（全国通用）2019版高考化学一轮复习 第25讲 化学平衡常数 化学反应进行的方向学案.doc

第25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)特点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正误判断，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)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。()(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。()(4)改变条件，平衡右移，则反应物的转化率一定增大。()(5)反应nh3(g)hcl(g)=nh4cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的hbb增大压强，平衡状态不移动c升高温度平衡状态向正反应方向移动d反应、均为放热反应答案 c解析由，得k3k1k2，则a2.38，b0.78，ab，a正确；是等体积反应，增大压强，平衡不移动，b正确，由a2.38，b0.78，可知，随温度升高k2、k3均减小，故反应、均为放热反应，d正确；升温时平衡向逆反应方向移动，c不正确。题型二化学平衡常数的计算及应用典例2(2017金版原创)甲醇是重要的化工原料和清洁液体燃料。工业上可利用co或co2来生产甲醇。甲醇制备的相关信息如下表： (1)反应的化学平衡表达式为k_，该反应是_反应(填“吸热”或“放热”)。某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：5c(co2)c(h2)2c(co)c(h2o)，试判断此时温度为_。(2)500 时，向容器中充入1 mol co、5 mol h2o，发生反应，达到平衡后，其化学平衡常数k_1.0(填“大于”“小于”或“等于”)，在其他条件不变的情况下，扩大容器容积，平衡_移动(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)，化学平衡常数k2_(填“变大”“变小”或“不变”)。(3)据上表信息推导出k1、k2与k3之间的关系，k3_(用k1、k2表示)。500 时测得反应在某时刻，h2(g)、co2(g)、ch3oh(g)、h2o(g)的浓度(moll1)分别为0.8、0.1、0.3、0.15，此时v正_v逆(填“”“”“(4)0.15 mol(lmin)1名师精讲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。3n2o5是一种新型硝化剂，在一定温度下可发生下列反应：2n2o5(g)4no2(g)o2(g)h0。t1温度下的部分实验数据如表所示：下列说法不正确的是()a500 s内n2o5分解速率为2.96103 moll1s1bt1温度下的平衡常数为k1125,1000 s时n2o5转化率为50%c其他条件不变时，t2温度下反应到1000 s时测得n2o5(g)浓度为2.98 moll1，则t1t2dt1温度下的平衡常数为k1，t3温度下的平衡常数为k3，若k1k3，则t1t3答案 c解析v(n2o5)2.96103moll1s1，a正确；1000 s后n2o5的浓度不再发生变化，即达到了化学平衡状态，列出三段式如下：2n2o5(g)4no2(g)o2(g)则k125，(n2o5)100%50%，b正确；t2温度下n2o5的浓度大于t1温度下n2o5的浓度，则改变温度使平衡向逆反应方向移动，逆反应是放热反应，则降低温度平衡向放热反应方向移动，即t2t1，c错误；对于吸热反应来说，t越高，k越大；反之k越大，t也越高。若k1k3，则t1t3，d正确。4已知在25 时，下列反应的平衡常数如下：n2(g)o2(g)2no(g)k1110302h2(g)o2(g)2h2o(g)k2210812co2(g)2co(g)o2(g)k341092下列说法正确的是()ano分解反应：no(g)n2(g)o2(g)的平衡常数为11030b根据k2的值可以判断常温下h2和o2很容易反应生成h2oc常温下，no、h2o、co2三种物质分解放出o2的倾向顺序为noh2oco2d温度升高，上述三个反应的平衡常数均增大答案 c解析a项，no(g)n2(g)o2(g)的平衡常数为(1/k1)1015，错误；b项，根据平衡常数可判断反应进行的程度但并不能判断反应的难易，错误；c项，常温下，no、h2o、co2三种物质分解放出o2的平衡常数依次为11030、51082、41092，平衡常数越大，则反应进行的程度越大，正确；d项，反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，错误。考点2转化率 典例3(2017海口模拟)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_。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 00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 00变化(moll1) 2 2 22平衡(moll1) 42a2 22则，解得a6。(4)同(3)的方法，解得m的转化率为41%。答案 (1)25%(2)增大(3)6(4)41%名师精讲平衡移动对转化率()的影响以反应aa(g)b(b)(g)cc(g)dd(g)为例：5某温度下，将3 mol a和2 mol b充入一密闭容器中，发生反应：aa(g)b(g)c(g)d(g)，5 min后达平衡，各物质的平衡浓度的关系为ca(a)c(b)c(c)c(d)。若在温度不变的情况下将容器的容积扩大为原来的10倍，b的化转率不发生变化，则b的转化率为()a60% b40% c24% d4%答案 a解析扩大容器容积为原来的10倍，b的转化率不变，则a1， a(g)b(g)c(g)d(g)起始：3200变化：xxxx平衡：3x2xxx根据平衡浓度的关系，(3x)(2x)xx，x1.2 mol，则b的转化率为1.2/2100%60%，a项正确。6将1体积a(g)和3体积b(g)混合，在500 和催化剂存在下发生反应：2a(g)b(g)2c(g)并达到平衡状态，在同温同压下测得此反应在平衡前后的气体密度之比为910，此时a的转化率为()a90% b80% c45% d10%答案 b解析设a的转化率为x， 2a(g)b(g)2c(g)起始(l)：130变化(l)： x0.5xx平衡(l)： 1x30.5xx气体的密度比与气体的体积之比成反比，得(1x30.5xx)(13)910，解得x0.8，故选b。考点3化学反应进行的方向 典例4(2017衡水二中月考)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。答案 b名师精讲焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响7下列说法正确的是()a凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的b自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小c常温下，反应c(s)co2(g)2co(g)不能自发进行，则该反应的h0d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，s0，在高温时可自发进行；b项，h0，s0，s0，在任何温度下均不能自发进行；d项，h0，在任何温度下都能自发进行。微专题化学平衡的相关计算 技能必备“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(1)写出涉及的可逆反应的化学方程式。(2)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。(3)根据问题建立相应的关系式进行计算。2具体方法(1)分析三个量：即起始量、转化量、平衡量。(2)明确三个关系对于同一反应物，起始量转化量平衡量。对于同一生成物，起始量转化量平衡量。各变化量之比等于各物质的化学计量数之比。(3)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)mxnxpxqx平衡(mol)amxbnxpxqx则有：平衡常数：ka的平衡浓度：c(a)平 moll1。a的转化率：(a)平100%，(a)(b)。a的体积分数：(a)100%。平衡与起始压强之比：。混合气体的平均密度混 gl1。混合气体的平均摩尔质量 gmol1。(建议用时：40分钟) 一、选择题(每题6分，共60分)1(2017天水模拟)下列说法中，正确的是()a反应产物的总能量大于反应物的总能量时，h0b已知反应h2(g)i2(g)2hi(g)平衡常数为k，则2h2(g)2i2(g)4hi(g)的平衡常数为2kch0、s0的反应在温度低时不能自发进行d在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，不能改变化学反应进行的方向答案 d解析h生成物能量和反应物能量和，当反应产物的总能量大于反应物的总能量时，h0，a错误；因为相同温度下，化学计量数变为原来的n倍，则化学平衡常数为原来的n次方，所以反应2h2(g)2i2(g)4hi(g)的平衡常数为k2，b错误；根据ghts判断，对于h0、s0的反应在温度低时g0，反应能自发进行，c错误；催化剂只改变反应速率，不改变化学反应进行的方向，d正确。2下列反应过程中，h0，且s0的是()anh3(g)hcl(g)=nh4cl(s)bcaco3(s)=cao(s)co2(g)c4al(s)3o2(g)=2al2o3(s)dhcl(aq)naoh(aq)=nacl(aq)h2o(l)答案 b解析a、c、d三项均为放热反应，h0，且正向气体分子数增多，s0。3(2017张家口高三模拟)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正确的是()ak值有变化，平衡一定移动b平衡向正反应方向移动时，k值一定增大ck值不变，平衡不可能移动d相同条件下，同一个反应其化学方程式的计量数增大2倍，k值也增大2倍答案 a解析k值是温度的函数，k值变化，说明温度发生了改变，则平衡一定发生移动，a正确；若在其他条件不变时，增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，有利于反应正向进行，平衡向右移动，但k值只与温度有关，故k值不变，b错误；增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，有利于正反应的进行，若体系温度不变，则k值不变，但平衡发生移动，c错误；相同条件下，同一个反应，其化学方程式的计量数变为原来的2倍，k值应变为原数值的平方，d错误。4某恒定温度下，在一个2 l的密闭容器中充入a气体、b气体，测得其浓度为2 mol/l和 1 mol/l；且发生如下反应：3a(g)2b(g)4c(？)2d(？)已知“？”代表c、d状态未确定；反应一段时间后达到平衡，测得生成1.6 mol c，且反应前后压强比为54，则下列说法中正确的是()该反应的化学平衡常数表达式为k此时b的转化率为35%增大该体系压强，平衡向右移动，但化学平衡常数不变增加c的量，a、b转化率不变a b c d答案 d解析 3a(g)2b(g)4c(？)2d(？)开始(mol/l): 2 1 0 0转化(mol/l): 0.6 0.4 0.8 0.4平衡(mol/l): 1.4 0.6 0.8 0.4设平衡时气体总的物质的量浓度为x mol/l，根据压强之比等于物质的量之比可得：，又，故，可得x2.4，从而可知c为固体或液体，d为气体。故化学平衡常数的表达式为k，错误；b的转化率为40%，错误；该反应是一个反应后气体分子数减小的反应，增大压强，平衡向右移动，平衡常数只与温度有关，温度不变平衡常数不变，正确；由于c为固体或液体，增加c的量平衡不发生移动，a、b的转化率不变，正确。本题选d。5(2017天津市河西区质检)将一定量纯净的氨基甲酸铵(nh2coonh4)粉末置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，在恒定温度下使其达到分解平衡：nh2coonh4(s)2nh3(g)co2(g)。实验测得不同温度下的平衡数据列于下表：下列说法正确的是()a该反应的h0，错误；b项，该反应前后气体分子数增大，则s0，在较低温度下，hts0，反应不能自发进行，错误；c项，25 时，nh3、co2的平衡浓度分别为3.2103 moll1、1.6 103 moll1，因此kc2(nh3)c(co2)1.6108，正确；d项，nh2coonh4为固体，加入少量nh2coonh4平衡不移动，错误。6(2017哈尔滨模拟)固体碘化铵置于密闭容器中，加热至一定温度后恒温，容器中发生反应：nh4i(s)nh3(g)hi(g)2hi(g)h2(g)i2(g)，测得平衡时c(i2)0.5 moll1，反应的平衡常数为20，则下列结论不正确的是()a平衡时c(nh3)5 moll1b平衡时hi分解率为20%c混合气体的平均摩尔质量不再发生变化不可以作为判断该反应达到平衡状态的标志d平衡后缩小容器容积，nh4i的物质的量增加，i2的物质的量不变答案 d解析设碘化铵生成氨气和碘化氢的浓度为x 2hi(g)h2(g)i2(g)起始(moll1)x 00变化(moll1)1 0.50.5平衡(moll1)x1 0.50.5根据反应的平衡常数为20，得x(x1)20，解得x5 moll1，c(nh3)5 moll1，a正确；平衡时hi分解率为100%20%，b正确；反应固体生成气体，平均摩尔质量始终不变，反应反应前后物质的量不变，平均摩尔质量始终不变，故混合气体的平均摩尔质量不再发生变化不可以作为判断该反应达到平衡状态的标志，c正确；平衡后缩小容器容积，平衡逆向移动，nh4i的物质的量增加，hi的物质的量降低，平衡逆向移动，则i2的物质的量减小，d错误。780 时，在2 l密闭容器中充入0.40 mol n2o4，发生反应n2o42no2hq kjmol1(q0)，获得如下数据：时间/s020406080100c(no2)/(moll1)0.000.120.200.260.300.30下列判断正确的是()a升高温度该反应的平衡常数k减小b2040 s内，v(n2o4)0.004 moll1s1c反应达平衡时，吸收的热量为0.30q kjd100 s时再通入0.40 mol n2o4，达新平衡时n2o4的转化率增大答案 c解析该反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，平衡常数k增大，a错误；2040 s内，v(no2)0.004 moll1s1，v(n2o4)v(no2)0.002 moll1s1，b错误；浓度不变时，说明反应已达平衡，此时，生成no20.30 moll12 l0.60 mol，由热化学方程式可知，生成0.6 mol no2吸收热量0.3q kj，c正确；100 s时再通入0.40 mol n2o4，相当于增大压强，平衡逆向移动，n2o4的转化率减小，d错误。8(2018山西大学附中高三质检)恒温恒容下，向2 l密闭容器中加入mgso4(s)和co(g)，发生反应：mgso4(s)co(g)mgo(s)co2(g)so2(g)。反应过程中测定的部分数据见下表：下列说法正确的是()a反应在04 min内容器内气体的密度没有变化b02 min内的平均速率为v(co)0.6 moll1min1c其他条件不变，若升高温度，反应的平衡常数变为1.0，则正反应为吸热反应d其他条件不变，若起始时容器中mgso4、co均为1.0 mol，则平衡时n(so2)0.6 mol答案 c解析，随着反应的进行，固体质量逐渐减少，气体质量逐渐增大，容器体积不变，所以密度增大，a错误；v(co)0.3 moll1min1，b错误；t2 min时，列三段式mgso4(s)co(g)mgo(s)co2(g)so2(g)n(始)/mol 2 2 0 0 0n(变)/mol 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2n(平)/mol 0.8 0.8 1.2 1.2 1.2可知，24 min为气体浓度无变化，已达平衡，所以k0.9，升高温度，平衡常数增大，说明平衡向正反应方向移动，正反应是吸热反应，c正确；其他条件不变，投料量减少一半，若建立等效平衡，则平衡时n(so2)0.6 mol，但减小气体投料量，相当于减压，平衡向正反应方向移动，则n(so2)0.6 mol，d错误。9相同温度下，体积均为0.25 l的两个恒容密闭容器中发生可逆反应：x2(g)3y2(g)2xy3(g)h92.6 kjmol1实验测得反应在起始、达到平衡时的有关数据如下表所示：下列叙述不正确的是()a容器、中反应的平衡常数相等b达平衡时，两个容器中xy3的物质的量浓度均为2 moll1c容器中反应达到平衡时放出的热量为qd若将容器体积缩小为0.20 l，则达平衡时放出的热量大于23.15 kj答案 c解析温度不变，化学平衡常数不变，a项正确；达到平衡时，容器中平衡与容器中平衡为等效平衡，利用容器中数据进行计算：由放出热量的数值可知x2的转化率为100%25%，平衡时xy3的物质的量为0.5 mol，故其浓度为2 moll1，b项正确；由以上分析可知，容器中反应逆向进行才能达到平衡，故容器中反应达到平衡时吸收的热量为q，c项错误；若将容器体积缩小，则平衡右移，放出的热量增多，d项正确。 10在一定温度下，反应h2(g)x2(g)hx(g)的平衡常数为10。若将1.0 mol的hx(g)通入体积为1.0 l的密闭容器中，在该温度时hx(g)的最大分解率接近于()a5% b17% c25% d33%答案 b解析因为在一定温度下，反应h2(g)x2(g)hx(g)的平衡常数为10，则相同条件下hx分解的化学反应的平衡常数为，设hx分解的物质的量为x mol，则： hx(g)h2(g)x2(g)开始浓度(mol/l) 1.00 0转化浓度(mol/l) x 平衡浓度(mol/l) 1.0x 故，解得x0.17。该温度时hx(g)的最大分解率为100%17%。二、非选择题(共40分)11(2018辽宁五校联考)(17分)已知fe(s)co2(g)feo(s)co(g)k1fe(s)h2o(g)feo(s)h2(g)k2h2(g)co2(g)h2o(g)co(g)k3又已知不同温度下，k1、k2值如下：温度/k1k25001.003.157001.472.269002.401.60(1)若500 时进行反应，co2起始浓度为2 moll1,2分钟后建立平衡，则co2转化率为_，用co表示的速率为_。(2)900 进行反应，其平衡常数k3为_(求具体数值)，焓变h_0(填“”“”或“”“”或“(3)bcd解析(1)设co2的转化率为x，则 fe(s)co2(g)feo(s)co(g)起始浓度(moll1) 2 0转化浓度(moll1) 2x 2x平衡浓度(moll1) 22x 2xk1，则x0.550%，v(co)0.5 moll1min1。(2)反应反应反应，则反应的化学平衡常数表达式为：k31.50根据表中数值可知温度升高k1增大，k2减小，所以k3增大，则h0，据ht