高考化学一轮复习第七章化学反应速率第23讲化学平衡常数化学反应进行的方向课件

1 _____1_6__。
0
重难突破
3
考点一 化学平衡常数及应用
[解析] 该反应的平衡常数的表达式为 K＝ccCCOH·3cO2HH2，错误；B 项， 由图像可知，反应从 T2 到 T1 时，甲醇的物质的量增大，根据平衡常数计算 式可知 T1 时的平衡常数比 T2 时的大，错误；C 项，由图像可知在 T2 温度下 反应先达到平衡，反应速率较 T1 快，则有 T2>T1，从图像的纵坐标分析可得 温度降低，平衡向正反应方向移动，则正反应为放热反应，错误；D 项，处 于 A 点的反应体系从 T1 变到 T2 的过程中，平衡向逆反应方向移动，则 c(H2) 增大，而 c(CH3OH)减小，达到平衡时cCcHH3O2H增大，正确。
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
答案 C
解析 升高温度，反应①平衡向右移动，反应②平衡向左移动，c[O]增 大，可提高消毒效率，C 正确。
2．已知在 600 ℃时，以下三个反应的平衡常数： 反应①：CO(g)＋CuO(s) CO2(g)＋Cu(s) K1 反应②：H2(g)＋CuO(s) Cu(s)＋H2O(g) K2 反应③：CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) K3
在催化剂存在下用 H2 还原 CO2 是解决温室效应的重要手段之一，相关 反应如下：主反应：CO2(g)＋4H2(g) CH4(g)＋2H2O(g) ΔH1①，副反应： CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41.2 kJ·mol－1，已知 H2 和 CH4 的燃烧热分别为 285.5 kJ·mol－1 和 890.0 kJ·mol－1，H2O(l)===H2O(g) ΔH＝ ＋44 kJ·mol－1。
(3)根据问题建立相应的关系式进行计算。 2．具体方法 (1)分析三个量：即起始量、转化量、平衡量。 (2)明确三个关系 ①对于同一反应物，起始量－转化量＝平衡量。 ②对于同一生成物，起始量＋转化量＝平衡量。 ③各变化量之比等于各物质的化学计量数之比，且三段式中只有转化量 之比一定等于各物质化学计量数之比，起始量和平衡量不一定。
示 CH4(g)和 CO(g)的体积分数，由图可知nnCHO22＝____4____时，甲烷产率最 高。若该条件 CO 的产率趋于 0，则 T ℃时①的平衡常数 K＝___1_0_0___。
解析 (3)随着nnCHO22比值的增大，氢气的转化率降低，则表示 H2 转化率 的是 b；随着nnCHO22比值的增大，氢气的量增多，一氧化碳的量减少，甲烷 的量增加，故 c 为 CH4(g)的体积分数，由图可知nnCHO22＝4 时，甲烷产率最 高。若该条件下 CO 的产率趋于 0，则nnCHO22＝4，开始物质的量之和为 5 mol 的 H2 和 CO2 分别为 4 mol 和 1 mol，平衡转化率为 80%，则平衡时各物质的 量浓度为：
＜K Qc＝K
＞K
反应向正反应方向进行，v正＞v逆 反应处于化学平衡状态，v正＝v逆 反应向逆反应方向进行，v正＜v逆
1．O3 是一种很好的消毒剂，具有高效、洁净、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① O3 O2＋[O] ΔH>0 平衡常数为 K1； 反应② [O]＋O3 2O2 ΔH<0 平衡常数为 K2； 总反应：2O3 3O2 ΔH<0 平衡常数为 K。
(3)利用 K 的表达式确定化学反应方程式 根据平衡常数的书写原则确定出反应物、生成物以及各物质的化学计量 数。
(4)借助平衡常数，可以判断一个化学反应是否达到化学平衡状态以及
反应的方向
对于可逆反应 aA(g)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)，在一定温度下的任意时
刻，通过浓度商与 K 的相对大小来确定反应是否达到平衡状态。Qc＝ cccaCA··ccdbDB。
3．实例 化学方程式
平衡常数
关系式
N2(g)＋3H2(g)
□ 2NH3(g)
K1＝
01
c2NH3 cN2·c3H2
12N2(g)＋3 cNH3
13 K2＝ c2N2·c2H2
K2＝ K3＝
K1(或
1 K21)
□04 1
K1
2NH3(g)
□ N2(g)＋3H2(g)
K3＝
[解析] (2)平衡常数只与温度有关，温度不变 K 不变，而曲线 a 和曲
线 b 的温度相同，故平衡常数相同，曲线 b 条件下反应达平衡时 N2 的转化
率为 80%，根据题意列出三段式：
N2(g) ＋ 3H2(g) 2NH3(g)
起始物质的量 1 mol
2.8 mol 0
变化物质的量 0.8 mol 2.4 mol 1.6 mol
(3)反应③的 K3 值与 K1、K2 的关系是____K_3_＝__KK_12___。 (4)若其他条件不变，向反应③所在的密闭容器中充入 H2O(g)，则平衡 将向___正__反__应__方__向___移动，该反应的平衡常数___不__变___(填“变大”“变 小”或“不变”)。
考点二 化学平衡常数的计算
错因：ΔG＝ΔH－TΔS<0 时反应可自发进行，又 ΔS<0，所以 ΔH<0。 (6)因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单 独作为反应自发性的判据。( × ) 错因：焓变或熵变不全面，需由复合判据 ΔG＝ΔH－TΔS 来判定反应的 自发性。
2．教材改编题
(据人教选修四 P32T2)已知反应 A(g)＋3B(g) 3C(g)在一定温度下达 到平衡，该反应的平衡常数表达式为_K_＝__c__Ac_3_·_cC3__B_。若各物质的平衡浓度分 别为 c(A)＝2.0 mol·L－1、c(B)＝2.0 mol·L－1、c(C)＝1.0 mol·L－1，则 K＝
[答案] D
1．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)固体与纯液体以及溶液中 H2O 的浓度可看为常数，不能代入平衡常 数表达式。 (3)两反应加和得到的新反应，其化学平衡常数是两反应平衡常数的乘 积；两反应相减得到的新反应，其化学平衡常数是两反应平衡常数相除得到 的商。
平衡物质的量 0.2 mol 0.4 mol 1.6 mol
所以 K＝c3cH22N·Hc3N 2＝0.203×.820.1＝800。
(3)b 对应容器中 M 点最终达平衡状态时氮气的转化率减小，反应逆向 进行，则 v(正)小于 v(逆)。
[答案] (1)c (2)800 (3)小于
“三段式法”解答有关平衡常数、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 注意条理清楚地列出起始量、转化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时 还要注意单位的统一。 1．解题步骤 (1)写出涉及的可逆反应的化学方程式。 (2)找出起始量、转化量和平衡量中哪些是已知量，哪些是未知量，按 “三段式”列出。
(1) 反 应 ① 的 平 衡 常 数 表 达 式 为 _K__1＝__c_c_CC_O_O_2__ ， 反 应 ④2CO(g) ＋ 2CuO(s) 2CO2(g)＋2Cu(s)的平衡常数 K4 与 K1 的关系是__K__4＝__K__21 ____。
(2) 反 应 ② 的 K 值 随 着 温 度 升 高 而 增 大 ， 则 反 应 ② 的 反 应 热 ΔH___＞_____0。
错因：K 仅与温度有关。
(3)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。( × )
错因：K 仅与温度有关。
(4)改变条件，平衡右移，则反应物的转化率一定增大。( × ) 错因：在合成氨的反应中，其他条件不变时，增加 N2 的量，平衡右移， 但 N2 的转化率减小。
(5)反应 NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的 ΔH>0。( × )
(2)常见的熵增过程
①同一种物质的不同状态：S(g) □04 ＞ S(l) □05 ＞ S(s)。
②反应后气体物质的量增加的反应。
3．化学反应方向的判据
0
基础自测
2
1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”，并指明错因。 (1)C(s) ＋ H2O(g) CO(g) ＋ H2(g) 的 平 衡 常 数 表 达 式 为 K ＝ ccCCO·c·cHH2O2。( × ) 错因：固体和纯液体通常不计入平衡常数表达式中。 (2)恒温、恒容条件下，发生反应 2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)达到平衡， 向容器中再充入 1 mol SO2，平衡正向移动，化学平衡常数增大。( × )
03
cN2·c3H2 c2NH3
4．意义
(1)K 值越大，平衡时反应物的转化率 □01 越大 ，正反应进行的程 度 □02 越大 。
(2)K 只受 □03 温度 影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。
(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。
5．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)＋bB(g) cC(g)＋dD(g)，反应 物 A 的转化率可以表示为 α(A)＝A的初始A浓的度初－始A浓的度平衡浓度×100%。
(3)计算模式
对于反应：mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，令 A、B 起始物质的量(mol)
分别为 a、b，达到平衡后，A 的消耗量为 mx，容器容积为 V L。
mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)
起始(mol) a
b
0
0
转化(mol) mx nx