高考历史一轮复习 第24讲 化学平衡常数 化学反应进行的方向课件 新人教版.ppt

第24讲化学平衡常数化学反应进行的方向 考纲要求 1 了解化学平衡常数的含义并能利用化学平衡常数进行相关计算 2 能正确计算化学反应的转化率 3 了解化学反应的方向与化学反应的焓变与熵变的关系 高频考点一化学平衡常数1 判断正误 正确的打 错误的打 1 平衡常数表达式中 可以是物质的任一浓度 2 温度 浓度 压强 催化剂均能改变平衡常数 3 升高温度 平衡常数一定增大 4 平衡常数变化 化学平衡不一定发生移动 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 与反应物 的比值是一个常数 称为化学平衡常数 用符号k表示 浓度幂之积 浓度幂之积 3 实例 2 化学平衡常数的意义 1 k值越大 反应物的转化率 正反应进行的程度 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 越大 越大 温度 2 判断可逆反应的热效应 解析 按先后顺序对反应式进行编号 依次为 由于所求的反应式 可用反应式 反应式 得到 故由化学平衡常数的意义知 k3 k1 k2 答案 d 考点2化学平衡常数的影响因素3 2016 上海高考 随着科学技术的发展和环保要求的不断提高 co2的捕集利用技术成为研究的重点 完成下列填空 1 目前国际空间站处理co2的一个重要方法是将co2还原 所涉及的反应方程式为co2 g 4h2 g ch4 g 2h2o g 已知h2的体积分数随温度的升高而增加 若温度从300 升至400 重新达到平衡 判断下列表格中各物理量的变化 选填 增大 减小 或 不变 2 相同温度时 上述反应在不同起始浓度下分别达到平衡 各物质的平衡浓度如下表 知识归纳 1 化学平衡常数与物质状态的关系由于固体或纯液体的浓度视为常数1 所以在平衡常数表达式中不再写出 2 化学平衡常数与平衡移动的关系即使化学平衡发生移动 但只要温度不变 平衡常数就不会改变 利用此守恒可以计算恒定温度下再次平衡后的转化率等物理量 这也是定量计算的重要定律 考点3应用k判断反应的状态及热效应5 2018 贵阳模拟 某温度下反应h2 g i2 g 2hi g 的平衡常数k 57 0 现向此温度下的真空容器中充入0 2mol l 1h2 g 0 5mol l 1i2 g 及0 3mol l 1hi g 则下列说法中正确的是 a 反应正好达平衡b 反应向左进行c 反应向某方向进行一段时间后k 57 0d 反应向某方向进行一段时间后c h2 0 2mol l 1 6 2016 海南高考 顺 1 2 二甲基环丙烷和反 1 2 二甲基环丙烷可发生如下转化 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 006s 1 k 逆 0 002s 1 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 0 填 小于 等于 或 大于 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t2 t1 填 小于 等于 或 大于 判断理由是 解析 1 根据v 正 k 正 c 顺 k 正 0 006s 1 则v 正 0 006c 顺 v 逆 k 逆 c 反 k 逆 0 002s 1 v 逆 k 逆 c 反 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 k1 c 反 c 顺 0 006 0 002 3 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小于零 2 反应开始时 c 顺 的浓度大 单位时间的浓度变化大 w 顺 的变化也大 故b曲线符合题意 设顺式异构体的起始浓度为x 该可逆反应左右物质系数相等 均为1 则平衡时 顺式异构体为0 3x 反式异构体为0 7x 所以平衡常数值k2 0 7x 0 3x 7 3 因为k1 k2 放热反应升高温度时平衡向逆反应方向移动 所以温度t2大于t1 答案 1 3小于 2 b7 3大于因k1 k2 放热反应升高温度时平衡向逆反应方向移动 高频考点二化学平衡常数的计算1 某温度下 向容积为2l的密闭反应器中充入0 10molso3 当反应器中的气体压强不再变化时 测得so3的转化率为20 则该温度下反应2so2 g o2 g 2so3 g 的平衡常数为 考点1化学平衡常数与转化率的基本计算1 2018 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 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 答案 c 2 2018 辽宁五校联考 t 时 在体积不变的密闭容器中发生反应 x g 3y g 2z g 各组分在不同时刻的浓度如表所示 下列说法正确的是 a 平衡时 x的转化率为20 b t 时 该反应的平衡常数为40c 增大平衡后的体系压强 v正增大 v逆减小 平衡向正反应方向移动d 前2min内 用y的变化量表示的平均反应速率v y 0 03mol l 1 min 1 考点2化学平衡常数与转化率的相互换算 一 已知化学平衡常数 求转化率3 羰基硫 cos 可作为一种粮食熏蒸剂 能防止某些昆虫 线虫和真菌的危害 在恒容密闭容器中 将co和h2s混合加热并达到下列平衡 co g h2s g cos g h2 g k 0 1 反应前co物质的量为10mol 平衡后co物质的量为8mol 下列说法正确的是 a 升高温度 h2s浓度增加 表明该反应是吸热反应b 通入co后 正反应速率逐渐增大c 反应前h2s物质的量为7mold co的平衡转化率为80 二 已知转化率 求化学平衡常数4 已知 c2h4 g h2o g c2h5oh g h 45 5kj mol 1 乙醇是重要的有机化工原料 可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产 下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度 压强的关系 其中nh2o nc2h4 1 1 1 列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中a点的平衡常数kp 用平衡分压代替平衡浓度计算 分压 总压 物质的量分数 2 图中压强 p1 p2 p3 p4 的大小顺序为 理由是 3 气相直接水合法常采用的工艺条件为 磷酸 硅藻土为催化剂 反应温度290 压强6 9mpa nh2o nc2h4 0 6 1 乙烯的转化率为5 若要进一步提高乙烯转化率 除了可以适当改变反应温度和压强外 还可以采取的措施有 高频考点三化学反应进行的方向 4 由能量判据和熵判据组合而成的复合判据 将更适合于所有的过程 5 凡是放热反应都是自发的 吸热反应都是非自发的 6 10 的水结成冰 可用熵变的判据来解释反应的自发性 2 能自发进行的反应一定能实际发生吗 答案 不一定 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 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 放出 有序 无序 2 化学反应方向的判据 1 焓判据放热过程中体系能量 h 0 具有自发进行的倾向 但有些吸热反应也可以自发进行 故只用焓变判断反应方向不全面 2 熵判据 熵 描述体系 程度的物理量 符号为 熵值越大 体系混乱度 降低 混乱 s 越大 同种物质的熵值比较 s g s l s s 熵判据 体系的混乱度 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 故只用熵变来判断反应方向也不全面 增大 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 注意 1 反应能否自发进行 需要综合考虑焓变和熵变对反应的影响 2 复合判据 h t s 0的反应不一定能够实际发生 3 自发反应的熵不一定增大 非自发反应的熵也不一定减小 解析 a是熵减的放热反应 c是熵减的放热反应 d是放热反应 答案 b 答案 d 考点2复合判据与自发反应3 2018 西安模拟 下列有关化学反应方向及其判据的说法中正确的是 a 非自发反应就是不可能发生的反应 自发反应就是能较快进行的反应b 高温高压下可以使石墨转化为金刚石是自发的化学反应 c 由能量判据和熵判据组合而成的复合判据 将更适合于所有的过程d 反应nh3 g hcl g nh4cl s 在低温下能自发进行 说明该反应的 h 0 4 2018 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 h0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 知识归纳 焓变 熵变和温度对化学反应方向的影响规律 难点专攻 二十二 化学原理在化工生产中的应用 a 催化剂活性降低b 平衡常数变大c 副反应增多d 反应活化能增大 3 丙烯腈和丙烯醛的产率与n 氨 n 丙烯 的关系如图 b 所示 由图可知 最佳n 氨 n 丙烯 约为 理由是 进料气氨 空气 丙烯的理论体积比约为 解析 1 由于反应 是一个气体分子数增加的放热反应 降温 减压均有利于提高丙烯腈的平衡产率 有机反应中要提高某反应的选择性 关键是选择合适的催化剂 2 由于反应 是放热反应 温度降低 平衡右移 丙烯腈的平衡产率应增大 因此图 a 中460 以下的产率不是对应温度下的平衡产率 反应 的平衡常数随温度的升高而变小 反应的活化能不受温度的影响 故当温度高于460 时 丙烯腈的产率降低的可能原因是催化剂活性降低和副反应增多 答案 1 降低温度 降低压强催化剂 2 不是该反应为放热反应 平衡产率应随温度升高而降低ac 3 1该比例下丙烯腈产率最高 而副产物丙烯醛产率最低1 7 5 1 反思归纳 1 化工生产适宜条件选择的一般原则 2 平衡类问题需考虑的几个方面 原料的来源 除杂 尤其考虑杂质对平衡的影响 原料的循环利用 产物的污染处理 产物的酸碱性对反应的影响 气体产物的压强对平衡造成的影响 改变外界条件对多平衡体系的影响 对于反应 一定可以提高平衡体系中h2百分含量 又能加快反应速率的措施是 a 升高温度b 增大水蒸气浓度c 加入催化剂d 降低压强利用反应 将co进一步转化 可提高h2产量 若1molco和h2的混合气体 co的体积分数为20 与h2o反应 得到1 18molco co2和h2的混合气体 则co转化率为 3 图1表示500 60 0mpa条件下 原料气投料比与平衡时nh3体积分数的关系 根据图中a点数据计算n2的平衡体积分数 4 依据温度对合成氨反应的影响 在图2坐标系中 画出一定条件下的密闭容器内 从通入原料气开始 随温度不断升高 nh3物质的量变化的曲线示意图 5 上述流程图中 使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是 填序号 简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法 解析 1 由题意可知空气中的o2将 2价硫氧化为硫单质 同时生成nh3 h2o 根据得失电子守恒将方程式配平即可 2 反应 为气体物质的量增大的吸热反应 降低压强使平衡右移 但反应速率减小 d错 催化剂不能改变反应限度 即不能改变h2百分含量 c错 增大水蒸气浓度虽可使反应速率增大且使平衡右移 但平衡体系中h2的百分含量却减小 b错 升高温度可使反应速率增大 且平衡右移 h2百分含量增大 a对 co与h2o g 的反应中 反应体系的气体物质的量不变 而1molco与h2的混合气体参加反应生成 反思归纳 工业合成氨反应条件的选择依据 1 反应原理n2 g 3h2 g 2nh3 g h 92 4kj mol 1 2 反应特点 反应为可逆反应 正反应为放热反应 反应物 生成物均为气体 且正反应为气体物质的量减小的反应 3 反应条件的选择 4 原料气的充分利用合成氨反应的转化率较低 从原料充分利用的角度分析 工业生产中可采用循环操作的方法可提高原料的利用率 下列说法正确的是 a 增加fe2o3固体可以提高co的转化率b 该反应的 h 0c 减小容器体积既能提高反应速率又能提高平衡转化率d 容器内气体密度恒定时 不能标志反应达到平衡状态 2 2017 临沂模拟 工业上有一种方法有效地开发利用co2 是用co2来生产燃料甲醇 为探究反应原理 进行如下实验 在体积为1l的恒容密闭容器中 充入1mo