三态时的熵值大小顺序一般为气态>液态>固态。
第3节 化学平衡常数 化学反应进行的方向明考纲析考情考点1 化学平衡常数及其应用1.化学平衡常数 (1)概念在一定温度下,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,用符号K 表示。
(2)表达式对于一般的可逆反应:m A(g)+np C(g)+q D(g),在一定温度下达到平衡时:K=c pc q c mc n(固体和纯液体的浓度视为常数,通常不计入平衡常数表达式中)。
(3)意义①K 值越大,反应物的转化率越高,正反应进行的程度越大,一般来说,K ≥105认为反应进行的较完全。
②K 只受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关,与压强变化、是否使用催化剂无关。
③化学平衡常数是指某一具体反应方程式的平衡常数。
2.平衡转化率平衡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(g)+bc C(g)+d D(g),反应物A 的转化率可以表示为α(A)=A 的初始浓度-A 的平衡浓度A 的初始浓度×100%。
易错警示 (1)计算平衡常数利用的是物质的平衡浓度,而不是任意时刻浓度,也不能用物质的量。
(2)若反应方向改变,则平衡常数改变。
若方程式中各物质的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,但意义不变。
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)C(s)+H 2+H 2(g)的平衡常数表达式为K =c c 2cc2。
(×)(2)恒温、恒容条件下,发生反应2SO 2(g)+O 23(g)达到平衡,向容器中再充入1 mol SO 2,平衡正向移动,化学平衡常数增大。
(×)(3)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)改变条件,使反应物的平衡转化率都增大,该可逆反应的平衡常数一定增大。
(×) (5)改变条件,平衡右移,则反应物的转化率一定增大。
第三节 化学平衡的移动和化学反应的方向[考纲定位] 1.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响,认识其一般规律。
2.了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
知识点一 影响化学平衡的因素在一定条件下,aA(g)+bB(g)mC(g)+nD(g) ΔH<0达到了平衡状态,若其他条件不变,改变下列条如果改变影响平衡的条件之一(如浓度、压强或温度),平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。
小提醒:,某一可逆反应,一定条件下达到平衡状态,若化学反应速率改变了,化学平衡不一定发生移动,如加入催化剂;但若平衡发生移动,化学反应速率一定改变。
巩固练习:1.一定条件下C(s)+H 2O(g)CO(g)+H 2(g) ΔH>0,其他条件不变,改变下列条件:(1)增大压强,正反应速率 、逆反应速率 ,平衡 移动;(2)升高温度,正反应速率 、逆反应速率 ,平衡 移动;(3)充入水蒸气,反应速率 ,平衡 移动;(4)加入碳,反应速率 ,平衡 移动;(5)加入催化剂,反应速率 ,平衡 移动。
答案:(1)增大 增大 逆反应方向(2)增大 增大 正反应方向(3)增大 正反应方向(4)不变,不 (5)增大 不2.对于反应2SO 2(g)+O 2(g)2SO 3(g),向密闭容器中充入2 mol SO 2和1 mol O 2,一定温度下达到平衡,c(SO 2)=a mol/L ,c(SO 3)=b mol/L ,若将容器缩小为原来的12,达到新平衡时,a mol/L c(SO 2) 2a mol/L ,c(SO 3) 2b mol/L 。
(填“>”“<”或“=”)。
答案:< < >知识点二 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自动进行的过程。
(2)特点:①体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态(体系对外部做功或释放能量);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)。
回夺市安然阳光实验学校【高考领航】高考化学一轮复习 第七章 第3讲 化学平衡常数 化学反应进行的方向课时训练 新人教版1.下列说法中正确的是( )A .能自发进行的反应一定能迅速发生B .非自发进行的反应一定不可能发生C .能自发进行的反应实际可能没有发生D .常温下发生反应2H 2O=====电解2H 2↑+O 2↑,说明常温下水的分解反应是自发反应解析:选C 。
自发反应指的是在温度、压强一定的条件下,化学反应有自动发生的趋势,但能自发进行的化学反应不一定能实际发生,如H 2与O 2在常温下化合生成水的反应是一个自发反应,但反应速率非常慢,实际上是不能发生的,所以A 不正确,C 正确;非自发不含有“不可能”之意,如水的分解在常温常压下是非自发的,但在通直流电条件下,电解生成氢气和氧气,所以选项B 、D 错误。
2.下列对化学反应预测正确的是( )选项 化学反应方程式 已知条件 预测 A M(s)===X(g)+Y(s) ΔH >0 它是非自发反应B W(s)+x G(g)===2Q(g) ΔH <0,自发反应 x 可能等于1、2、 3C4X(g)+5Y(g)===4W(g)+6G(g)能自发反应ΔH 一定小于0D 4M(s)+N(g)+2W(l)===4Q(s) 常温下,自发进行 ΔH >0解析:选B 。
根据复合判据:ΔG =ΔH -T ·ΔS ,M(s)===X(g)+Y(s),固体分解生成气体,为熵增反应,ΔH >0时,在高温下,能自发进行,A 错误;W(s)+x G(g)===2Q(g) ΔH <0,能自发进行,若熵增,任何温度下都能自发进行,若熵减,在低温条件下能自发进行,所以,G 的计量数不确定,x 等于1、2或3时,都符合题意,B 正确;4X(g)+5Y(g)===4W(g)+6G(g)是熵增反应,当ΔH >0时,在高温下可能自发进行,C 错误;4M(s)+N(g)+2W(l)===4Q(s)为熵减反应,常温下能自发进行,说明该反应一定是放热反应,D 错误。
第3讲化学平衡移动[考纲解读] 1.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化剂等)对化学平衡的影响,认识其一般规律。
2.了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
考点一化学平衡移动1.概念可逆反应达到平衡状态以后,若反应条件(如________、________、________等)发生了变化,平衡混合物中各组分的浓度也会随之________,从而在一段时间后达到________________。
这种由____________向______________的变化过程,叫做化学平衡的移动。
2.过程3.平衡移动方向与反应速率的关系(1)v正____v逆,平衡向正反应方向移动。
(2)v正____v逆,平衡不移动。
(3)v正____v逆,平衡向逆反应方向移动。
1.化学平衡移动的实质是什么?2.某一可逆反应,一定条件下达到了平衡,①若化学反应速率改变,平衡一定发生移动吗?②若平衡发生移动,化学反应速率一定改变吗?考点二影响化学平衡的外界因素1.影响化学平衡的因素条件的改变(其他条件不变) 化学平衡的移动浓度增大反应物浓度或减小生成物浓度向______方向移动减小反应物浓度或增大生成物浓度向______方向移动压强(对有气体存在的反应) 反应前后气体分子数改变增大压强向______________的方向移动反应前后气体分子数不变减小压强向______________的方向移动改变压强温度升高温度向____反应方向移动降低温度向____反应方向移动催化剂使用催化剂2.勒夏特列原理如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强,以及参加反应的化学物质的浓度),平衡将向着能够____________的方向移动。
3.改变条件,平衡向正反应方向移动,原料的转化率一定提高吗?4.升高温度,化学平衡会向着吸热反应的方向移动,此时放热反应方向的反应速率会减小吗?5. 对于达到平衡的可逆反应:X+Y W+Z,增大压强则正、逆反应速率(v)的变化如图所示,分析可知X、Y、Z、W的聚集状态可能是( )A.Z、W为气体,X、Y中之一为气体B.Z、W中之一为气体,X、Y为非气体C.X、Y、Z皆为气体,W为非气体D.X、Y为气体,Z、W中至少有一种为气体6.将NO2装入带活塞的密闭容器中,当反应2NO2(g)N2O4(g)达到平衡后,改变下列一个条件,其中叙述正确的是( )A.升高温度,气体颜色加深,则此反应为吸热反应B.慢慢压缩气体体积,平衡向右移动,混合气体颜色变浅C.慢慢压缩气体体积,若体积减小一半,压强增大,但小于原来的两倍D.恒温恒容时,充入惰性气体,压强增大,平衡向右移动,混合气体的颜色变浅(1)压强的影响实质是浓度的影响,所以只有当这些“改变”造成浓度改变时,平衡才有可能移动。
考点一 化学平衡常数[思维流程]1.概念在一定温度下,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,称为化学平衡常数,用符号K 表示。
2.表达式(1)对于反应m A(g)+n B(g)p C(g)+q D(g)K =c p (C )·c q (D )c m (A )·c n (B )(固体和纯液体的浓度视为常数,通常不计入平衡常数表达式中)。
(2)K 值越大,反应物的转化率越大,正反应进行的程度越大。
3.实例N 2(g)+3H 2(g)2NH 3(g) 12N 2(g)+32H 2(g)NH 3(g)2NH 3(g)N 2(g)+3H 2(g)4.注意事项(1)K 只受温度影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。
(2)计算化学平衡常数利用的是物质的平衡浓度,而不是任意时刻浓度,也不能用物质的量。
(3)催化剂能加快化学反应速率,但对化学平衡无影响,也不会改变平衡常数的大小。
(4)化学反应方向改变或化学计量数改变,化学平衡常数均发生改变。
[对点训练] 1.反应H 2(g)+I 2(g)2HI(g)的平衡常数为K 1;反应HI(g)12H 2(g)+12I 2(g)的平衡常数为K 2,则K 1、K 2的关系式为(平衡常数为同温度下的测定值)( )A .K 1=2K 2B .K 1=K 22C .K 1=1K 22D .K 1=12K 2解析:选C 由反应H 2(g)+I 2(g)2HI(g)的平衡常数K 1,则相同温度下,反应2HI(g)H 2(g)+I 2(g)的平衡常数为1K 1,故反应HI(g)12H 2(g)+12I 2(g)的平衡常数K 2= 1K 1,故K 1=1K 22。
2.某温度下2 L 密闭容器中3种气体起始状态和平衡状态时的物质的量(n )如表所示,下列说法正确的是( )A.该温度下,此反应的平衡常数表达式是K =c (X )·c (Y )c 3(W )B .其他条件不变,升高温度,若W 的体积分数减小,则此反应ΔH <0C .其他条件不变,使用催化剂,正、逆反应速率和平衡常数均增大,平衡不移动D .其他条件不变,当密闭容器中混合气体密度不变时,表明反应已达到平衡 解析:选B 由表知,X 、Y 是反应物,W 是生成物,且Δn (X)∶Δn (Y)∶Δn (W)=2∶1∶3,化学方程式为2X +Y3W ,反应的平衡常数表达式是K =c 3(W )c 2(X )·c (Y ),A 错误;升高温度,若W 的体积分数减小,说明平衡向逆反应方向移动,则此反应的ΔH <0,B 正确;使用催化剂,平衡常数不变,C 错误;混合气体密度一直不变,不能说明反应已达到平衡,D 错误。
3.某温度下气体反应达到化学平衡,平衡常数K =c (A )·c 2(B )c 2(E )·c (F ),恒容时,若温度适当降低,F 的浓度增加,下列说法正确的是( )A .增大c (A)、c (B),K 增大B .降低温度,正反应速率增大C .该反应的焓变为负值D .该反应的化学方程式为2E(g)+F(g)A(g)+2B(g)解析:选D 某温度下气体反应达到化学平衡,平衡常数K =c (A )c 2(B )c 2(E )c (F ),则该反应为2E(g)+F(g)A(g)+2B(g),恒容时,若温度适当降低,F 的浓度增加,平衡向逆反应方向移动,正反应为吸热反应,故C 错误,D 正确;平衡常数只受温度影响,与浓度无关,温度不变,平衡常数不变,故A 错误;降低温度,正、逆反应速率都降低,正反应速率降低更多,平衡向逆反应方向移动,故B 错误。
1.对于可逆反应a A(g)+b B(g)c C(g)+d D(g),在一定温度下的任意时刻,反应物与生成物浓度有如下关系:Q =c c (C )·c d (D )c a (A )·c b (B ),称为浓度商。
Q ⎩⎪⎨⎪⎧<K 反应向正反应方向进行,v 正>v 逆=K 反应处于化学平衡状态,v 正=v 逆>K 反应向逆反应方向进行,v 正<v 逆2.判断可逆反应的热效应[对点训练]4.利用醋酸二氨合铜[Cu(NH 3)2Ac]溶液吸收CO ,能达到保护环境和能源再利用的目的,反应方程式为Cu(NH 3)2Ac +CO +NH 3[Cu(NH 3)3]Ac·CO 。
已知该反应的化学平衡常数与温度的关系如表所示:下列说法正确的是( ) A .上述正反应为吸热反应 B .15 ℃时,反应[Cu(NH 3)3]Ac·COCu(NH 3)2Ac +CO +NH 3的平衡常数为2×10-5C .保持其他条件不变,减小压强,CO 的转化率升高D .醋酸二氨合铜溶液的浓度大小对CO 的吸收多少没有影响解析:选B 根据提供数据,温度降低,平衡常数增大,说明降低温度,平衡向正反应方向移动,则正反应为放热反应,A 项错误;[Cu(NH 3)3]Ac·CO Cu(NH 3)2Ac +CO +NH 3为Cu(NH 3)2Ac +CO +NH 3[Cu(NH 3)3]Ac·CO 的逆反应,两反应的平衡常数互为倒数,则[Cu(NH 3)3]Ac·COCu(NH 3)2Ac +CO +NH 3的平衡常数K =15×104=2×10-5,B 项正确;减小压强,平衡逆向移动,CO 的转化率降低,C 项错误;增大醋酸二氨合铜溶液的浓度,平衡向正反应方向移动,有利于CO 的吸收,D 项错误。
5.700 ℃时,向容积为2 L 的密闭容器中充入一定量的CO(g)和H 2O(g),发生反应CO(g)+H 2O(g)CO 2(g)+H 2(g),反应过程中测定的部分数据见下表(表中t 2>t 1):下列说法正确的是( )A .反应在0~t 1 min 内的平均速率为v (H 2)=0.40t 1mol·L -1·min -1 B .若800 ℃时该反应的平衡常数为0.64,则正反应为吸热反应C .保持其他条件不变,向平衡体系中再通入0.20 mol H 2O(g)和0.40 mol H 2(g),则v正>v 逆D .保持其他条件不变,起始时向容器中充入0.60 mol CO(g)和1.20 mol H 2O(g),达到平衡时n (CO 2)=0.40 mol解析:选D 0~t 1 min 内,v (H 2)=v (CO)=(1.20-0.80)mol 2 L ×t 1min=0.20t 1 mol·L -1·min -1,A项错误;700 ℃,t 1 min 时反应已达到平衡状态,此时c (CO)=0.80 mol 2 L =0.40 mol·L -1,c (H 2O)=0.20 mol 2 L =0.10 mol·L -1,c (CO 2)=c (H 2)=0.40 mol 2 L =0.20 mol·L -1,则K =0.20×0.200.40×0.10=1>0.64,说明温度升高,平衡常数减小,故正反应为放热反应,B 项错误;保持其他条件不变,向平衡体系中再通入0.20 mol H 2O(g)和0.40 mol H 2(g),c (H 2O)=0.40 mol2 L=0.20 mol·L -1,c (H 2)=0.80 mol 2 L =0.40 mol·L -1,Q c =0.20×0.400.40×0.20=1=K ,平衡不移动,则v 正=v 逆,C项错误;CO(g)与H 2O(g)按物质的量之比为1∶1反应,充入0.60 mol CO(g)和1.20 mol H 2O(g)与充入1.20 mol CO(g)和0.60 mol H 2O(g)对平衡状态的影响相同,t 1 min 时,n (CO)=0.80 mol ,n (H 2O)=0.60 mol -0.40 mol =0.20 mol ,t 2 min 时,n (H 2O)=0.20 mol ,说明t 1 min 时反应已经达到平衡状态,根据化学方程式可知,达到平衡时n (CO 2)=0.40 mol ,D 项正确。
6.在一定温度下,1 L 的密闭容器中发生反应:C(s)+H 2O(g)CO(g)+H 2(g),平衡时测得C 、H 2O 、CO 、H 2的物质的量都为0.1 mol 。
(1)该反应的平衡常数K =________。
(2)若升高平衡体系的温度,该反应的平衡常数会增大,则该反应的ΔH ________0(填“>”或“<”)。
(3)相同条件下,向该密闭容器中充入各物质的起始量如下:①均为0.2 mol ②C(s)、H 2O 为0.2 mol ,CO 、H 2为 0.1 mol ,判断该反应进行的方向:①________________,②________________。
解析:(1)容积为1 L ,则H 2O 、CO 、H 2的浓度均为0.1 mol·L -1,K =c (CO )·c (H 2)c (H 2O )=0.1×0.10.1=0.1。
(2)升高温度平衡常数增大,说明平衡向右移动,正反应为吸热反应,ΔH >0。
(3)①Q c =0.2×0.20.2=0.2>K =0.1,反应向逆反应方向进行;②Q c =0.1×0.10.2=0.05<K =0.1,反应向正反应方向进行。
答案:(1)0.1 (2)> (3)①向逆反应方向 ②向正反应方向地列出起始量、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 N 2 + 3H 2催化剂高温、高压2NH 3 起始量 1 3 0 变化量 a b c 平衡量 1-a 3-b c (1)反应物的平衡量=起始量-变化量。
(2)生成物的平衡量=起始量+变化量。
(3)各物质变化浓度之比等于它们在化学方程式中化学计量数之比。
变化浓度是联系化学方程式、平衡浓度、起始浓度、转化率、化学反应速率的桥梁。
因此,抓变化浓度是解题的关键。
2.掌握三个百分数(1)转化率=n (转化)n (起始)×100%=c (转化)c (起始)×100%。
(2)生成物的产率:实际产量占理论产量的百分数。
一般来说,转化率越高,原料利用率越高,产率越高。