（北京專用）2019版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第24講 化學(xué)平衡常數(shù) 化學(xué)反應(yīng)的方向課件.ppt

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1、第24講化學(xué)平衡常數(shù) 化學(xué)反應(yīng)的方向,一、化學(xué)平衡常數(shù)和與化學(xué)平衡有關(guān)的計算 1.化學(xué)平衡常數(shù) (1)概念 在一定溫度下,當(dāng)一個可逆反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時,生成物濃度冪之積與反應(yīng)物濃度冪之積的比值是一個常數(shù),這個常數(shù)叫做該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)(簡稱平衡常數(shù)),用符號K表示。 (2)表達(dá)式 對于可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(s),K=。,教材研讀,(3)影響因素 K只受溫度的影響,與反應(yīng)物和生成物的濃度無關(guān)。 (4)意義 K越大,正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率也越大;K越小,正反應(yīng)進(jìn)行的程度越小,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率也越小。 2.轉(zhuǎn)化率 (1)表達(dá)式 對于化學(xué)反應(yīng):aA(g)+bB

2、(g) cC(g)+dD(g),反應(yīng)物A的轉(zhuǎn)化率為:(A) =100%。,(2)規(guī)律 1)同一反應(yīng)的不同反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率可能不同,當(dāng)按照化學(xué)計量數(shù)之比投入反應(yīng)物時,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率相同。 2)相同條件下,增大某一反應(yīng)物的濃度,可增大另一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,而增大濃度的反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率會減小。,自測1判斷正誤,正確的劃“”,錯誤的劃“”。 (1)平衡常數(shù)表達(dá)式中物質(zhì)的濃度,可以是任意時刻的濃度() (2)催化劑能改變化學(xué)反應(yīng)速率,也能改變平衡常數(shù)() (3)平衡常數(shù)發(fā)生變化,化學(xué)平衡不一定發(fā)生移動() (4)化學(xué)平衡發(fā)生移動,平衡常數(shù)不一定發(fā)生變化( ) (5)對于反應(yīng)C(s)+H2O(g) CO(g)+

3、H2(g),其平衡常數(shù)K= ( ),,,,,,(6)H2(g)+I2(g) 2HI(g)的平衡常數(shù)為K1,HI(g) H2(g)+I2(g)的平 衡常數(shù)為K2,則K1K2=1( ) (7)化學(xué)平衡常數(shù)越大,說明正反應(yīng)進(jìn)行的程度越大,即該反應(yīng)進(jìn)行得越完全,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大;化學(xué)平衡常數(shù)越小,說明正反應(yīng)進(jìn)行的程度越小,即該反應(yīng)進(jìn)行得越不完全,反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率就越小() (8)化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度影響,與反應(yīng)物或生成物的濃度變化無關(guān);溫度越高,化學(xué)平衡常數(shù)越大(),,,,自測2若反應(yīng)N2+3H2 2NH3的化學(xué)平衡常數(shù)K1=a,則反應(yīng)2NH3 N2+3H2的化學(xué)平衡常數(shù)K2和反應(yīng)N2+H2 NH3的

4、化學(xué)平衡 常數(shù)K3分別為多少?,答案K2=,K3=。,,二、化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù) 1.自發(fā)過程 (1)含義 在一定條件下,不用借助外力就可以自動進(jìn)行的過程。 (2)特點,,2.化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù),自測3判斷正誤,正確的劃“”,錯誤的劃“”。 (1)放熱過程有自發(fā)進(jìn)行的傾向,但并不一定能自發(fā)進(jìn)行;吸熱過程沒有自發(fā)進(jìn)行的傾向,但在一定條件下也可自發(fā)進(jìn)行() (2)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行需綜合考慮焓變和熵變對反應(yīng)的影響() (3)Na與H2O的反應(yīng)是熵增的放熱反應(yīng),該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行( ),,,,自測4下列說法正確的是() A.自發(fā)反應(yīng)的熵一定增大,非自發(fā)反應(yīng)的熵一定減小 B.凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的,吸熱反應(yīng)

5、都是非自發(fā)的 C.反應(yīng)2Mg(s)+CO2(g) C(s)+2MgO(s)能自發(fā)進(jìn)行,則該反應(yīng)的H0 D.常溫下,反應(yīng)C(s)+CO2(g) 2CO(g)不能自發(fā)進(jìn)行,則該反應(yīng)的H0,D,答案D反應(yīng)的自發(fā)性是由熵變和焓變共同決定的,若H0,則一定能自發(fā)進(jìn)行;若H0、S0、S0,則反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行和溫度有關(guān)。,考點突破,考點一化學(xué)平衡常數(shù)及其應(yīng)用,考點二化學(xué)平衡的計算方法“三段式”法,1.平衡常數(shù)的書寫要求 (1)如果有固體或純液體參加反應(yīng),它們的濃度不出現(xiàn)在平衡常數(shù)表達(dá)式中。 (2)平衡常數(shù)表達(dá)式的書寫 對于一個可逆反應(yīng),平衡常數(shù)表達(dá)式不是唯一的,它與化學(xué)方程式的書寫有關(guān)?；瘜W(xué)方程式的書寫不同

6、,各反應(yīng)物、生成物的化學(xué)計量數(shù)不同,平衡常數(shù)表達(dá)式就不同,但意義不變,如H2(g)+I2(g)2HI(g)的平衡 常數(shù)K1=,而H2(g)+I2(g)HI(g)的平衡常數(shù)K2= 。,考點一化學(xué)平衡常數(shù)及其應(yīng)用,注意稀溶液中進(jìn)行的反應(yīng),如有水參加或生成,由于水的濃度視為 常數(shù)而不出現(xiàn)在平衡常數(shù)表達(dá)式中。 非水溶液中進(jìn)行的反應(yīng),若有水生成,則水應(yīng)出現(xiàn)在平衡常數(shù)表達(dá)式中。 2.影響平衡常數(shù)的因素 K只受溫度影響,當(dāng)溫度不變時,K值不變;溫度升高時,對于H0的反應(yīng),K值變大。如果由于濃度、壓強(qiáng)的改變而引起化學(xué)平衡的移動,但溫度恒定,則K值一定不變。 3.化學(xué)平衡常數(shù)的應(yīng)用 (1)判斷可逆反應(yīng)進(jìn)行程度的

7、大小,(2)判斷可逆反應(yīng)是否平衡及不平衡時反應(yīng)進(jìn)行的方向 對于可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),在一定溫度下的任意時 刻: Qc= (3)判斷反應(yīng)的熱效應(yīng),熱效應(yīng) 的判斷 (4)計算反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率 依據(jù)起始濃度(或平衡濃度)和平衡常數(shù)可以計算平衡濃度(或起始濃度),從而計算反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。,典例1(2017北京朝陽二模,12)汽車發(fā)動機(jī)中生成NO的反應(yīng)為:N2(g)+O2(g) 2NO(g),t 時,K=0.09。t 下在甲、乙、丙三個恒容密閉容 器中通入N2(g)和O2(g)模擬反應(yīng),起始濃度如下表所示。,下列判斷的是() A.起始時,反應(yīng)速率:丙甲乙 B.平衡時,c(

8、NO):甲=丙乙 C.平衡時,N2的轉(zhuǎn)化率:甲乙 D.平衡時,甲中c(N2)=0.4 molL-1,B,答案BA項,其他條件相同時,濃度越大,反應(yīng)速率越快,所以起始時,反應(yīng)速率為丙甲乙;B項,甲和丙容器中的平衡為等效平衡,達(dá)到平衡時丙中NO的濃度應(yīng)該為甲中的2倍;C項,甲容器相當(dāng)于在乙容器的基礎(chǔ)上通入O2,化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動,N2的轉(zhuǎn)化率增大;D項,利用化學(xué)平衡常數(shù)可計算出甲容器中達(dá)到平衡時,氮氣的濃度減小了0.06 molL-1, 所以平衡時,甲中氮氣的濃度為0.4 molL-1。,1-1反應(yīng)物和生成物均為氣態(tài)的平衡體系,平衡常數(shù)表達(dá)式為K=,有關(guān)該平衡體系的說法不正確的是() A.升

9、高溫度,該反應(yīng)的平衡常數(shù)K的變化無法判斷 B.增大壓強(qiáng),W的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小 C.該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Z(g)+2W(g) X(g)+2Y(g) D.增大X氣體濃度,平衡向正反應(yīng)方向移動,D,答案DA項,由于不能確定該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng),故升高溫度,無法判斷化學(xué)平衡常數(shù)的變化;B項,增大壓強(qiáng),平衡向正反應(yīng)方向移動,W的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小;C項,根據(jù)平衡常數(shù)表達(dá)式及所有反應(yīng)物和生成物均為氣態(tài)可知,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Z(g)+2W(g) X(g)+2Y(g); D項,增大X的濃度,平衡向逆反應(yīng)方向移動。,1-2在一定體積的密閉容器中,進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng):CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2

10、O(g),其化學(xué)平衡常數(shù)K和溫度t的關(guān)系如下表:,回答下列問題: (1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為K= 。 (2)該反應(yīng)為反應(yīng)(填“吸熱”或“放熱”)。 (3)某溫度下,各物質(zhì)的平衡濃度符合下式:3c(CO2)c(H2)=5c(CO)c(H2O),試判斷此時的溫度為。 (4)若830 時,向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O,反應(yīng)達(dá)到平衡后,其化學(xué)平衡常數(shù)K1.0(填“大于”“小于”或“等于”)。,(5)830 時,容器中的反應(yīng)已達(dá)到平衡。在其他條件不變的情況下,擴(kuò)大容器的體積,平衡移動(填“向正反應(yīng)方向”“向逆反應(yīng)方向”或“不”)。 (6)若1 200 時,在某時刻體系中C

11、O2、H2、CO、H2O的濃度分別為2 molL-1、2 molL-1、4 molL-1、4 molL-1,則此時上述反應(yīng)的平衡移動方向為(填“正反應(yīng)方向”“逆反應(yīng)方向”或“不移動”)。,答案(1)(2)吸熱(3)700 (4)等于(5)不(6)逆反應(yīng)方向 解析(1)根據(jù)反應(yīng)方程式CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)可知該反 應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為K=。 (2)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)可知,隨著溫度的升高,平衡常數(shù)逐漸增大,則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。 (3)K==0.6,所以對應(yīng)的溫度為700 。 (4)化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),所以830 時的平衡常數(shù)是1.0。 (5)該反應(yīng)為氣體體積不變的反

12、應(yīng),減小壓強(qiáng),平衡不移動。,(6)Qc==4,而此溫度下的平衡常數(shù)為2.6,所以平衡向逆反應(yīng) 方向移動。,1.基本步驟 寫出有關(guān)化學(xué)平衡的化學(xué)反應(yīng)方程式。 確定反應(yīng)物或生成物的起始加入量。 確定反應(yīng)過程中各物質(zhì)的變化量。 確定平衡量。 列比例式求解。 2.計算模式 反應(yīng):mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),令A(yù)、B起始物質(zhì)的量分別為a mol、b mol,達(dá)到平衡后,A的消耗量為mx mol,容器容積為V L。,考點二化學(xué)平衡的計算方法“三段式”法,起始(mol)a b 0 0 變化(mol)mx nx px qx 平衡(mol)a-mx b-nx px qx

13、 則有:(1)平衡常數(shù)K=。 (2)反應(yīng)物:n(平)=n(始)-n(變); 生成物:n(平)=n(始)+n(變)。 (3)平衡時A的物質(zhì)的量濃度:c平(A)= molL-1。 (4)A的轉(zhuǎn)化率:(A)=100%,A、B的轉(zhuǎn)化率之比為(A)(B)= 。,mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),(5)平衡時A的體積分?jǐn)?shù):(A)=100%。 (6)平衡時和開始時的壓強(qiáng)比:=。 (7)混合氣體的密度:(混)= gL-1。 (8)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量:= gmol-1。,典例2在容積可變的密閉容器中,2 mol N2和8 mol H2在一定條件下發(fā)生反應(yīng),達(dá)到平衡時,H2的轉(zhuǎn)化率為25%,則平

14、衡時氮氣的體積分?jǐn)?shù)接近于() A.5%B.10%C.15%D.20%,C,答案C由題給數(shù)據(jù)知:參加反應(yīng)的H2的物質(zhì)的量為:8 mol25%= 2 mol。 N2+3H2 2NH3 始態(tài):2 mol8 mol0 變化量: mol2 mol mol 平衡態(tài): mol6 mol mol 平衡時N2的體積分?jǐn)?shù)為:100%15%,故C正確。,2-1已知可逆反應(yīng):M(g)+N(g) P(g)+Q(g)H0,請回答下列問 題: (1)在某溫度下,反應(yīng)物的起始濃度分別為c(M)=1 molL-1,c(N)=2.4 molL-1;達(dá)到平衡后,M的轉(zhuǎn)化率為60%,此時N的轉(zhuǎn)化率為。 (2)若反應(yīng)溫度升高,M的轉(zhuǎn)化

15、率(填“增大”“減小”或“不變”)。 (3)若反應(yīng)溫度不變,反應(yīng)物的起始濃度分別為c(M)=4 molL-1,c(N)=a molL-1,達(dá)到平衡后,c(P)=2 molL-1,則a=。 (4)若反應(yīng)溫度不變,反應(yīng)物的起始濃度為c(M)=c(N)=b molL-1,達(dá)到平衡后,M的轉(zhuǎn)化率為。,答案(1)25%(2)增大(3)6(4)41% 解析(1)M(g)+N(g)P(g)+Q(g) 始態(tài)/molL-112.400 變化/molL-1160%160% 因此N的轉(zhuǎn)化率為100%=25%。 (2)H0說明該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),升高溫度,平衡右移,M的轉(zhuǎn)化率增大。 (3)根據(jù)(1)可求出各物質(zhì)的平衡濃

16、度:c(M)=0.4 molL-1,c(N)=1.8 molL-1,c(P)=0.6 molL-1,c(Q)=0.6 molL-1,因此化學(xué)平衡常數(shù)K== =。 反應(yīng)達(dá)到平衡后:c(P)=2 molL-1,c(Q)=2 molL-1,c(M)=2 molL-1,c(N)=(a-,2) molL-1,K===,解得a=6。 (4)設(shè)M的轉(zhuǎn)化率為x,則達(dá)到平衡后各物質(zhì)的平衡濃度分別為:c(M)=b(1-x) molL-1,c(N)=b(1-x) molL-1,c(P)=bx molL-1,c(Q)=bx molL-1,K===,解得x41%。,2-2SO2常用于制硫酸,其中一步重要的反應(yīng)為2SO2

17、(g)+O2(g)2SO3 (g)H<0。若向一個2 L的密閉容器中充入0.4 mol SO2、0.2 mol O2和0.4 mol SO3,發(fā)生上述反應(yīng)。 請回答下列問題: (1)當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時,各物質(zhì)的濃度可能是(填序號)。 A.c(SO2)=0.3 mol/L、c(O2)=0.15 mol/L B.c(SO3)=0.4 mol/L C.c(O2)=0.2 mol/L或c(SO2)=0.4 mol/L D.c(SO3)=0.3 mol/L (2)任選上述一種可能的情況,計算其平衡常數(shù):。 (3)某溫度時,將4 mol SO2和2 mol O2通入2 L密閉容器中,10 min時反應(yīng),達(dá)到

18、平衡,SO2的轉(zhuǎn)化率為80%,則010 min內(nèi)的平均反應(yīng)速率v(O2)=,該溫度下反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的平衡常數(shù)K =。,答案(1)AD(2)(或180) (3)0.08 mol/(Lmin)80 解析(1)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) 起始濃度(mol/L)0.20.10.2 正向進(jìn)行到底(mol/L)000.4 逆向進(jìn)行到底(mol/L)0.40.20 由此可知,A、D項可能。 (2)2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) 起始濃度(mol/L)0.20.10.2 轉(zhuǎn)化濃度(mol/L)0.10.050.1 平衡濃度(mol/L)0.30.150.1,則K1==,同理可得出(1)中選項D的K2==180。 (3)v(SO2)==0.16 mol/(Lmin),則v(O2)=0.08 mol/(Lmin)。 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) 起始濃度(mol/L)21 0 轉(zhuǎn)化濃度(mol/L)1.60.81.6 平衡濃度(mol/L)0.40.21.6 則K==80。,