202X版高考化学一轮复习第7单元第3节化学平衡常数化学反应进行的方向课件新人教版

1、第3节化学平衡常数 化学反应进行的方向考纲要求:1.了解化学平衡常数(K)的含义,能利用化学平衡常数进行相关计算。(变化观念与平衡思想)2.能正确计算化学反应的转化率()。(证据推理与模型认知)-3-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 化学平衡常数及其应用1.化学平衡常数(1)定义:在一定温度下,当一个可逆反应达到时,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,用符号表示。(2)表达式:对于反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g),平衡常数K=。(3)意义及影响因素:K值越大,反应物的转化率越大,正反应进行的程度。K只受影响,与反应物或生成物的浓度变化无关。化学平衡

2、常数是指某一具体反应的平衡常数。化学平衡K 越大温度-4-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 (4)应用:判断可逆反应进行的程度。利用化学平衡常数,判断反应是否达到平衡或向哪个方向进行。QK,反应向反应方向进行。利用K可判断反应的热效应:若升高温度,K值增大,则正反应为热反应;若升高温度,K值减小,则正反应为热反应。正平衡逆吸放-5-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 2.平衡转化率可逆反应中某一反应物A的平衡转化率可表示为:(A)=_c0(A)代表A的初始浓度,c平(A)代表A的平衡浓度。-6-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 自主练习自主练习1.判断正

3、误,正确的画“”,错误的画“”。(1)平衡常数表达式中,可以是物质的任一浓度 ()(2)催化剂能改变化学反应速率,也能改变平衡常数 ()(3)平衡常数发生变化,化学平衡不一定发生移动 ()(4)平衡常数和转化率都能体现可逆反应进行的程度 ()-7-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 2.在一定温度下,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K=。(2)若升高平衡体系的温度,该反应的平衡常数会增大,则该反应的H(填“”或“”)0。(3)相同条件下,向该密闭容器中充入各物质

4、的起始量如下:均为0.2molC(s)、H2O为0.2mol,CO、H2为0.1mol,判断该反应进行的方向:,。 答案解析解析关闭 答案解析关闭-8-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 考向1化学平衡常数的理解及表示方法例1(2019河南洛阳高三上学期尖子生联考)工业上消除氮氧化物的污染,可用如下反应:CH4(g)+2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)H=akJmol-1在温度T1和T2时,分别将0.50molCH4和1.2molNO2充入体积为1L的密闭容器中,测得n(CH4)随时间变化数据如下表:下列说法不正确的是()A.10min内,T1时v(CH4)比T

5、2时小 B.温度:T1T2C.H:a0D.平衡常数:K(T1)T1,B项正确;温度升高,平衡时甲烷剩余量增多,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,正反应放热,所以aK(T2),D项错误。 答案解析关闭D-9-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 归纳总结1.化学平衡常数与具体的化学反应方程式有关,同一类型的化学方程式,化学计量数不同,则K值不同。2.Q与K的表达式相同,但代入的浓度不一定相同。K的表达式中各物质浓度为平衡浓度,而Q表达式中为任意时刻物质的浓度。3.在水溶液中进行的可逆反应,水可视为纯液体,不要写入化学平衡常数表达式中;固体也不能写入化学平衡常数表达式中。4.温度变化与化

6、学平衡常数变化不一定对应。若正反应为吸热反应,升温,K值增大,降温,K值减小;若正反应为放热反应,则相反。-10-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 对点演练对点演练(2018陕西西安铁一中学质检)O3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。常温常压下发生的反应如下:下列叙述正确的是()A.降低温度,总反应K减小B.K=K1+K2C.适当升温,可提高消毒效率D.压强增大,K2减小 答案解析解析关闭 答案解析关闭-11-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 考向2化学平衡的有关计算例2(2

7、018课标全国,27节选)CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。回答下列问题:CH4-CO2催化重整反应为CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g)。已知:C(s)+2H2(g)=CH4(g)H=-75kJmol-1C(s)+O2(g)=CO2(g)H=-394kJmol-1C(s)+O2(g)=CO(g)H=-111kJmol-1(1)该催化重整反应的H=kJmol-1。有利于提高CH4平衡转化率的条件是(填标号)。A.高温低压B.低温高压C.高温高压D.低温低压(2)某温度下,在体积为2L的容器中加入2molCH4、1molCO

8、2以及催化剂进行重整反应,达到平衡时CO2的转化率是50%,其平衡常数为mol2L-2。-12-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 解析 (1)将题给三个已知热化学方程式依次编号为,根据盖斯定律,由2可得CH4(g)+CO2(g)=2CO(g)+2H2(g),则该反应的H=(111kJmol-1)2(75kJmol-1)(394kJmol-1)=+247kJmol-1。催化重整反应的正反应是气体总分子数增加的吸热反应,升高温度和降低压强均有利于平衡正向移动,从而提高CH4平衡转化率,A项正确。(2)某温度下,在体积为2L的容器中加入2molCH4、1molCO2及催化剂进行重整反应

9、,达到平衡时CO2的转化率为50%,则有-13-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)起始浓度/(molL-1)10.500转化浓度/(molL-1)0.250.250.50.5平衡浓度/(molL-1)0.750.250.50.5则该温度下,平衡常数为-14-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 归纳总结(1)计算步骤:(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amolL-1、bmolL-1,达到平衡后消耗A的物质的量浓度为mxmolL-1。-15

10、-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 -16-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 对点演练对点演练(2017课标全国,28节选)近期发现,H2S是继NO、CO之后第三个生命体系气体信号分子,它具有参与调解神经信号传递、舒张血管减轻高血压的功能。回答下列问题:H2S与CO2在高温下发生反应:H2S(g)+CO2(g)COS(g)+H2O(g)。在610K时,将0.10molCO2与0.40molH2S充入2.5L的空钢瓶中,反应平衡后水的物质的量分数为0.02。(1)H2S的平衡转化率1=%,反应平衡常数K=。(2)在620K重复实验,平衡后水的物质的量分数为0.03,H

11、2S的转化率21,该反应的H(填“”“(3)B-17-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 -18-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 (2)根据题目提供的数据可知温度由610K升高到620K时,化学反应达到平衡,水的物质的量分数由0.02变为0.03,所以H2S的转化率增大。a2a1;根据题意可知:升高温度,化学平衡向正反应方向移动,根据平衡移动原理:升高温度,化学平衡向吸热反应方向移动,所以该反应的正反应为吸热反应,故H0。(3)增大H2S的浓度,平衡正向移动,根据勒夏特列原理分析,H2S的转化率应降低,A错误;增大CO2的浓度,平衡正向移动,使更多的H2S反应,所以

12、H2S转化率增大,B正确;COS是生成物,增大生成物的浓度,平衡逆向移动,H2S转化率降低,C错误;N2是与反应体系无关的气体,充入N2,不能使化学平衡发生移动,所以对H2S的转化率无影响,D错误。-19-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 化学反应进行的方向1.自发过程(1)定义:在一定条件下,不需要借助、等外力作用就能自动进行的过程。(2)特点:体系趋向于从能量状态转变为能量状态(体系对外部或能量);在密闭条件下,体系有从序转变为序的倾向性(无序体系更加稳定)。2.熵、熵变(1)熵是量度体系程度的物理量,符号为。(2)影响熵大小的因素相同条件下,物质不同熵不同。同一物质的熵:气

13、态(g)液态(l)固态(s)。(3)熵变=的总熵-的总熵,符号为。光电高低做功放出有无混乱S 反应产物反应物S -20-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 3.化学反应方向的判据 降低不能自发进行达到平衡状态能自发进行-21-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 自主练习自主练习1.判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)焓变是影响反应是否具有自发性的唯一因素 ()(2)吸热且熵增加的反应,当温度升高时,反应一定能自发进行 ()(3)某吸热反应能自发进行,因此该反应是熵增反应 ()(4)2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)在常温下能自发进行,则该反应

14、的H0()(5)反应NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行,则该反应的H0()(6)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)室温下不能自发进行,说明该反应的H0()-22-考点一考点二必备知识自主预诊 关键能力考向突破 2.下列说法正确的是()A.所有能自发进行的化学反应都是放热反应B.同一物质固、液、气三种状态的熵值相同C.H0的反应可自发进行D.在其他条件不变的情况下,使用催化剂可以改变化学反应进行的方向 答案解析解析关闭H0、S0,在高温下可满足G=H-TS0,S0,能够满足G=H-TS0,原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向,B项正确;反应能否自发

15、进行,取决于焓变和熵变的综合判据,不能用焓变或熵变单独作为反应自发性的判据,C项错误;使用催化剂,能改变反应的活化能,改变反应速率,故D项正确。 答案解析关闭C-23-必备知识自主预诊 关键能力考向突破 考点一考点二考向化学反应进行的方向的判据例(2019云南玉溪元江一中高三月考)下列说法正确的是()A.能自发进行的反应一定能迅速发生B.反应NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)H=+185.57kJmol-1能自发进行,是因为体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向C.因为焓变和熵变都与反应的自发性有关,因此焓变或熵变均可以单独作为判断反应能否自发进行的判据D.在其他

16、外界条件不变的情况下,使用催化剂,可以改变化学反应进行的方向 答案解析解析关闭反应进行的自发趋势与反应速率无关,能自发进行的反应速率不一定快,A项错误;H-TS0、S0,能自发进行,是因为体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向,B项正确;焓变或熵变单独作为判断反应方向的判据不全面,应使用H-TS0判断反应自发进行,C项错误;催化剂对平衡移动无影响,即催化剂不能改变化学反应进行的方向,D项错误。 答案解析关闭B-24-必备知识自主预诊 关键能力考向突破 考点一考点二易错警示反应能否自发进行,需要综合考虑焓变和熵变对反应的影响。复合判据H-TS0的反应不一定能够实际发生。自发反应的熵不一定增大,

17、非自发反应的熵也不一定减小。-25-必备知识自主预诊 关键能力考向突破 考点一考点二归纳总结焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响-26-必备知识自主预诊 关键能力考向突破 考点一考点二对点演练对点演练下列说法中,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2KC.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 答案解析解析关闭 答案解析关闭-27-2341-28-12341.(2018安徽铜陵一中期中)对于化学反应

18、能否自发进行,下列说法中错误的是()A.若H0,任何温度下都能自发进行B.若H0、S0,任何温度下都不能自发进行C.需要加热才能够进行的过程肯定不是自发过程D.非自发过程在一定条件下可能变成自发过程 答案解析解析关闭若H0,则有H-TS0、S0,故反应在任何温度下都不能自发进行,B项正确;化学反应能否自发进行与是否需要加热无关,有些自发反应需要加热来引发反应,C项错误;有些非自发反应,改变反应条件可变成自发反应,如CaCO3在常温下是非自发反应,但高温下是自发反应,D项正确。 答案解析关闭C-29-12342.(2017天津理综,6)常压下羰基化法精炼镍的原理为:Ni(s)+4CO(g)Ni(

19、CO)4(g)。230时,该反应的平衡常数K=210-5。已知:Ni(CO)4的沸点为42.2,固体杂质不参与反应。第一阶段:将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4;第二阶段:将第一阶段反应后的气体分离出来,加热至230制得高纯镍。下列判断正确的是()A.增加c(CO),平衡向正向移动,反应的平衡常数增大B.第一阶段,在30和50两者之间选择反应温度,选50C.第二阶段,Ni(CO)4分解率较低D.该反应达到平衡时,v生成Ni(CO)4=4v生成(CO) 答案解析解析关闭 答案解析关闭-30-12343.某温度下某气体反应达到化学平衡,平衡常数,恒容时,若温度适当降低,F的浓度增加,下列说法

20、正确的是()A.增大c(A)、c(B),K增大B.降低温度,正反应速率增大C.该反应的焓变为负值D.该反应的化学方程式为2E(g)+F(g)A(g)+2B(g) 答案解析解析关闭平衡常数K只随温度的变化而变化,与浓度变化无关,A项错误;降低温度,正、逆反应速率均减小,B项错误;降温时,F的浓度增大,说明平衡逆向移动,正反应是吸热反应,则焓变为正值,C项错误;根据化学平衡常数表达式可知A、B是生成物,E、F为反应物,且对应指数为其化学方程式中物质前的化学计量数,D项正确。 答案解析关闭D-31-12344.(2018课标全国,27节选)CH4-CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2),还对温室气体的减排具有重要意义。反应中催化剂活性会因积碳反应而降低,同时存在的消碳反应则使积碳量减少。相关数据如下表:-32-1234(1)由上表判断,催化剂X(填“优于”或“劣于”)Y,理由是。在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下,某