2020版高考化学新增分大一轮复习 第7章 第22讲 化学平衡常数及转化率的计算课件 鲁科版.ppt

,化学平衡常数及转化率的计算,第22讲,大一轮复习讲义,第7章化学反应的方向、限度与速率,考纲要求KAOGANGYAOQIU,1.了解化学平衡常数(K)的含义。2.能利用化学平衡常数进行相关计算。3.能正确计算化学反应的转化率()。,内容索引NEIRONGSUOYIN,考点一化学平衡常数的概念及应用,考点二“三段式”突破平衡常数(K)、转化率的相关计算,探究高考明确考向,课时作业,01,考点一,化学平衡常数的概念及应用,知识梳理,ZHISHISHULI,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_与反应物_的比值是一个常数，用符号_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)。如(1)C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)的平衡常数表达式K_。(2)Fe3(aq)3H2O(l)Fe(OH)3(s)3H(aq)的平衡常数表达式K_。,浓度幂之积,浓度幂之积,K,3.意义及影响因素(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_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)判断可逆反应进行的程度。(2)判断反应是否达到平衡或向何方向进行。对于化学反应aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)的任意状态，浓度商：Q_。,温度,QK，反应向_反应方向进行；QK，反应处于_状态；QK，反应向_反应方向进行。(3)判断反应的热效应：若升高温度，K值增大，则正反应为_热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为_热反应。,正,平衡,逆,吸,放,(1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度()(2)催化剂既能改变速率常数，也能改变化学平衡常数()(3)对于同一可逆反应，升高温度，则化学平衡常数增大()(4)增大反应物的浓度，平衡正向移动，化学平衡常数增大(),辨析易错易混正误判断,1.在一定温度下，已知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_。(2)反应的K3与K1、K2的关系是K3_。,提升思维能力深度思考,化学平衡常数与化学方程式书写形式的关系(1)正、逆反应的平衡常数互为倒数。(2)若化学方程式中各物质的化学计量数都扩大或缩小至原来的n倍，则化学平衡常数变为原来的n次幂或次幂。(3)两方程式相加得到新的化学方程式，其化学平衡常数是两反应平衡常数的乘积。,题组一化学平衡常数及影响因素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OO32O2H”“1。温度升高，平衡向吸热反应方向移动，故H0。,解析A项，充入H2S，H2S的转化率反而减小；B项，充入CO2，增大了一种反应物的浓度，能够提高另一种反应物的转化率，故H2S的转化率增大；C项，充入COS，平衡左移，H2S的转化率减小；D项，充入N2，对平衡无影响，不改变H2S的转化率。,1,2,3,向反应器中再分别充入下列气体，能使H2S转化率增大的是_(填标号)。A.H2SB.CO2C.COSD.N2,B,1,2,3,该反应的速率方程可表示为v(正)k(正)c(顺)和v(逆)k(逆)c(反)，k(正)和k(逆)在一定温度时为常数，分别称作正、逆反应速率常数。回答下列问题：(1)已知：t1温度下，k(正)0.006s1，k(逆)0.002s1，该温度下反应的平衡常数值K1_；该反应的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，则H_(填“小于”“等于”或“大于”)0。,3小于,1,2,3,解析根据v(正)k(正)c(顺)，k(正)0.006s1，则v(正)0.006c(顺)，v(逆)k(逆)c(反)，k(逆)0.002s1，则v(逆)0.002c(反)，化学平衡状态时正、逆反应速率相等，则0.006c(顺)0.002c(反)，该温度下反应的平衡常数,该反应的活化能Ea(正)小于Ea(逆)，说明断键吸收的,能量小于成键释放的能量，即该反应为放热反应，则H小于0。,解析随着时间的推移，顺式异构体的质量分数不断减少，且减少速率随时间减小，则符合条件的曲线是B。设顺式异构体的起始浓度为x，可逆反应左右物质的化学计量数相等，均为1，则平衡时，顺式异构体为0.3x，反式异构体为0.7x，所以平衡常数为。因为K1K2，对于放热反应升高温度时平衡逆向移动，所以温度t2t1。,(2)t2温度下，图中能表示顺式异构体的质量分数随时间变化的曲线是_(填曲线编号)，平衡常数值K2_；温度t1_(填“小于”“等于”或“大于”)t2，判断理由是_。,B,小于,该反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动,1,2,3,3.2018全国卷，28(2)(3)采用N2O5为硝化剂是一种新型的绿色硝化技术，在含能材料、医药等工业中得到广泛应用。回答下列问题：(2)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25时N2O5(g)分解反应：,1,2,3,其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如下表所示t时，N2O5(g)完全分解：,已知：2N2O5(g)=2N2O4(g)O2(g)H14.4kJmol12NO2(g)=N2O4(g)H255.3kJmol1则反应N2O5(g)=2NO2(g)O2(g)的H_kJmol1。,1,2,3,解析令2N2O5(g)=2N2O4(g)O2(g)H14.4kJmol1a2NO2(g)=N2O4(g)H255.3kJmol1b,53.1,研究表明，N2O5(g)分解的反应速率v2103kPamin1。t62min时，测得体系中2.9kPa，则此时_kPa，v_kPamin1。,1,2,3,30.0,6.0102,解析由方程式2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)可知，62min时，2.9kPa，则减小的N2O5为5.8kPa，此时35.8kPa5.8kPa30.0kPa，则v(N2O5)210330.0kPamin16.0102kPamin1。,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_。,大于,温度升高，体积不变，总压强升高；NO2二聚为放热反应，温度升高，平衡左移，体系物质的量增加，总压强升高,25时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp_(Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数)。,1,2,3,13.4,1,2,3,解析时间无限长时N2O5完全分解，故由2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g)知，此时生成的235.8kPa71.6kPa，0.535.8kPa17.9kPa。由题意知，平衡时体系的总压强为63.1kPa，则平衡体系中NO2、N2O4的压强和为63.1kPa17.9kPa45.2kPa，设N2O4的压强为xkPa，则N2O4(g)2NO2(g)初始压强/kPa071.6转化压强/kPax2x平衡压强/kPax71.62x则x(71.62x)45.2，解得x26.4，71.6kPa26.4kPa218.8kPa，,1,2,(3)对于反应2N2O5(g)4NO2(g)O2(g)，R.A.Ogg提出如下反应历程：第一步N2O5NO2NO3快速平衡第二步NO2NO3NONO2O2慢反应第三步NONO32NO2快反应其中可近似认为第二步反应不影响第一步的平衡。下列表述正确的是_(填标号)。A.v(第一步的逆反应)v(第二步反应)B.反应的中间产物只有NO3C.第二步中NO2与NO3的碰撞仅部分有效D.第三步反应活化能较高,AC,3,1,2,解析第一步反应快速平衡，说明正、逆反应速率很大，极短时间内即可达到平衡，A项正确；第二步反应慢，说明有效碰撞次数少，C项正确；由题给三步反应可知，反应的中间产物有NO3和NO，B项错误；反应快，说明反应的活化能较低，D项错误。,3,04,课时作业,解析因改变压强或浓度引起化学平衡移动时，K值不变，A项和B项均正确；K值只与温度有关，K值发生了变化，说明体系的温度改变，则平衡一定移动，C项正确；相同条件下，同一个反应的方程式的化学计量数增大2倍，K值应该变为，D项错误。,1.只改变一个影响化学平衡的因素，平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述不正确的是A.K值不变，平衡可能移动B.平衡向右移动时，K值不一定变化C.K值有变化，平衡一定移动D.相同条件下，同一个反应的方程式的化学计量数增大2倍，K值也增大两倍,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,2.(2018天津重点中学联考)一定温度下，在一个容积为1L的密闭容器中，充入1molH2(g)和1molI2(g)，发生反应H2(g)I2(g)2HI(g)，经充分反应达到平衡后，生成的HI(g)占气体体积的50%，该温度下，在另一个容积为2L的密闭容器中充入1molHI(g)发生反应HI(g)H2(g)I2(g)，则下列判断正确的是A.后一反应的平衡常数为1B.后一反应的平衡常数为0.5C.后一反应达到平衡时，H2的平衡浓度为0.25molL1D.后一反应达到平衡时，HI(g)的平衡浓度0.5molL1,设后一反应达平衡时H2xmolL1，则平衡时I2xmolL1，HI(0.52x)molL1，K20.5，解得x0.125，故平衡时HI0.25molL1，C、D项错误。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,3.(2019衡水调研)某温度下，反应2A(g)B(g)H0在密闭容器中达到平衡，平衡后a，若改变某一条件，足够时间后反应再次达到平衡状态，此时b，下列叙述正确的是A.在该温度下，保持容积固定不变，向容器内补充了B气体，则abB.在该温度恒压条件下再充入少量B气体，则abC.若其他条件不变，升高温度，则abD.若保持温度、压强不变，充入惰性气体，则ab,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,4.放热反应CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)在温度t1时达到平衡，CO1H2O11.0molL1，其平衡常数为K1。升高反应体系的温度至t2时，反应物的平衡浓度分别为CO2和H2O2，平衡常数为K2，则A.K2和K1的单位均为molL1B.K2K1C.CO2H2O2D.CO1CO2,解析升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数之间的关系为K2K1，K1、K2的单位均为1，CO1CO2，故C项正确。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,5.某温度下，将2molA和3molB充入一密闭容器中，发生反应：aA(g)B(g)C(g)D(g)，5min后达到平衡。已知该温度下其平衡常数K1，若温度不变时将容器的体积扩大为原来的10倍，A的转化率不发生变化，则A.a3B.a2C.B的转化率为40%D.B的转化率为60%,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析温度不变，扩大容器体积(相当于减小压强)时，A的转化率不变，说明反应前后气体的体积不变，即a1，A、B两项均错误；假设达到平衡时，B的转化量为xmol，则A、B、C、D平衡时的物质的量分别为(2x)mol、(3x)mol、xmol、xmol，设容器体积为1L，则平衡常数K1，解得x1.2，B的转化率为100%40%，所以C项正确、D项错误。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,6.某1L恒容密闭容器中，CH4、H2O(g)的起始浓度分别为1.8molL1和3.6molL1，二者反应生成CO2和H2，该反应的部分物质的浓度随时间变化的关系如图所示(部分时间段的浓度变化未标出)，其中第6min开始升高温度。下列有关判断正确的是,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,A.X是H2B.增大压强，平衡逆向移动，平衡常数减小C.第一次平衡时的平衡常数约为0.91D.若5min时向容器中再加入0.7mol的CH4和0.7mol的CO2，则平衡正向移动,解析根据图像04minCH4减少0.5molL1，X增加0.5molL1，则X为CO2，A项错误；温度不变时，增大压强，平衡常数不变，B项错误；4min时，反应第一次达到平衡状态：CH4(g)2H2O(g)CO2(g)4H2(g)起始/molL11.83.600转化/molL10.51.00.52.0平衡/molL11.32.60.52.0平衡常数Kmol2L20.91mol2L2，C项正确；若5min时向容器中再加入0.7mol的CH4和0.7mol的CO2，则浓度商Qmol2L21.42mol2L20.91mol2L2，反应逆向移动，D项错误。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,7.CO常用于工业冶炼金属。在不同温度下CO还原四种金属氧化物达平衡后气体中与温度(t)的关系曲线如图。下列说法正确的是,A.通过增高反应炉的高度，延长矿石和CO接触的时间，能减少尾气中CO的含量B.CO不适宜用于工业冶炼金属CrC.CO还原PbO2的反应H0D.工业冶炼金属Cu时，高温有利于提高CO的转化率,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析A项，增高反应炉的高度，增大CO与铁矿石的接触时间，不能影响平衡移动，CO的利用率不变，错误；,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,A.H0B.b点时，乙二醛的体积分数为33.33%C.生成乙醛酸的速率：v(a)v(b)v(c)D.a、b、c三点中，a点乙醛酸的体积分数最小,解析A项，随着温度的升高，转化率降低，这说明升高温度平衡向逆反应方向移动，则H0，错误；B项，b点时转化率是60%，则根据方程式可知2OHCCHO(g)O2(g)2OHCCOOH(g)起始量/mol210转化量/mol1.20.61.2平衡量/mol0.80.41.2因此乙二醛的体积分数为100%33.33%，正确；C项，温度越高，催化效率越高，化学反应速率越快，而b点的温度低、催化效率高，c点的温度高、催化效率低，所以无法比较速率大小，错误；D项，a、b、c三点中，a点转化率最大，则乙醛酸的体积分数最大，错误。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,9.已知T1温度下在容积为10L的密闭容器中发生可逆反应X(g)Y(g)2Z(g)2W(s)H，起始时充入15molX与15molY,10min时反应达到平衡状态，测得平均速率v(Z)0.12molL1min1。下列有关说法正确的是A.T1温度下该反应的平衡常数为2.56B.平衡时再充入一定量的X，平衡正向移动，X的转化率增大C.若T2T1，T2时K1.52，则该反应的H0D.若其他条件不变，T3温度下，K1.96，则Y的平衡转化率约为41.3%,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,平衡时，再充入一定量的X，平衡正向移动，但X的转化率减小，Y的转化率增大，B项错误；温度升高，平衡常数减小，平衡逆向移动，则正反应为放热反应，H0，C项错误；,解析根据Z的反应速率可知平衡时Z1.2molL1，则平衡时，X0.9molL1，c(Y)0.9molL1，W为固体，平衡常数，A项错误；,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,T3温度下，K1.96，则X(g)Y(g)2Z(g)2W(s)起始(molL1)1.51.50转化(molL1)xx2x平衡(molL1)1.5x1.5x2x,10.(2018重庆市田坝中学月考)一定条件下，反应2NH3(g)N2(g)3H2(g)H0，达到平衡时N2的体积分数与温度、压强的关系如图所示。下列说法正确的是A.压强：p1p2B.b、c两点对应的平衡常数：KcKbC.a点：2v正(NH3)3v逆(H2)D.a点：NH3的转化率为,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析该反应为气体分子数增大的反应，恒温时，压强越大，N2的体积分数越小，则p1Kb，故B正确；反应速率之比等于化学计量数之比，3v正(NH3)2v逆(H2)，故C错误；,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,11.已知：MgCO3(s)MgO(s)CO2(g)H0，在密闭容器中投入过量碳酸镁在温度T下达到平衡，p(CO2)4MPa。(1)该平衡常数表达式K_。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析只有CO2是气体，其他物质为固体，固体不列入平衡常数表达式。,(2)若反应体系的体积不变，升高温度，则p(CO2)将_(填“增大”“减小”或“不变”)。,解析(碳酸镁分解反应是吸热反应，升高温度，平衡向右移动，p(CO2)增大。,CO2,增大,(3)若反应温度T不变，将反应体系的体积缩小至原来的一半，则p(CO2)变化范围为_。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析(体积缩小至原来的，若平衡不移动，则气体压强为原来的2倍，p(CO2)8MPa。增大压强，平衡向左移动，气体压强逐渐减小，温度不变，平衡常数KCO2不变，达到新平衡时p(CO2)4MPa。,4MPap(CO2)8MPa,12.(2018济南一模)在一定条件下，将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应为：2CO2(g)6H2(g)CH3OCH3(g)3H2O(g)H。已知：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H190.7kJmol12CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)H223.5kJmol1CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H341.2kJmol1(1)H_kJmol1。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,解析根据盖斯定律可知，22可得所求反应方程式。,122.5,(2)某温度下，在体积固定为2L的密闭容器中进行反应，将1molCO和2molH2混合，测得不同时刻的反应前后压强关系如下：,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,则达到平衡时CO的转化率为_。,45%,解析依据阿伏加德罗定律可知：0.7，则反应后气体的总物质的量n(后)3mol0.72.1mol，气体减小的物质的量3mol2.1mol0.9mol。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,(3)已知在某压强下，该反应在不同温度、不同投料比n(H2)/n(CO2)时，CO2的转化率如图所示。从图中可得出三条主要规律：,1,2,3,4,5,6,7,