化学平衡常数、化学反应进行的方向.doc

化学平衡常数、化学反应进行的方向考纲1了解化学反应的方向与焓变和熵变的关系；能够利用焓变和熵变判断化学反应的方向。2理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。考点一化学平衡常数平衡转化率 【知识梳理】1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，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)意义：化学平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度，K值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。注意：K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。2平衡转化率对于一般的化学反应：aAbBcCdD，达到平衡时反应物A的转化率为(A)100%100% c0(A)为A的初始浓度，c(A)为平衡时A的浓度。注意：(1)同一个反应中，反应物可以有多种，但不同反应物的转化率可能不同。 (2)增大一种反应物的浓度，可以提高其他反应物的转化率，工业生产中常常提高廉价原料的比例，从而增大昂贵原料的转化率，如工业合成氨中增大氮气的浓度，从而提高氢气的转化率。3化学平衡常数的三种应用(1)利用化学平衡常数判断化学反应可能进行的程度，K值越大，反应进行的程度越大。(2)利用化学平衡常数判断化学平衡移动的方向，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，反应物与生成物浓度有如下关系：Qc，称为浓度商。Qc(3)利用化学平衡常数随温度的变化判断反应的热效应，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。【典例】1对于给定反应，正逆反应的化学平衡常数是什么关系？2反应Fe(s)CO2(g)FeO(s)CO(g)，700 时平衡常数为1.47，900 时平衡常数为2.15，则该反应的正反应为_(填“吸”或“放”)热反应。3(1)对于3Fe(s)4H2O(g)Fe3O4(s)4H2(g)，反应的化学平衡常数的表达式为_(2)已知下列反应的平衡常数：H2(g)S(g)H2S(g)K1 S(g)O2(g)SO2(g)K2 则反应SO2(g)H2(g)O2(g)H2S(g)的平衡常数为_4. (山东高考)高温下，某反应达平衡，平衡常数K。恒容时，温度升高，H2浓度减小。下列说法正确的是()A该反应的焓变为正值 B恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小C升高温度，逆反应速率减小D该反应的化学方程式为COH2OCO2H25. (2013海南)反应A(g)B(g)C(g)在容积为1.0 L的密闭容器中进行，A的初始浓度为0.050 molL1。温度T1和T2下A的浓度与时间关系如图所示。回答下列问题：(1)上述反应的温度T1_T2，平衡常数K(T1)_K(T2)。(填“大于”、“小于”或“等于”)(2)若温度T2时，5 min后反应达到平衡，A的转化率为70%，则：平衡时体系总的物质的量为_。反应的平衡常数K_。反应在05 min区间的平均反应速率v(A)_。小结：应用化学平衡常数时应注意的四个问题1化学平衡常数是在一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现。2化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。3反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，其浓度可看作“1”，而不计入平衡常数表达式中。4化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变；若化学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。考点二化学反应进行的方向 1自发反应(1)含义：在温度和压强一定的条件下无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。(2)特点：体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。2判断化学反应方向的依据(1)焓变与反应方向：研究表明，对于化学反应而言，绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全；有少数吸热反应也能自发进行。可见，反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。(2)熵变与反应方向熵和熵变的含义a熵的含义：熵是衡量一个体系混乱度的物理量。用符号S表示。注意：同一条件下，不同物质有不同的熵值，同一物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S(g)S(l)S(s)。b熵变的含义：熵变是反应前后体系熵的变化，用S表示，化学反应的S越大，越有利于反应自发进行。研究表明，除了热效应外，影响化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的混乱度。大多数自发反应有趋向于体系混乱度增大的倾向。(3)综合判断反应方向的依据：HTS0，反应不能自发进行。注意：能自发进行的反应不一定能实际发生，因为：化学反应方向的判据指出的仅仅是在一定条件下化学反应自发进行的趋势，并不能说明在该条件下反应一定能实际发生，还要考虑化学反应的快慢问题。【典例】1判断正误凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的()自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小()反应2Mg(s)CO2(g)=C(s)2MgO(s)能自发进行，则该反应的H0()所有的放热反应都是自发进行的()焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素()焓变是决定反应是否具有自发性的唯一判据()2. (高考题汇编)判断正误：(1)反应NH3(g)HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行则该反应的H0(江苏化学)()(2)CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的H0，S0(2011江苏化学)()(4)常温下，反应C(s)CO2(g)=2CO(g)不能自发进行，则该反应的H0(江苏化学)()3知道了某反应有自发性之后，则()A可判断出反应的方向 B可确定反应是否一定会发生C可预测反应速率的大小 D可判断反应的热效应难点：有关化学平衡计算题的解题技能(1)分析三个量：即起始量、变化量、平衡量。(2)明确三个关系：对于同一反应物，起始量变化量平衡量。对于同一生成物，起始量变化量平衡量。各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。(3)掌握一种方法“三段式法”化学平衡计算模式：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变化（mol） mx nx px qx平衡（mol）amx bnx px qx建立等式求解：K c平(A)(molL1)(A)平100%，(A)(B)(A)100% 。(混)(gL1) M(gmol1)。【典例】 (2012海南)已知A(g)B(g)C(g)D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下：温度/7009008301 0001 200平衡常数1.71.11.00.60.4回答下列问题：(1)该反应的平衡常数表达式K_，H_0(填“”、“”或“”)；(2)830 时，向一个5 L的密闭容器中充入0.20 mol的A和0.80 mol的B，如反应初始6 s内A的平均反应速率v(A)0.003 molL1s1。则6 s时c(A)_molL1，C的物质的量为_mol；若反应经一段时间后，达到平衡时A的转化率为_，如果这时向该密闭容器中再充入1 mol氩气，平衡时A的转化率为_；(3)1 200 时反应C(g)D(g)A(g)B(g)的平衡常数的值为_化学反应速率和化学平衡图像题的解题策略考点一物质的量(浓度)、速率时间图像 1物质的量(或浓度)时间图像：此类图像能说明平衡体系中各组分(或某一成分)在反应过程中的变化情况，解题时要注意各物质曲线的折点(达平衡时刻)，各物质的物质的量(或浓度)变化量的内在联系，即比例符合化学方程式中化学计量数比例关系等情况。6如2A3BC的反应情况如图1所示。图2图12速率时间图像：此类图像定性地揭示了v(正)、v(逆)随时间(含条件改变对速率的影响)而变化的规律，体现了平衡的“动、等、定、变”的基本特征，以及平衡移动的方向。如N23H22NH3H0，建立平衡后，加热对速率的影响如图2所示。【典例】已知NO2和N2O4可以相互转化：2NO2(g)N2O4(g)(正反应为放热反应)。现将一定量NO2和N2O4的混合气体通入一体积为1 L的恒温密闭容器中，反应物浓度随时间变化关系如图所示，回答下列问题：(1)图中共有两条曲线X和Y，其中曲线_表示NO2浓度随时间的变化；a、b、c、d四个点中，表示化学反应处于平衡状态的点是_。(2)前10 min内用NO2表示的化学反应速率v(NO2)_molL1min1；反应进行至25 min时，曲线发生变化的原因是_。(3)若要达到与最后相同的化学平衡状态，在25 min时还可以采取的措施是_A加入催化剂 B缩小容器体积 C升高温度 D加入一定量的N2O4小结：根据速率时间图像判断反应条件的方法1看图像中正、逆反应速率的变化趋势，两者是同等程度的变化，还是不同程度的变化。同等程度的变化一般从压强(反应前后气体体积不变的反应)和催化剂考虑；若是不同程度的变化，从温度、浓度、压强(反应前后气体体积改变的反应)角度考虑。2对于反应速率变化不相等的反应，要注意观察改变某个条件瞬间，正、逆反应速率的大小关系及变化趋势。同时要联系外界条件对反应速率的影响规律，加以筛选、验证、排除。考点二含量时间温度(压强)图像 常见形式有如下几种。(C%指生成物的质量分数；B%指某反应物的质量分数)【典例】(2011重庆理综)一定条件下，下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合下图的是()ACO2(g)2NH3(g)CO(NH2)2(s)H2O(g)H0CCH3CH2OH(g)CH2=CH2(g)H2O(g)H0D2C6H5CH2CH3(g)O2(g)2C6H5CH=CH2(g)2H2O(g)Hv逆的点是3，表示v正0，平衡移动关系如下图所示。下列说法正确的是()Ap1p2，纵坐标指C的质量分数Cp1p2，纵坐标指A的转化率Dp10，达到甲平衡。在改变某一条件后，达到乙平衡，对此过程的分析正确的是()A图是升高温度的变化情况B图是扩大容器体积的变化情况C图是增大压强的变化情况D图是升高温度的变化情况【应 用 】在容积不变的密闭容器中进行反应：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0。下列各图表示当其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，其中分析正确的是()A图表示温度对化学平衡的影响，且甲的温度较高B图表示t