2019年高二化学复习精品讲义(选修4)：化学平衡常数、反应进行方向(新人教版)

1、化学平衡常数、化学反应进行的方向mi知识梳理一、化学平衡常数1. 定义：在一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物浓度幕之积与反应物浓度幕之积的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数(简称平衡常数)，用 K 表示。2. 对于一般的可逆反应m A (g)+ n B(g)- - p C(g)+ q D(g)，在一定温度下：K_CT Dq-AmBn3. 注意：1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。2反应物或生成物中有固体或纯液体存在时，由于其浓度可看做“ 1 而不代入公式。3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。4. 化学平衡常数

2、的应用1K 值越大，说明平衡体系中生成物所占的比例越大，它的正向反应进行的程度越大，即该反应进行得越完全，反应物的转化率越大，反之亦然。2若用任意状态的浓度幕之积的比值(称为浓度商，用Qc表示)，与 K 比较，可判断可逆反应是否达到平衡状态和反应进行的方向。rQc K ,反应向逆反应方向进行3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。4计算转化率依据起始浓度(或平衡浓度)和平衡常数可以计算平衡浓度(或起始浓度)，从而计算反应物的转化率。IUI针对训练1、已知反应：CO(g) + CuO(s) - CO2(g) + Cu(

3、s)和反应：H2(g) +11(.)内 、* Cu(S)+ H2O在相同的某温度下的平衡常数分别为 K1 和心，该温度下反应：CO(g) +出-C2(g) + H2(g)的平衡常数为 K。则下列说法正确的是()cC02|cCuA .反应的平衡常数 K1= ，cQB 反应的平衡常数 K=1K2C .对于反应，恒容时，温度升高，H2浓度减小，则该反应的焓变为正值D .对于反应，恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小答案 B解析在书写平衡常数表达式时，纯固体不能表示在平衡常数表达式中，A 错误；由于Ki反应=反应反应，因此平衡常数 K = -, B 正确；反应 中，温度升高，H2K2浓度减小，则平衡

4、左移，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，因此AH0,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 mol , c(N) = 2.4 molL;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”；一1一1(3) 若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为c(M) = 4 mol ,c(N)= a molL;达到平衡后，c(P)= 2 mol L1, a=_;一1若反应温度不变， 反应物的起始浓度为 c(M) = c(N) = b mol L ,达到平衡后，M 的 转化率为_。答案(1)25%

5、 (2)增大(3)6 (4)41%解析(1) M(g) + N(g)，P(g) + Q(g)始态 mol -L一112.400一1变化量 mol 1 60%1 00%11 mol X60%因此 N 的转化率为 -X00% = 25%。2.4 mol L-(2)由于该反应的AH0，即该反应为吸热反应，因此升高温度，平衡右移，M 的转化率增大。(3)根据(1)可求出各平衡浓度：11c(M) = 0.4 mol L - c(N) = 1.8 mol L -11c(P) = 0.6 mol L- c(Q) = 0.6 mol L-cP1cQ因此化学平衡常数K=:=0.6X.6=10.4X.8=2由于温

6、度不变，因此 K 不变，达到平衡后11c(P) = 2 mol L c(Q) = 2 mol 一1一1c(M) = 2 mol c(N) = (a 2)mol L_ c 匕 c Q =2 X2= 1K= cc2 x a 22解得 a = 6。(4)设 M 的转化率为 x,则达到平衡后各物质的平衡浓度分别为c(M) = b(1 x)mol L1c(N) = b(1 x)mol L1一11c(P) = bx mol c(Q) = bx mol L=c ? c Q_bx bx_1K= C M t N = b 1 x |b 1 x = 2 解得 x 41%3、在体积为 1 L 的密闭容器中，进行如下化

7、学反应：CO2(g) + H2(g) - -CO(g) +出 0 ,化学平衡常数 K 与温度 T 的关系如下表：T/C7008008501 0001 200K0.60.91.01.72.6回答下列问题:(1) 升高温度，化学平衡向 _ (填正反应”或 逆反应”方向移动。(2) 能判断该反应达到化学平衡状态的依据是 _。A . c(CO2)= c(CO)B . K 不变C .容器中的压强不变D . v正(H2)= v正(CO2)E. c(H2)保持不变(3) 若某温度下，平衡浓度符合下列关系：c(CO2)C(H2) = c(CO)C(H2O)，此时的温度为_;在此温度下，若该容器中含有1 mol

8、 CO2、1.2 mol H2、0.75 mol CO、1.5 molH2O ,则此时反应所处的状态为(填向正反应方向进行中”、向逆反应方向进行中”或平衡状态”。答案(1)正反应(2)E(3)850C向正反应方向进行中解析(1)由表格数据可得，随着温度升高，平衡常数增大，说明化学平衡向正反应方向移动；(2)A 项，达到平衡时 c(CO2)不一定等于 c(CO)，反之相等时也不一定处于平 衡状态；B 项，温度不变 K 不变，不正确；C 项，此反应不论是否平衡，压强均不改 变，故不正确；D项，v正(CO2)与 v正(H2)表示的反应方向一致，故不能判断是否达到 平衡；E 项，达到平衡时，各种反应物

9、、生成物的浓度保持不变。(3)由 c(CO2)C(H2)=c(CO) -c(H2O),则计算出 K = 1.0,即此时温度为 850C，此温度下:fc=0.941.0，故反应向正反应方向进行中。1 X1.2B11知识梳理二、化学平衡计算的一般思路和方法化学平衡的计算一般涉及各组分的物质的量、浓度、转化率、百分含量、气体混合物的 密度、平均摩尔质量、压强等，通常的思路是写出平衡式，列出相关量（起始量、变化量、 平衡量），确定各量之间的关系，列出比例式或等式或依据平衡常数求解，这种思路和方法通 常称为列三行法”。如以下反应：mA （g） + nB （ g）- pC （g） + qD （g），令 A

10、、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，容器的容积为 V L。mA (g)+ nB (g)-pC (g)+ qD (g)起始 nab00变化 nmxnxpxqx平衡 na mxb nxpxqx则有：你 _cP(C) cq(D).cm(A)cn(B)2.对于反应物：n （平） =n (始)-n (变)对于生成物：n（平）： =n (始)+n （变）n(A)平平=一Vmx4. A 的转化率:（A）100%（等于消耗的物质的量与起始的物质的量之比）a.n （A）平5. A 的体积分数：-：（A）平100%n总总、6P（平）门平P（始） n始m7.（混）（V 不变

11、则 T 不变）V8.M|针对训练1、一定条件下，对于可逆反应X（g） + 3Y（g）- 一- 2Z（g），若 X、丫、Z 的起始浓度分别为 C1、3.c( A)-11C2、c3（均不为零），达到平衡时，X、Y、Z 的浓度分别为 0.1 mol L 、0.3mol L 、0.08 mol L，则下列判断正确的是(D )A . Cl:c2=3：1B .平衡时，Y 和 Z 的生成速率之比为 2 : 3C.X、Y 的转化率不相等D.ci的取值范围为 0 mol L1ci0.14 mol L -12、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)

12、，其化学平衡常数 K 和温度 T 的关系如下表：700SCOS301 0001 200KQ”60.9LOL72.6回答下列问题:(1 )该反应为 _ 反应(填 吸热”放热”.)(2)能判断该反应是否已达化学平衡状态的依据是 _a. 容器中压强不变b. 混合气体中 c(CO)不变c. v正(出)=V逆(H2。)d. c(CO2)= c(CO)(3)某温度下，在 2 L 的密闭容器中，加入 1 mol CO2和 1 mol H2充分反应达平衡时,CO 平衡浓度为 0.25 mol/L，试判断此时的温度为 _C.(4) 若在(3)所处的温度下，在 1 L 的密闭容器中，加入 2 mol CO?和 3

13、 mol H2充分反催化剂生反应：2SO2+ O22SO3；AH b+c, A 的转化率增大；若 avb+c, A 的转化率减小；(2) 多种反应物反应类型：aA (g) +bB (g)- cC (g) + dD (g)若只增加 A 的量，平衡正向移动，B 的转化率增大，而 A 的转化率减小；若按比例增加反 应物 A和 B 的量，反应物的转化率与化学方程式中气态物质的系数有关：若 a+b=c+d,则 A、B 的转化率均不变；若 a+bc+d,则 A、B 的转化率均增大；若 a+bvc+d,则 A、B 的转化率均减小。IU针对训练1、已知 2SO2(g) + 02(g) 一- 2SQ (g);A

14、H= 197 kJmo勺。向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体：(甲)2 mol SQ 和 1 molO2；(乙)1 molSQ 和 0.5 molO2；(丙)2 molSO3。恒温、恒容下反应达平衡时，下列关系一定正确的是(p143，王，例 15)A. 容器内压强 P： P甲=P丙 2P乙B. SQ 的质量 m : m甲=m丙 2m乙C. c(SO)与 c(O2)之比 k: k甲=k丙 k乙D. 反应放出或吸收热量的数值Q: Q甲=G丙 2Q乙mi知识梳理四、化学反应进行的方向1 自发过程含义在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。特点1体系趋向于从高能状态转变为低能状态(

15、体系对外部做功或释放热量)。2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.自发反应在一定条件下无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。3 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。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1研究表明，除了热效应外，决定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。2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

16、 表示。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AS表示，化学反应的AS越大，越有利于反应自发进行。综合判断反应方向的依据1AH TAS0 反应不能自发进行。mj针对训练1、 实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解正确的是（）A .所有的放热反应都是自发进行的B 所有的自发反应都是放热的C 焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素D .焓变是决定反应是否具有自发性的唯一判据答案 C2、下列反应中， 熵显著增加的反应是（）A . CO（g） + 2H2（g）=CH30H（g）B.CaC03+2HCI=CaCI2+出 0+CO2TC. C（s） + O2（g）=CO2（g）D . 2Hg（I） + O2（g）=2HgO（s）答案 B解析 反应中若生成气体或气体的量增加，都会使混乱度增加，熵增加。3、 下列组合中在任何温