2104高考化学一轮复习 7.3 化学平衡常数 化学反应进行的方向课件 新人教版.ppt

第三节化学平衡常数化学反应进行的方向 一定温度下 在1l的密闭容器中发生反应 c s h2o g co g h2 g 平衡时测得c h2o co h2的物质的量都为0 1mol 1 该反应的平衡常数的表达式k 其值为 2 该反应为吸热反应 若升高温度 该反应的平衡常数会 填 不变 增大 或 减小 下同 若其他条件不变 向该密闭容器中充入h2o g 则该反应的平衡常数 一 化学平衡常数 0 1 增大 不变 1 概念 在一定温度下 当一个可逆反应达到 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 3 意义 1 k值越大 正反应进行的程度 反应物的转化率 2 k只受 影响 与反应物或生成物的浓度变化无关 化学平衡 浓度幂之积 浓度幂之积 k 越大 越大 温度 1 注意h2o只有在气态或非水溶剂中才能代入平衡常数表达式 2 计算平衡常数利用的是物质的平衡浓度 而不是任意时刻浓度 也不能用物质的量 3 催化剂能加快化学反应速率 但对化学平衡无影响 也不会改变平衡常数的大小 有以下自发反应或自发过程 甲烷燃烧 ch4 g 2o2 g co2 g 2h2o g h 802 3kj mol 1 氢气和氧气反应 2h2 g o2 g 2h2o l h 571 6kj mol 1 钠与水反应 2na s 2h2o l 2naoh aq h2 g h 368kj mol 1 二 化学反应进行的方向 硝酸铵溶于水 冰在常温下融化 两种或两种以上互不反应的气体通入一密闭容器中 最终会混合均匀其中通过焓判据来判断反应可以自发进行的是 上述反应或过程属于熵增的有 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自动进行的过程 2 特点 体系趋向于从 状态转变为 状态 体系对外部做功或 热量 在密闭条件下 体系有从 转变为 的倾向性 无序体系更加稳定 高能 低能 释放 有序 无序 2 化学反应方向的判据 降低 增加 熵增 自发 不能 低温 高温 1 反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响 2 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 考点一化学平衡常数及其应用1 化学平衡常数的理解 1 化学平衡常数只与温度有关 与浓度 压强和催化剂等均无关 2 在平衡常数表达式中 水 l 的浓度 固体物质的浓度均不写 但是水蒸气的浓度要写 深化剖析 3 平衡常数表达式中各物质的浓度为平衡时的浓度 其书写形式与化学方程式的书写有关 n2 3h22nh3k a 则有2nh3n2 3h2k 1 a n2 h2nh3k 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 一般地说 当k 105时 就认为反应基本进行完全了 当k 10 5时 认为反应很难进行 2 判断化学反应进行的方向 对于化学反应aa g bb g cc g dd g 的任意状态 浓度商 q 有 qv 逆 q k 反应处于化学平衡状态 v 正 v 逆 q k 反应向逆反应方向进行 v 正 v 逆 3 判断反应的热效应 4 计算反应物的转化率 高考警示 1 稀水溶液中进行的反应 虽然h2o参与反应 但是h2o只作为溶剂 不能代入平衡常数表达式 如nh4cl h2onh3 h2o hcl的平衡常数表达式为k 2 化学平衡发生移动 反应物的转化率发生变化 但是平衡常数不一定发生变化 但是若平衡常数发生变化 则平衡一定发生移动 3 同一化学反应 可以用不同的化学方程式表示 每个化学方程式都有自己的平衡常数表达式及相应的平衡常数 因此 要注意使用与反应方程式相对应的平衡常数 典题通关1 2013 贵阳模拟 在一定体积的密闭容器中 进行如下化学反应 co2 g h2 g co g h2o g 其化学平衡常数k和温度t的关系如表 回答下列问题 1 该反应的化学平衡常数表达式为k 2 该反应为反应 选填 吸热 或 放热 3 某温度下 各物质的平衡浓度符合下式 3c co2 c h2 5c co c h2o 试判断此时的温度为 4 若830 时 向容器中充入1molco 5molh2o 反应达到平衡后 其化学平衡常数k1 0 选填 大于 小于 或 等于 5 830 时 容器中的反应已达到平衡 在其他条件不变的情况下 扩大容器的体积 平衡移动 填 向正反应方向 向逆反应方向 或 不 6 若1200 时 在某时刻平衡体系中co2 h2 co h2o的浓度分别为2mol l 1 2mol l 1 4mol l 1 4mol l 1 则此时上述反应的平衡移动方向为 填 正反应方向 逆反应方向 或 不移动 解题指南 解答本题时要注意以下3点 1 根据k随温度的变化可判断正反应为吸热反应还是放热反应 2 计算平衡常数 然后与表中所给数据对比可判断反应的温度 3 根据qc与k的关系可以确定平衡移动的方向 解析 1 根据反应方程式co2 g h2 g co g h2o g 可知 该反应的平衡常数表达式为k 2 根据已知题干中的表格可知 随着温度的升高 平衡常数逐渐增大 说明正反应为吸热反应 3 某温度下 各物质的平衡浓度有如下关系3c co2 c h2 5c co c h2o 根据平衡常数表达式k 可知 k 3 5 0 6 平衡常数只与温度有关 温度一定 平衡常数为定值 所以此时对应的温度为700 4 化学平衡常数只与温度有关 与反应物和生成物的浓度无关 所以只要在830 条件下 平衡常数的数值都为1 0 5 830 达到平衡 扩大容器的体积的瞬间 反应物和生成物的浓度都减小相同的倍数 根据平衡常数表达式k 可知 反应物和生成物同时改变相同的倍数 qc k 平衡不发生移动 6 1200 时qc 将各物质的浓度代入可得qc 4 而此温度下的平衡常数为2 6 因为qc k 所以平衡向逆反应方向移动 答案 1 2 吸热 3 700 4 等于 5 不 6 逆反应方向 互动探究 1 请写出co g h2o g co2 g h2 g 的化学平衡常数表达式k1 它与题目中的k的关系如何 提示 k1 它与k互为倒数关系 2 在 5 中若不是扩大容器的体积 而是升高温度 平衡将向哪个方向移动 化学平衡常数如何变化 提示 因为正反应为吸热反应 升高温度平衡向吸热反应方向即正反应方向移动 化学平衡常数将增大 加固训练 1 在一定条件下 已达平衡的可逆反应 2a g b g 2c g 下列说法中正确的是 a 平衡时 此反应的平衡常数k与各物质的浓度有如下关系 k b 改变条件后 该反应的平衡常数k一定不变c 如果改变压强并加入催化剂 平衡常数会随之变化d 若平衡时增加a和b的浓度 则平衡常数会减小 解析 选a k只随温度的改变而改变 除改变温度外 改变其他条件都不会引起平衡常数的改变 2 2014 桂林模拟 化工生产中经常需要研究不同温度下平衡常数 投料比及产率等问题 已知co g h2o g h2 g co2 g 的平衡常数随温度的变化如下表 试回答下列问题 1 上述反应的正反应是反应 填 放热 或 吸热 2 某温度下 上述反应达到平衡后 保持容器体积不变 升高温度 正反应速率 填 增大 减小 或 不变 容器内混合气体的压强 填 增大 减小 或 不变 3 830 时 在恒容反应器中发生上述反应 按下表中的物质的量投入反应混合物 其中向正反应方向进行的有 选填字母 4 在830 时 在2l的密闭容器中加入4molco g 和6molh2o g 达到平衡时 co的转化率是 解析 1 由表格数据可知 升温 化学平衡常数减小 故正反应为放热反应 2 升高温度 正 逆反应速率均增大 容器体积不变的情况下 升高温度 则容器内混合气体的压强增大 3 830 时 化学平衡常数为1 即若n co2 n h2 n co n h2o 则反应向正反应方向进行 符合此要求的是b c 4 830 时 化学平衡常数为1 co g h2o g h2 g co2 g 起始浓度 mol l 1 2300转化浓度 mol l 1 xxxx平衡浓度 mol l 1 2 x3 xxx 平衡常数k 解得x 1 2 则co的转化率 100 60 答案 1 放热 2 增大增大 3 b c 4 60 考点二化学平衡计算的方法 三段式 三段式 法是有效解答化学平衡计算题的 万能钥匙 解题时 要注意清楚条理地列出起始量 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 计算步骤 思想方法 2 具体方法 可按下列模式进行计算 如ma g nb g pc g qd g 令a b起始物质的量浓度分别为amol l 1 bmol l 1 达到平衡后消耗a的物质的量浓度为mxmol l 1 ma g nb g pc g qd g 起始 mol l 1 ab00变化 mol l 1 mxnxpxqx平衡 mol l 1 a mxb nxpxqx 相关计算 平衡常数 k a的平衡转化率 a 平 100 a的物质的量分数 w a 混合气体的平均密度 混合气体的平均相对分子质量 高考警示 有关化学平衡计算的三点注意事项 1 注意反应物和生成物的浓度关系 反应物 c 平 c 始 c 变 生成物 c 平 c 始 c 变 2 利用 和 计算时要注意m总应为气体的质量 v应为反应容器的体积 n总应为气体的物质的量 3 起始浓度 平衡浓度不一定呈现化学计量数比 但物质之间是按化学计量数反应和生成的 故各物质的浓度变化之比一定等于化学计量数比 这是计算的关键 典题通关2 2014 南宁模拟 某温度下 h2 g co2 g h2o g co g 的平衡常数k 该温度下在甲 乙 丙三个恒容密闭容器中 投入h2 g 和co2 g 其起始浓度如表所示 下列判断不正确的是 a 平衡时 乙中co2的转化率大于60 b 平衡时 甲中和丙中h2的转化率均是60 c 平衡时 丙中c co2 是甲中的2倍 是0 012mol l 1d 反应开始时 丙中的反应速率最快 甲中的反应速率最慢 解题探究 1 开始时的反应物浓度不同 化学平衡常数相同吗 提示 相同 化学平衡常数只与温度有关 温度不变 化学平衡常数不变 2 要求出反应物的转化率 应先求出哪些量 在列方程式求解时最好将哪个量设为未知数 提示 应该先求出各物质转化的浓度 可以应用三段式来进行计算 在列方程式求解时最好将反应物转化的浓度设为未知数 一般不把转化率设为未知数 解析 选c 设平衡时甲中co2的转化浓度为xmol l 1 则 h2 g co2 g h2o g co g 起始 mol l 1 0 0100 01000转化 mol l 1 xxxx平衡 mol l 1 0 010 x0 010 xxx根据平衡常数得 解得x 0 006 则甲中co2和h2的转化率均为 100 60 由于乙相对甲增大了c h2 因此co2的转化率增大 a项正确 设平衡时丙中co2的转化浓度为ymol l 1 则h2 g co2 g h2o g co g 起始 mol l 1 0 0200 02000转化 mol l 1 yyyy平衡 mol l 1 0 020 y0 020 yyy 根据平衡常数得 解得y 0 012 则丙中h2的转化率为 100 60 b项正确 平衡时甲中c co2 0 010mol l 1 0 006mol l 1 0 004mol l 1 丙中c co2 0 020mol l 1 0 012mol l 1 0 008mol l 1 c项错误 丙中反应物浓度最大 反应速率最快 甲中反应物浓度最小 反应速率最慢 d项正确 变式训练 2013 铜川模拟 在10l密闭容器中 1mola和3molb在一定条件下反应 a g xb g 2c g 2min后反应达到平衡时 测得混合气体共3 4mol 生成0 4molc 则下列计算结果正确的是 a 平衡时 物质的量之比n a n b n c 2 11 4b x值等于3c a的转化率为20 d b的平均反应速率为0 4mol l 1 min 1 解析 选c 设转化的a的物质的量为a 则a g xb g 2c g 起始物质的量 mol 130转化物质的量 mol axa2a平衡物质的量 mol 1 a3 xa2a 2a 0 4mol a 0 2mol 平衡时混合气体的总物质的量为3 4mol 1 a 3 xa 2a 3 4mol x 4 b错 平衡时a b c的物质的量分别为0 8mol 2 2mol 0 4mol 所以比值为4 11 2 a错 a的转化率为0 2mol 1mol 100 20 c对 b的平均反应速率为0 8mol 10l 2min 0 04mol l 1 min 1 d错 加固训练 1 2013 洛阳模拟 在100 时 把0 5moln2o4通入体积为5l的真空密闭容器中 立即出现红棕色 反应进行到2s时 no2的浓度为0 02mol l 1 在60s时 体系已达平衡 此时容器内压强为开始时的1 6倍 下列说法正确的是 a 前2s以n2o4的浓度变化表示的反应速率为0 01mol l 1 s 1b 在2s时体系内的压强为开始时的1 1倍c 在平衡时体系内含n2o40 25mold 平衡时 n2o4的转化率为40 解析 选b n2o4和no2之间存在如下转化关系 n2o4 g 2no2 g 起始 mol 0 50反应 mol 0 050 02 52s时 mol 0 5 0 050 02 5v n2o4 0 005mol l 1 s 1 a项错误 气体总的物质的量为0 5mol 0 05mol 0 02mol l 1 5l 0 55mol2s时的压强与开始时压强之比为p2s p始 0 55 0 5 1 1 1 b项正