2020年高考化学一轮总复习 第七章 第23讲 化学平衡常数 化学反应进行的方向学案（含解析）.doc

第23讲 化学平衡常数 化学反应进行的方向一、化学平衡常数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表达式对于反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，K(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实例4意义(1)K值越大，平衡时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。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(A)100%。二、化学反应进行的方向1自发过程(1)含义：不用借助于外力就可以自动进行的过程。2熵与熵变(1)熵：描述体系混乱程度的物理量，符号为S。熵值越大，体系混乱度越大。(2)常见的熵增过程同一种物质的不同状态：S(g)S(l)S(s)。反应后气体物质的量增加的反应。3化学反应方向的判据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。()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。()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，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H0B纯碳和氧气反应生成CO(g)，S0CH2O(g)变成液态水，S0DCaCO3(s)加热分解为CaO(s)和CO2(g)，S0答案C考点化学平衡常数及应用典例1(2018西安市铁一中学质检)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O3O2OH0平衡常数为K1；反应OO32O2H0平衡常数为K2；总反应：2O33O2H0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BKK1K2C适当升温，可提高消毒效率D压强增大，K2减小解析降温，总反应平衡向右移动，K增大，A项错误；K1、K2、KK1K2，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。答案C名师精讲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。2化学平衡常数的应用(1)利用K可以推测可逆反应进行的程度K的大小表示可逆反应进行的程度，K大说明反应进行的程度大，反应物的平衡转化率大；K小说明反应进行的程度小，反应物的平衡转化率小。(2)利用K可判断反应的热效应若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。(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。Qc1已知在600 时，以下三个反应的平衡常数：反应：CO(g)CuO(s)CO2(g)Cu(s)K1反应：H2(g)CuO(s)Cu(s)H2O(g)K2反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)K3(1)反应的平衡常数表达式为_，反应2CO(g)2CuO(s)2CO2(g)2Cu(s)的平衡常数K4与K1的关系是_。(2)反应的K值随着温度升高而增大，则反应的反应热H_0。(3)反应的K3值与K1、K2的关系是_。(4)若其他条件不变，向反应所在的密闭容器中充入H2O(g)，则平衡将向_移动，该反应的平衡常数_(填“变大”“变小”或“不变”)。答案(1)K1K4K(2)(3)K3(4)正反应方向不变解析(1)由反应依据平衡常数的计算公式K1，反应中固体物质浓度按常数1处理，由反应系数2即得题干方程式，则K4K。(2)温度升高，可逆反应向吸热方向进行，而K值增大，平衡正向移动，则正向为吸热的方向，故H0。(3)反应反应反应，则K3。(4)依据平衡移动原理，平衡将向正反应方向移动，由于K值仅受温度影响，故K值不变。2(2018合肥高三模拟)在体积为1 L的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，化学平衡常数K与温度T的关系如下表：T/70080085010001200K0.60.91.01.72.6回答下列问题：(1)升高温度，化学平衡向_(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。(2)若某温度下，平衡浓度符合下列关系：c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)，此时的温度为_；在此温度下，若该容器中含有1 mol CO2、1.2 mol H2、0.75 mol CO、1.5 mol H2O，则此时反应所处的状态为_(填“向正反应方向进行中”“向逆反应方向进行中”或“平衡状态”)。答案(1)正反应(2)850 向正反应方向进行中解析(1)由表格数据，可知随着温度升高，平衡常数增大，说明化学平衡向正反应方向移动。(2)c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)，则计算出K1.0，即此时温度为850 ，此温度下1.0，故反应向正反应方向进行中。考点化学平衡常数的计算典例2(2018潍坊统考)温度为T0时，在容积固定的密闭容器中发生反应aX(g)bY(g)cZ(g)，4 min时达到平衡，各物质浓度随时间变化的关系如图a所示。其他条件相同，温度分别为T1、T2时发生反应，Z的浓度随时间变化的关系如图b所示。下列叙述正确的是()A发生反应时，各物质的反应速率大小关系为v(X)v(Y)2v(Z)B图a中反应达到平衡时，Y的转化率为37.5%CT0时，该反应的平衡常数为33.3D该反应正反应的反应热HT2，温度升高，c(Z)增大，则平衡向正反应方向移动，故正反应为吸热反应，H0，D项错误。答案C名师精讲 “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)解题步骤写出涉及的可逆反应的化学方程式。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。根据问题建立相应的关系式进行计算。(2)具体方法分析三个量：即起始量、转化量、平衡量。明确三个关系a对于同一反应物，起始量转化量平衡量。b对于同一生成物，起始量转化量平衡量。c各变化量之比等于各物质的化学计量数之比。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)ab00转化(mol)mx nxpxqx平衡(mol)amxbnxpxqx则有：a.平衡常数：bA的平衡浓度：c(A)平 molL1。cA的转化率：(A)平100%，(A)(B)。dA的体积分数：(A)100%。e平衡与起始压强之比：。3将固体NH4I置于密闭容器中，在一定温度下发生下列反应：NH4I(s)NH3(g)HI(g)，2HI(g)H2(g)I2(g)。达到平衡时：c(H2)0.5 molL1，c(HI)4 molL1，则此温度下反应的平衡常数为_。答案20解析由平衡时H2的浓度，可求得反应分解消耗HI的浓度，c分解(HI)0.5 molL121 molL1，故式生成c(HI)c平衡(HI)c分解(HI)4 molL11 molL15 molL1，则c平衡(NH3)5 molL1，根据平衡常数表达式Kc平衡(NH3)c平衡(HI)5420。4已知可逆反应：M(g)N(g)P(g)Q(g)H0。请回答下列问题：(1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为：c(M)1 molL1，c(N)2.4 molL1；达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的转化率为_。(2)若反应温度升高，M的转化率_(填“增大”“减小”或“不变”)。(3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为：c(M)4 molL1，c(N)a molL1；达到平衡后，c(P)2 molL1，a_。(4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为：c(M)c(N)b molL1，达到平衡后，M的转化率为_。答案(1)25%(2)增大(3)6(4)41%解析(1)由化学方程式知反应消耗N与M的物质的量相等，则N的转化率为100%25%。(2)因为正反应是吸热反应，温度升高，平衡右移，所以M的转化率增大。(3)反应温度不变，平衡常数不变，由(1)中数据 M(g)N(g)P(g)Q(g)起始(molL1) 1 2.4 0 0变化(molL1) 0.6 0.6 0.6 0.6平衡(molL1)10.62.40.6 0.6 0.6K， M(g)N(g)P(g)Q(g)起始(molL1) 4 a 0 0变化(molL1) 2 2 2 2平衡(molL1) 42a22 2则，解得a6。(4)同(3)的方法，解得M的转化率为41%。考点化学反应进行的方向典例3灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿，现把白锡制成的器皿放在0 、100 kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能再继续使用？_。已知：在0 、100 kPa条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为H2180.9 Jmol1、S6.61 Jmol1K1。解析HTS2.1809 kJmol1273 K(6.61103 kJmol1K1)0.38 kJmol10D反应2Mg(s)CO2(g)=C(s)2MgO(s)能自发进行，则该反应的H0答案C解析若H0，则一定自发，若H0，S0，则一定不能自发，若H0，S0，S0，反应能否自发，和温度有关，A、B错误；C项中反应的S0，若H0，正确；D项中反应的S0，能自发，说明H0，错误。6已知反应FeO(s)C(s)=CO(g)Fe(s)的H0(假设H、S不随温度变化而变化)，下列叙述中正确的是()A低温下为自发过程，高温下为非自发过程B高温下为自发过程，低温下为非自发过程C任何温度下为非自发过程D任何温度下为自发过程答案B解析已知H0，固固反应生成气体的反应S0，化学反应能自发进行的判据是HTS0，即TSH，因此此反应只能是高温自发，B正确。