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化学 课标版,第22讲 化学平衡常数 化学反应进行的方向,考点一 化学平衡常数 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= 。 (3)意义 a.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 ;反之,K值越小,转化得越 不完全 ,转化率就 越小 。 b.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),若浓度商Qc= , 则将浓度商和平衡常数作比较可得可逆反应所处的状态。 (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。,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 ( ),答案 (1) (2) (3) (4) (5),2.【多维思考】 对于N2+3H2 2NH3 K1 NH3 N2+ H2 K2 试分别写出平衡常数表达式,并判断其关系。,答案 K1= K2= K1=,1.已知下列反应的平衡常数:H2(g)+S(s) H2S(g) K1;S(s)+O2(g) SO2(g) K2,则反应H2(g)+SO2(g) O2(g)+H2S(g)的平衡常数是 ( ) A.K1+K2 B.K1-K2 C.K1K2 D.,题组一 化学平衡常数及影响因素,答案 D 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K3=K1/K2。,2.(2014上海单科,14,3分)只改变一个影响因素,平衡常数K与化学平衡 移动的关系叙述错误的是 ( ) A.K值不变,平衡可能移动 B.K值变化,平衡一定移动 C.平衡移动,K值可能不变 D.平衡移动,K值一定变化,答案 D 若平衡移动不是由温度变化引起的,则K值不变,D项错误。,3.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 H10 () 2NO(g)+Cl2(g) 2ClNO(g) K2 H20 () 4NO2(g)+2NaCl(s) 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2(g)的平衡常数K= (用K1、K2表示),该反应的H= (用H1、H2表示)。,答案 2H1-H2,解析 ()2-()可得4NO2(g)+2NaCl(s) 2NaNO3(s)+2NO(g)+Cl2 (g),由平衡常数的定义可知,K= 。,4.在1 000 K时,已知反应Ni(s)+H2O(g) NiO(s)+H2(g)的平衡常数K= 0.005 9。当水蒸气和氢气的物质的量浓度相等时,此反应 ( ) A.已达平衡状态 B.未达平衡状态,反应正向进行 C.未达平衡状态,反应逆向进行 D.无法确定,题组二 平衡常数的应用,答案 C Qc= =1,1 000 K时,K=0.005 9,故QcK,反应未达平衡状 态,向逆反应方向进行。,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 (选填“”“=”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的最大转化率为 。,答案 (1) (2)75%,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,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-x 0.060-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%。 思维建模 化学平衡的一般计算模式“三段式”法 (1)模式 mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 起始量(mol/L) a b 0 0 变化量(mol/L) mx nx px qx 平衡量(mol/L) a-mx b-nx px qx 对于反应物: 平衡时的相关量=起始量-变化量,n(平)=n(始)-n(变) 对于生成物: 平衡时的相关量=起始量+变化量,n(平)=n(始)+n(变),(2)应用 平衡常数:K= 。 转化率= 100%,如(A)平= 100%。 百分含量:(A)= 100%。 平衡前后的压强之比: = 。 平均摩尔质量: = gmol-1。,考点二 化学反应方向的判断 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.化学反应方向的判据,1.判断正误,正确的画“”,错误的画“”。 (1)放热过程均可以自发进行,吸热过程均不能自发进行( ) (2)CaCO3 CaO+CO2是一个熵增的过程 ( ) (3)焓变是影响反应是否具有自发性的唯一因素 ( ) (4)H0时,反应能自发进行 ( ),答案 (1) (2) (3) (4),2.分析下列反应,在任何温度下均能自发进行的是 ( ) A.2N2(g)+O2(g) 2N2O(g) H=+163 kJmol-1 B.Ag(s)+ Cl2(g) AgCl(s) H=-127 kJmol-1 C.HgO(s) Hg(l)+ O2(g) H=+91 kJmol-1 D.H2O2(l) O2(g)+H2O(l) H=-98 kJmol-1,答案 D A项,该反应H0、S0、 S0,在低温下不能自发进行;D项,该反应H0,在任何温度下 都能自发进行。,1.某反应2AB(g) C(g)+3D(g)在高温时能自发进行,其逆反应在低温 时能自发进行,则该反应的H、S应为 ( ) A.H0 B.H0、S0 D.H0、S0,答案 C 由H-TS0,反应在 任何温度下都能自发进行;H0、S0、S0,反应在较高温度下能自发进行;H0、S0,反应 在较低温度下能自发进行。,2.有A、B、C、D四个反应:,(1)在任何温度下都能自发进行的反应是 。 (2)在任何温度下都不能自发进行的反应是 。 (3)在余下的反应中:温度高于 时可自发进行的反应是 。 温度低于 时可自发进行的反应是 。,答案 (1)C (2)B (3)77 A -161.6 D,解析 放热的熵增反应在任何温度下都能自发进行,吸热的熵减反应在 任何温度下都不能自发进行。放热的熵减反应在低温下能自发进行,吸 热的熵增反应在高温下可以自发进行,具体温度可以根据H-TS=0计 算出来。,思维建模 焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响,考点三 化学平衡的图像 1.常见化学平衡图像类型 (1)物质的量(或浓度)-时间图像 此类图像要注意各曲线的折点(达平衡)对应时刻相同,各物质的物质的 量(或浓度)变化的比例符合化学方程式中的化学计量数关系。,该反应的化学方程式为2A 3B+C。 (2)含量-时间-温度(压强)图像 常见的形式有下图所示的几种(C%指某生成物百分含量,B%指某反应 物百分含量),这种图像的折点对应的横坐标表示达到平衡的时刻,曲线 的斜率反映了反应速率的大小,可以确定T(p)的高低(大小)。,此类图像斜率大的反应快,先达到平衡(先拐先平)。 (3)速率-压强图像 曲线的意义是外界条件(如压强等)对正、逆反应速率影响的变化趋势 及变化幅度。图中交点是平衡状态,压强增大后正反应速率增大得快, 平衡正向移动。,(4)恒压(温)线 该类图像的纵坐标为反应物的转化率()或物质的平衡浓度(c),横坐标 为温度(T)或压强(p),常见类型有(如下图所示):,解决这类图像题,采用“定一议二”法,即把自变量(温度、压强)之一设 为恒量,讨论另外两个量的关系。,2.解题思路,3.化学平衡图像题解题技巧 (1)先拐先平数值大:在含量(转化率)-时间曲线中,先出现拐点的先达到 平衡,表示温度较高、有催化剂、压强较大等。 (2)定一议二:当图像中有三个量时,先确定一个量不变,再讨论另外两个 量的关系,有时还需要作辅助线。 (3)三步分析法:一看反应速率是增大还是减小;二看v正、v逆的相对大小; 三看化学平衡移动的方向。,题组 与化学平衡有关的图像题 1.下面是某化学研究小组探究外界条件对化学反应速率和化学平衡影 响时所画的图像,其中图像和实验结论表达均正确的是 ( ),A.是其他条件一定时,反应速率随温度变化的图像,正反应H0 B.是在平衡体系的溶液中溶解少量KCl晶体后化学反应速率随时间 变化的图像 C.是在有、无催化剂存在下建立平衡过程的图像,a表示使用催化剂 时的曲线,D.是一定条件下,向含有一定量A的容器中逐渐加入B时的图像,压强 p1p2,答案 C 根据图像知,升高温度,平衡向正反应方向移动,正反应 H0,A项错误;反应实质是Fe3+3SCN- Fe(SCN)3,K+和Cl-不参加 化学反应,KCl浓度增大不影响化学平衡,B项错误;使用催化剂,反应 速率增大,先达到平衡,C项正确;该反应为反应前后气体的物质的量 不变的化学反应,改变压强不影响平衡状态,即不影响A的转化率,且不 断加入B,A的转化率增大,D项错误。,2.800 时,在密闭容器内发生反应2NO(g)+O2(g) 2NO2(g) H0, 下列图像与该反应体系相符的是 ( ),答案 C 由图示可知,压强为p1时,反应先达到平衡,故p1p2,对于题给 反应,增大压强,平衡向正反应方向移动,平衡时NO2体积分数增大,A项 错误;正反应放热,升温使平衡向逆反应方向移动,反应物的转化率减小, B项错误;容器容积不变,向平衡体系中充入O2,正反应速率瞬时增大,后 逐渐减小,逆反应速率瞬时不变,后逐渐增大,平衡向正反应方向移动, 正、逆反应速率相等时,达到新的平衡状态,C项正确;加入催化剂,反应 速率增大,达到平衡所需时间缩短,D项错误。,3.(2016四川理综,6,6分)一定条件下,CH4与H2O(g)发生反应:CH4(g)+ H2O(g) CO(g)+3H2(g)。设起始 =Z,在恒压下,平衡时CH4的体积 分数(CH4)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H0,B.图中Z的大小为a3b C.图中X点对应的平衡混合物中 =3 D.温度不变时,图中X点对应的平衡在加压后(CH4)减小,答案 A A项,根据图像可知,温度升高,(CH4)减小,说明平衡右移,则 正反应是吸热反应,该反应的焓变H0,故正确;B项,温度一定时,Z增大, 平衡右移,(CH4)减小,则a3,故 错误;D项,加压后X点对应的平衡左移,(CH4)增大,故错误。,
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