高考A计划新高考化学一轮复习 7.3 化学平衡常数 化学反应进行的方向课件.ppt

第三节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平衡状态时 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 4 化学平衡常数是指某一具体化学方程式的平衡常数 其书写形式与化学方程式的书写有关 如 3 表示的意义及应用 1 化学平衡常数表达式中浓度是指平衡时的浓度 固体或纯液体不出现在化学平衡常数的表达式中 因固体或液体浓度可看成常数 2 化学平衡常数只与温度有关 而与反应物或生成物浓度无关 3 化学平衡常数k数值的大小可以反映可逆反应进行的程度大小 平衡常数k值越大 表示正反应进行的程度越大 反应物的转化率越大 小题自测 1 判断下列叙述是否正确 在题后括号内用 或 表示 1 2014 江苏高考 对于乙酸与乙醇的酯化反应 h 0 加入少量浓硫酸并加热 该反应的反应速率和平衡常数均增大 解析 浓硫酸是酯化反应的催化剂 加入少量浓硫酸能使反应速率增大 但该反应为放热反应 温度升高 平衡逆向移动 平衡常数减小 2 化学平衡常数k不变时 说明反应已达平衡状态 解析 化学平衡常数只与温度有关 2 在常温下 x2 g 和h2反应生成hx的平衡常数如表中所示 仅依据k的变化 等物质的量浓度的h2与x2反应 下列说法正确的是 a a f2的转化率最大b x2与h2反应的剧烈程度逐渐减弱c x2与h2反应的反应速率依次减小d 升高温度 平衡常数都增大 解析 化学平衡常数越大 反应物的转化率越大 a项正确 仅由化学平衡常数不能得出反应速率的大小与反应的剧烈程度 b c项错误 仅从平衡常数看不出反应是吸热还是放热 故无法判断平衡常数随温度变化的情况 d项错误 二 化学反应进行的方向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 体系趋向于从高能状态转变为低能状态 体系对外部做功或放出热量 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 化学反应方向的判据 1 焓判据 放热过程中体系能量降低 hh2o l h2o s 熵判据 体系的混乱度增大 s 0 反应有自发进行的倾向 但有些熵减的过程也能自发进行 故只用熵变判断反应方向也不全面 3 复合判据 在温度 压强一定的条件下 化学反应方向是反应的焓变和熵变共同影响的结果 反应方向的复合判据为 g h t s 小题自测 判断下列叙述是否正确 在题后括号内用 或 表示 1 2014 天津高考 某吸热反应能自发进行 因此该反应是熵增反应 解析 当 h t s0 吸热反应能自发进行 说明 s 0 解析 该反应为气体体积减小的反应 反应的 s 0 若反应能自发进行 即 h t s 0 则 h 0 考点二 考点三 考点一 考点一化学平衡常数的应用1 判断反应的热效应若随温度升高 k值增大 则正反应为吸热反应 若随温度升高 k值减小 则正反应为放热反应 2 判断化学反应进行的方向 1 利用平衡常数可从定量的角度解释恒温下浓度 压强对化学平衡移动的影响 当qc k时 反应处于平衡状态 当qcv 逆 当qc k时 反应向逆反应方向进行 即v 正 v 逆 考点二 考点三 考点一 请按要求回答下列问题 1 该反应的平衡常数表达式k h0 填 或 反应经过10min后达到平衡 该时间范围内平均反应速率v co2 co的平衡转化率 有人建议把高炉建高一些 可使反应更充分 而使高炉尾气中不再含有co 请对此建议进行评价 考点二 考点三 考点一 3 高炉炼铁尾气中的co和co2均可用于合成甲醇 已知一定条件下 某温度下 将3molco和9molh2充入3l的恒容密闭容器中 充分反应 5min达到平衡 测得c co 0 5mol l 1 则v h2 该温度下此反应的平衡常数的值为 此时在恒温恒容条件下 再通入1molco和3molh2 请在如图中画出正v 正 v 逆 反应速率随时间t变化的示意图 将合成的甲醇制成甲醇 空气燃料电池 以koh溶液作电解质溶液 铂作电极 此装置工作时负极的电极反应式为 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 易错警示 化学平衡的移动与化学平衡常数的关系 1 化学平衡常数改变 即温度发生变化 则平衡一定发生移动 但平衡移动时 化学平衡常数不一定改变 如压强改变导致的平衡移动 2 温度改变 化学平衡常数一定改变 升高温度 若正反应吸热 平衡常数增大 若正反应放热 平衡常数减小 考点二 考点三 考点一 1 2015 武汉二中模拟 o3也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 常温常压下发生反应如下 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 2 甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料 工业上可利用co或co2来生产燃料甲醇 已知甲醇制备的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示 考点二 考点三 考点一 1 反应 是吸热 填 吸热 或 放热 反应 2 某温度下 反应 中h2的平衡转化率 与体系总压强 p 的关系如图所示 则平衡状态由a变到b时 平衡常数k a k b 填 或 据反应 与 可推导出k1 k2与k3之间的关系 则k3 k1 k2 用k1 k2表示 考点二 考点三 考点一 3 判断反应 的 h 或 4 一定温度下 在3l容积可变的密闭容器中发生反应 已知c co 随反应时间t变化的曲线 如图所示 若在t0时刻分别改变一个条件 曲线 变为曲线 或曲线 当曲线 变为曲线 时 改变的条件是加入催化剂 当曲线 变为曲线 时 改变的条件是将容器的体积 快速 压缩至2l 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二化学平衡的计算方法 三段式 化学平衡的有关计算一般涉及化学平衡常数和转化率 常常与阿伏加德罗定律一起进行综合考查 解答该类试题一般用 三段式 在解题过程中经常用 起始量 转化量 平衡量 来分析 解决问题 1 各种量之间的关系 1 参加反应的各物质的转化量 物质的量浓度或物质的量 之比等于化学计量数之比 2 对于反应物 平衡量 起始量 转化量 3 对于生成物 平衡量 起始量 转化量 4 各物质的起始量 平衡量 物质的量或物质的量浓度 之比不一定等于化学计量数之比 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 典例2 已知某温度下 反应 的化学平衡常数分别为k1 k2 1 请写出二氧化碳氧化乙苯制备苯乙烯的热化学反应方程式 该反应的化学平衡常数k 用k1 k2表示 2 恒温恒容条件下 反应 达到平衡后 t1时刻通入少量co2 请画出t1之后的正逆反应曲线 并作出标注 考点二 考点三 考点一 a0 6 填 或 能使该反应的反应速率增大 且平衡向正反应方向移动的是 填字母 a 及时分离出co气体b 适当升高温度c 增大co2的浓度d 选择高效催化剂 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 规律总结 化学平衡常数与化学反应方程式的关系 1 若可逆反应为两个方程式叠加所得 则其化学平衡常数为原来反应的化学平衡常数的乘积 2 若可逆反应为两个方程式相减所得 则其化学平衡常数为原来反应的化学平衡常数的商 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 考点三化学反应速率与化学平衡图象分析1 解答化学反应速率和化学平衡图象题的常用方法和技巧 1 紧扣特征 弄清可逆反应的正反应是吸热还是放热 反应前后气体体积增大 减小还是不变 有无纯液体或固体物质参与反应等 2 先拐先平 在含量 转化率 时间图象中 先出现拐点的反应则先达到平衡 说明该曲线反应速率快 表示温度较高 有催化剂 压强较大等 3 定一议二 当图象中有三个量时 先确定一个量不变 再讨论另外两个量的关系 必要时可作辅助线 4 三步分析法 一看反应速率是增大还是减小 二看v 正 v 逆 的相对大小 三看化学平衡移动的方向 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 考点二 考点三 考点一 3 恒温线 或恒压线 恒温或恒压曲线上的任意点均表示平衡状态 分析方法 a 分析任一条曲线走势 如图丙中 温度为t1时 即恒温 a 随压强 p 的增大而增大 故正反应是气体分子数减小的反应 b 任取一点向横坐标作垂线为辅助线进行分析 如图丁中 过p3任作一条垂直于x轴 即恒温 的辅助线 若p1 p2 p3 则表示 a 随压强的增大而增大 故正反应是气体分子数减小的反应 考点二 考点三 考点一 4 其他几种特殊图象 如图戊 该类图象隐含随着温度升高的同时 反应时间也在变化 曲线表示化学反应从反应物开始 m点为刚达到的平衡点 m点前表示反应向正反应方向进行 m点后是因温度改变而使平衡移动 即升温 a 增大 平衡左移 如图己 曲线表示平衡时a的百分含量 纵坐标也可换成平衡转化率 a 该类图象隐含的几个信息 a 曲线上所有的点都处于平衡状态 b 曲线上方的点 表示反应还没有达到平衡状态 即必须朝正反应方向进行才能达到平衡状态 v 正 v 逆 c 曲线下方的点 表示反应向逆反应方向进行才能达到平衡状态 v 正 v 逆 考点二 考点三 考点一 a 由图1可知 t1v 逆 的是点3d 图4中 a曲线一定使用了催化剂 考点二 考点三 考点一 解题思路 根据题图1 由 先拐先平 知t2 t1 升温c 减小t2温度下c的百分含量少 说明温度升高 平衡逆向移动 正反应为放热反应 a项错误 由图2看出温度一定时 压强越大 c 越大 说明增大压强平衡正向移动 则m n p b项错误 图3中位于曲线上的点表示反应处于平衡状态 位于曲线下面的点 b的转化率小于平衡转化率 此时反应正向进行 即点3时v 正 v 逆 c项正确 图4中 若m n p 增大压强和使用催化剂均能使反应速率增大 但平衡不移动 d项错误 参考答案 c 技巧点拨 图象题的解题思路一看点 看线段的起点是否通过原点 两条线的交点或线段的拐点等 二看线 看线段的走向和变化趋势 三看面 看清楚横坐标和纵坐标表示的物理量 四看要不要作辅助线 如等温线或等压线 考点二 考点三 考点一 a 该反应的正反应是吸热反应b 若温度为t1 t3时的平衡常数分别为k1 k3 则k1 k3c t1时 当反应处于d点 则该反应的逆反应速率大于正反应速率d 如果缩小容器体积 则平衡时表示no转化率与温度变化关系的曲线在原曲线上方 解析 由题图知 温度越高 no的转化率越小 则正反应为放热反应 a项错误 h 0 温度越高 化学平衡常数越小 b项错误 处于d点时 no的转化率小于其平衡转化率 即反应正向进行 正反应速率大于逆反应速率 c项错误 缩小容器体积相当于增大压强 平衡向正反应方向移动 no转化率增大 所以no转化率与温度变化关系的曲线在原曲线上方 d项正确 考点二 考点三 考点一 a m点时 y的转化率最大b 升高温度 平衡常数减小c 平衡后充入z 达到新平衡时z的体积分数增大d w m两点y的正反应速率相等 考点二 考点三 考点一 解析 温度在a 之前 升高温度 x的含量减小 是因为反应还未达到平衡状态 温度在a 之后 随温度升高 x的含量增大 是因为升高温度平衡向逆反应方向移动 则正反应为放热反应 q点表示达到平衡状态 q点时 y的转化率最大 a项错误 升高温度 平衡逆向移动 平衡常数减小 b项正确 该反应前后气体分子数不变 平衡时充入z 新平衡与原平衡是等效平衡 所以达到新平衡时z的体积分数不变 c项错误 w点对应的温度低于m点对应的温度 所以w点y的正反应速率小于m点y的正反应速率 d项错误 下列说法正确的是 ad a 该反应的正反应为放热反应b 达到平衡时 容器 中的ch3oh体积分数比容器 中的小c 容器 中反应到达平衡所需时间比容器 中的长d 若起始时向容器 中充入ch3oh0 15mol ch3och30 15mol和h2o0 10mol 则反应将向正反应方向进行 解析 本题考查化学平衡 从题表中数据知 容器 相对于容器 温度降低 产物ch3och3和h2o的量增多 说明平衡正向移动 则正反应为放热反应 a项正确 该反应为等体积变化 容器 中投入量为容器 的两倍 所以相当于加压 但是平衡不移动 所以两容器中的ch3oh体积分数相等 b项错误 容器 的温度低 反应速率慢 达到平衡的时间长 c项错误 对于容器 平衡时 c ch3oh 0 04mol l 1 k 0 08 0 08 0 04 2 4 qc 0 15 0 1 0 15 2 0 67 k 说明平衡将正向移动 d项正确 a 平衡常数减小b bao量不变c 氧气压强不变d bao2量增加 解析 平衡常数仅与温度有关 a项错误 缩小容器容积时平衡左移 b项错误 d项正确 由反应的平衡常数k c o2 及k只与温度有关可知 c项正确 请回答下列问题 1 h3与 h1 h2之间的关系是 h3 2 h2 h1 2 为研究温度对 nh4 2co3捕获co2效率的影响 在某温度t1下 将一定量的 nh4 2co3溶液置于密闭容器中 并充入一定量的co2气体 用氮气作为稀释剂 在t时刻 测得容器中co2气体的浓度 然后分别在温度为t2 t3 t4 t5下 保持其他初始实验条件不变 重复上述实验 经过相同时间测得co2气体浓度 得到趋势图 见图1 则 h3 或 在t1 t2及t4 t5二个温度区间 容器内co2气体浓度呈现如图1所示的变化趋势 其原因是t1 t2区间 化学反应