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化学平衡常数与平衡图像,【明确考纲】,了解化学平衡常数(K)的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算。,【课前真题】,1.(2016年四川卷，6T)一定条件下，CH4与H2O(g)发生反应：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)，设起始m(H2O)/m(CH4)=Z，在恒压下，平衡时(CH4)的体积分数与Z和T(温度)的关系如图所示。下列说法正确的是()A该反应的焓变H0B图中Z的大小为a3bC图中X点对应的平衡混合物中m(H2O)/m(CH4)=3D温度不变时，图中X点对应的平衡在加压后(CH4)减小,【解析】,选A；A、从图分析，随着温度升高甲烷的体积分数逐渐减小，说明升温平衡正向移动，则正反应为吸热反应，故正确；B、m(H2O)/m(CH4)的比值越大，则甲烷的体积分数越小，故a30。,【课前真题】,3.(2016年全国卷II27T)丙烯腈(CH2=CHCN)是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛(CH2=CHCHO)和乙腈(CH3CN)等。回答下列问题：(1)以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下：C3H6(g)NH3(g)1.5O2(g)=C3H3N(g)3H2O(g)H515kJmol1C3H6(g)O2(g)=C3H4O(g)H2O(g)H353kJmol1两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是；有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是。,(2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460，低于460时，丙烯腈的产率(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，判断理由是_；高于460时，丙烯腈产率降低的可能原因是(双选，填标号)。A.催化剂活性降低B.平衡常数变大C.副反应增多D.反应活化能增大(3)丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示。由图可知，最佳n(氨)/n(丙烯)约为，理由是_，进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为。,【解析】,【答案】：(1)两个反应均为放热量大的反应降低温度降低压强催化剂(2)不是该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低AC(3)1该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低1:7.5:1【解析】：(1)因为两个反应均为放热量大的反应，所以在热力学上趋势均很大；该反应为气体分子数增大的放热反应，所以降低温度、降低压强有利于提高丙烯腈平衡产率；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是催化剂。(2)因为该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低，反应该开始进行，尚未达到平衡状态，460以前是建立平衡的过程，所以低于460时，丙烯腈产率不是对应温度下的平衡产率；高于460时，丙烯腈产率降低。A催化剂在一定温度范围内活性较高，若温度过高，活性降低，正确。B平衡常数变大，对产率的影响是提高产率才对，错误。C根据题意，副产物有丙烯醛，副反应增多导致产率下降，正确。D反应活化能的大小不影响平衡，错误。(3)根据图像可知，当n(氨)/n(丙烯)约为1时，该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低；根据化学反应C3H6(g)+NH3(g)+1.5O2(g)=C3H3N(g)+3H2O(g)，氨气、氧气、丙烯按1:1.5:1的体积比加入反应达到最佳状态，而空气中氧气约占20%，所以进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为1:7.5:1。,【课前真题】,【课前真题】,研究表明，N2O5(g)分解的反应速率v=2103pN2O5(kPamin1)，t=62min时，测得体系中pO2=2.9kPa，则此时的pN2O5=_kPa，v=_kPamin1。若提高反应温度至35，则N2O5(g)完全分解后体系压强p(35)_63.1kPa(填“大于”“等于”或“小于”)，原因是_。25时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp=_kPa(Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数)。,【答案】53.130.06.0102大于温度提高，体积不变，总压强提高；NO2二聚为放热反应，温度提高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强提高13.4【解析】根据方程式可知氧气与消耗五氧化二氮的物质的量之比是1:2，又因为压强之比是物质的量之比，所以消耗五氧化二氮减少的压强是2.9kPa25.8kPa，则此时五氧化二氮的压强是35.8kPa5.8kPa30.0kPa，因此此时反应速率v2.0103306.0102(kPamin1)；由于温度升高，容器容积不变，总压强提高，且二氧化氮二聚为放热反应，温度提高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强提高，所以若提高反应温度至35，则N2O5(g)完全分解后体系压强p(35)大于63.1kPa。根据表中数据可知五氧化二氮完全分解时的压强是63.1kPa，根据方程式可知完全分解时最初生成的二氧化氮的压强是35.8kPa271.6kPa，氧气是35.8kPa217.9kPa，总压强应该是71.6kPa+17.9kPa89.5kPa，平衡后压强减少了89.5kPa63.1kPa26.4kPa，所以根据方程式2NO2(g)N2O4(g)可知平衡时四氧化二氮对应的压强是26.4kPa，二氧化氮对应的压强是71.6kPa26.4kPa218.8kPa，则反应的平衡常数,【考点归类】,课堂精讲,【考点归类】,3意义(1)K值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。(2)K只受温度影响，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。4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,课堂精讲,课堂精讲,(3)判断可逆反应的热效应升高温度K值增大正反应为吸热反应，K值减小正反应为放热反应降低温度K值增大正反应为放热反应，K值减小正反应为吸热反应(4)计算平衡体系中的相关量根据相同温度下，同一反应的平衡常数不变，计算反应物或生成物的浓度、转化率等。,课堂精讲,1题型分类,(1)分析外界条件对反应速率及化学平衡的影响；(2)由图象判断反应特征(确定反应中各物质的化学计量数、判断热效应或气体物质化学计量数的变化关系)；(3)由反应和图象判断图象中坐标或曲线的物理意义；(4)由反应和图象判断符合图象变化的外界条件；(5)由反应判断图象正误等。,二、化学平衡图像分析：,课堂精讲,2解题指导,(1)看图象：一看轴，即纵、横坐标的意义；二看点，即起点、拐点、交点、终点；三看线，即线的走向和变化趋势；四看辅助线，即等温线、等压线、平衡线等；五看量的变化，如浓度变化、温度变化、转化率变化、物质的量的变化等。(2)依据图象信息，利用平衡移动原理，分析可逆反应的特征：吸热还是放热，气体计量数增大、减小还是不变，有无固体或纯液体参加或生成等。(3)先拐先平：在化学平衡图象中，先出现拐点的反应先达到平衡，可能是该反应的温度高、浓度大、压强大或使用了催化剂。(4)定一议二：勒夏特列原理只适用于一个条件的改变，所以图象中有三个变量时，先固定一个量，再讨论另外两个量的关系。,课堂精讲,【典例剖析】,NO2气体对环境有危害，应特别注意对地表水、土壤、大气和饮用水的污染。在一定温度时，将0.80mol的NO2气体充入4L真空的密闭容器中，每隔一段时间就对该容器内的物质进行分析，得到数据如下表所示：(1)在上述条件下，反应从20s至40s这一时间段内，NO2的平均反应速率为molL-1s-1。(2)n3_n4(填“”、“”或“”)，该反应的平衡常数为(保留小数点后一位)。(3)达到平衡后，如向该密闭容器中再充入0.64mol氦气，并把容器体积扩大为8L，则平衡将(选填“向正反应方向移动”、“向逆反应方向移动”或“不移动”)，其理由是。,(4)若在相同情况下，最初向该容器中充入的是N2O4气体，要达到上述同样的平衡状态，起始充入N2O4的物质的量是mol，假设在80s时达到平衡，请在图中画出并标明该条件下此反应中N2O4和NO2的浓度随时间变化的曲线。,(5)取五等份NO2，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，反应相同时间后，分别测定体系中NO2的百分量(NO2%)，并作出其随反应温度(T)变化的关系图。下列示意图中，可能与实验结果相符的是。,【答案】,(1)0.001(2)=；2.8(3)向逆反应方向移动；氦气是稀有气体，不参与反应；扩大体积的瞬间，c(NO2)和c(N2O4)均降低为原来一半，使c(N2O4)/c2(NO2)增大，并大于该温度下的平衡常数，平衡左移。(4)0.40(5)BD,【技巧点拨】,【变式训练】,“C1化学”是指以碳单质或分子中含1个碳原子的物质(如CO、CO2、CH4、CH3OH等)为原料合成工业产品的化学工艺，对开发新能源和控制环境污染有重要意义(1)一定温度下，在容积为2L的密闭容器中，发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H=-49.0kJ/mol相关数据如下：若甲中反应10s时达到平衡，则用CO2来表示甲中反应从开始到平衡过程中的平均反应速率是mol/(Ls)。,【变式训练】,(2)压强为p1时，向体积为1L的密闭容器中充入bmolCO和2bmolH2，发生反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。平衡时CO的转化率与温度、压强的关系如图所示。请回答：该反应属于(填“吸”或“放”)热反应；p1p2(填“”、“”或“=”)100时，该反应的平衡常数K=(用含b的代数式表示)。,【变式训练】,(3)治理汽车尾气的反应是2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g)H0。在恒温恒容的密闭容器中通入n(NO)：n(CO)=1：2的混合气体，发生上述反应。下图正确且能说明反应在进行到t1时刻一定达到平衡状态的是(选填字母)。,【答案】(1)0.03；(2)放；K=1/b2(3)cd,1.向某密闭容器中加入0.3molA、0.1molC和一定量的B三种气体，一定条件下发生反应，各物质浓度随时间变化如下甲图所示。下乙图为平衡体系中速率随时间变化的情况，且四个阶段都各改变一种条件，所用条件均不同。若t4时刻改变条件是压强，则下列说法错误的是()A.若t1=15s，则前15s的平均反应速率v(C)=0.004mol/(Ls)B.该反应的化学方程式是3A(g)B(g)2C(g)C.t2、t3、t5时刻改变的条件分别是升高温度、加入催化剂、增大反应物浓度D.B的起始物质的量为0.04mol,【课后巩固】,甲,乙,答案：C,2.在一定条件下，对于反应aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)，C的百分含量(C%)与温度、压强的关系如图所示，下列反应的H和S判断正确的是()H0S0H0S0H0S0H0S0,【课后巩固】,答案：A,3.将E和F加入密闭容器中，在一定条件下发生反应：E(g)F(s)2G(g)。忽略固体体积，平衡时G的体积分数(%)随温度和压强的变化如下表所示bf915、2.0MPa时E的转化率为60%增大压强，平衡左移K(1000)K(810)上述中正确的有()A4个B3个C2个D1个,【课后巩固】,答案：A,4.在某容积一定的密闭容器中，可逆反应A(g)B(g)xC(g)根据图I(T表示温度、p表示压强、C%表示C的体积分数)所示的关系曲线，试判断下列对图II的说法正确的是()A.p3p4,y轴表示B的转化率C.p3p4,y轴表示混合气体中A的浓度,【课后巩固】,答案：D,5(2014山东高考节选)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)K1H10()2NO(g)Cl2(g)2ClNO(g)K2H2”、“”或“”)，平衡常数K2_(填“增大”、“减小”或“不变”)。若要使K2减小，可采取的措施是_。,【课后巩固】,
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