1、第三讲 化学平衡常数及反应进行的方向第七章 化学反应速率与化学平衡2017 高考导航考纲要求真题统计命题趋势1.了解化学平衡常数的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算。2了解化学反应的方向与化学反应的焓变与熵变的关系。3掌握化学反应在一定条件下能否自发进行的判断依据，能够利用化学反应的焓变和熵变判断化学反应的方向。2015，卷28T(4)；2015，卷27T(2)；2014，卷28T(3)；2014，卷26T(1)(2)；2013，卷28T(4)；2013，卷28T(2)(3)化学平衡的思想和勒夏特列原理在其他平衡体系中的应用是高考命题的趋势。预计 2017 年高考中将重点考查化学平衡常数及转
2、化率的计算，化工生产中适宜温度、压强及酸碱度的选择。复习备考时，应特别关注：化学平衡常数及转化率的计算，化学平衡图像的分析；化学平衡的思想和勒夏特列原理在其他平衡体系中的应用等。第七章 化学反应速率与化学平衡考点一 化学平衡常数及应用1化学平衡常数的概念在一定温度下，当一个可逆反应达到 时，生成物 与反应物 的比值是一个常数，用符号K 表示。化学平衡浓度幂之积浓度幂之积2化学平衡常数的表达式对于反应 mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，K_(固体和纯液体的浓度视为常数，通常不计入平衡常数表达式中)。3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
3、 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。cp（C）cq（D）cm（A）cn（B）越大越大温度K值 正反应进行的程度 平衡时生成物浓度 平衡时反应物浓度 反应物转化率 越大 越小 越大 越大 越小 越高 越小 越小 越大 越低4化学平衡常数的应用(1)判断、比较可逆反应进行的程度一般来说，一定温度下的一个具体的可逆反应：(2)判断正在进行的可逆反应是否达到平衡或反应进行的方向对于可逆反应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，若浓度商Qccp（C）cq（D）cm（A）cn（B），则将浓度商和平衡常数作比较可判断可逆反应所处的状态。Qcv逆QcK：
4、反应处于化学平衡状态，v正v逆QcK：反应向逆反应方向进行，v正0已知该反应在 2 404 时，平衡常数 K6.4103。请回答下列问题。(1)该反应的平衡常数表达式为_。(2)该温度下，向 2 L 密闭容器中充入 N2 和 O2 各 1 mol，平衡时，N2 的转化率是_%(保留整数)。Kc2（NO）c（N2）c（O2）4(3)该温度下，某时刻测得容器内 N2、O2、NO 的浓度分别为2.5101 molL1、4.0102 molL1 和 3.0103 molL 1，此 时 反 应 _(填“处 于 化 学 平 衡 状态”“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”)，理由是_。(4)将 N2、
5、O2 的混合气体充入恒温恒容密闭容器中，下图变化趋势正确的是_。向正反应方向进行Qc（3.0103）2（2.5101）（4.0102）9.0104K6.4103AC(5)向恒温恒容的密闭容器中充入等物质的量的 N2 和 O2，达到平衡状态后再向其中充入一定量 NO，重新达到化学平衡状态。与原平衡状态相比，此时平衡混合气中 NO 的体积分数_(填“变大”“变小”或“不变”)。不变解析(2)N2(g)O2(g)2NO(g)起始/mol 1 1 0 变化/mol x x 2x 平衡/mol 1x 1x 2x Kx21x226.4103，x0.04，N2 的转化率为0.04 mol1 mol 100%
6、4%。(3)Qc（3.0103）2（2.5101）（4.0102）9.01040。(1)此反应的平衡常数表达式为 K_。(2)温度降低，则平衡常数 K 值_(填“增大”“减小”或“不变”)。c（CO2）c（CO）减小(3)已知 1 100 时，K0.263，此时测得高炉中 c(CO2)0.025 molL 1，c(CO)0.1 molL 1，在这种情况下，该反应_(填“是”或“没有”)处于化学平衡状态，此时正反应速率_逆反应速率(填“”“c（CO2）c（CO）0.25v(逆)解析：(1)固体 FeO 和 Fe 不写入平衡常数表达式中；(2)温度降低，平衡逆向移动，K 减小；(3)c（CO2）c
7、（CO）0.025 molL10.1 molL1 0.25v(逆)。4在体积为 1 L 的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，化学平衡常数 K 与温度 T 的关系如下表：T/7008008501 0001 200 K0.60.91.01.72.6请回答下列问题：(1)升高温度，化学平衡向_(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。正反应(2)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_。Ac(CO2)c(CO)BK 不变C容器中的压强不变Dv 正(H2)v 正(CO2)Ec(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(
8、H2O)，此时的温度为_；在此温度下，若该容器中含有 1 mol CO2、1.2 mol H2、0.75 mol CO、1.5 mol H2O，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”)。E850 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；C 项，此反应不论是否平衡，压强均不改变；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
9、项，达到平衡时，各种反应物、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 850 ，此 温 度 下c（CO）c（H2O）c（CO2）c（H2）0.751.511.2 0.94K，所以平衡向逆反应方向移动。题组三 利用等效平衡规律进行计算5二甲醚是一种重要的清洁燃料，可以通过 CH3OH 分子间脱水制得：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)H23.5 kJ/mol。一定温度下，容积均为 2 L 的甲、乙两固定容积的密闭容器中，发生上述反应。测得有关数据如下表。容器甲乙反应物投入量2 mol CH3O
10、H(g)2 mol CH3OCH3(g)、2 mol H2O(g)平衡时n(CH3OCH3)/mol0.8a 反应物的转化率2 1下列说法正确的是()A 1 21B0.8a1.0C若甲中反应 2 min 时达到平衡，则 2 min 内的平均反应速率 v(CH3OH)0.2 molL1min1D甲中达平衡后再加入 0.2 mol CH3OH(g)、0.2 mol CH3OCH3(g)和 0.4 mol H2O(g)，平衡正向移动 D 解析：A 项，由于该可逆反应前后气体分子总数不变，故甲、乙两个容器中所达平衡等效，则 1 21，A 错；B 项，因为两容器中平衡等效，故 a1.6，B 错；C 项，
11、甲中 v(CH3OH)1.6 mol2 L2 min 0.4 molL1min1，C 错；D 项，甲中平衡时n(CH3OH)0.4 mol、n(CH3OCH3)0.8 mol、n(H2O)0.8 mol，K0.82 0.82（0.42）24，加入物质后，Qc0.80.220.80.42（0.40.22）2103 0)下列叙述不正确的是()A容器、中反应平衡时 XY3 的浓度相同B容器、中达到平衡时各物质的百分含量相同C达平衡时,两个容器中 XY3 的物质的量浓度均为 2 molL1D若容器体积为 0.20 L，则达平衡时放出热量大于 46.3 kJ C 解析：由化学方程式判断这两个反应属于等效
12、平衡，达到平衡时各物质的物质的量全部相同，浓度也相同，因此 A、B项正确。当容器体积减小时，平衡向气体物质的量减小的方向即正向移动，因此会继续放出热量，则 D 项正确。达平衡时，XY3 的物质的量浓度为 4 molL1，C 项错误。等效平衡规律1含义 在一定条件下(恒温恒容或恒温恒压)，对同一可逆反应体系，起始时加入物质的物质的量不同，而达到化学平衡时，同种物质的百分含量相同。2原理 同一可逆反应，当外界条件一定时，反应无论从正反应开始，还是从逆反应开始，最后都能达到平衡状态。其中平衡混合物中各物质的百分含量相同。由于化学平衡状态与条件有关，而与建立平衡的途径无关。因而，同一可逆反应，从不同的
13、状态开始，只要达到平衡时条件(温度、浓度、压强等)完全相同，则可形成等效平衡。3分类及方法指导(1)等温、等容条件下，对于左右气相物质的化学计量数不等的可逆反应，改变起始时加入物质的物质的量，若按可逆反应化学计量数之比换算成同一半边物质(一边倒)，其物质的量对应相同，则它们互为等效平衡。(2)等温、等容条件下，对于左右气相物质的化学计量数相等的可逆反应，改变起始时加入物质的物质的量，若按可逆反应化学计量数之比换算成同一半边物质(一边倒)，其物质的量对应成比例，则它们互为等效平衡。(3)等温、等压条件下，对于任何有气相物质参加的可逆反应，改变起始时加入物质的物质的量，若按可逆反应化学计量数之比换
14、算成同一半边物质(一边倒)，其物质的量对应成比例，则它们互为等效平衡。考点三 化学反应进行的方向一、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发进行的过程。2特点(1)体系趋向于从 状态转变为 状态(体系对外部做功或放出热量)；(2)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)。高能低能有序无序二、化学反应方向的判据1焓判据放热反应体系能量 ，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。降低0，反应有自发进行的倾向，但有些熵减的反应也能自发进行，故只用熵变来判断反应方向也不全面。混乱S越大增大三、焓变、熵变与反应方向在温度、
15、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 GHT S。当 GHT S0时，反应 自发进行能平衡不能1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)放热过程有自发进行的倾向性，但并不一定能自发进行，吸热过程没有自发进行的倾向性，但在一定条件下也可自发进行。()(2)在其他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。()2碳铵(NH4)2CO3在室温下就能自发的分解产生氨气，对其说法中正确的是()A碳铵分解是因为生成易挥发的气体，使体系的熵增大B碳铵分解是因为外界给予了能量C碳铵分解是吸热反应，根据能量判断能自发分解D碳酸盐都不稳定，都能自
16、发分解A3(教材改编)下列组合中在任何温度下反应均能自发进行的是()A H0，S0 B H0，S0，S0 D H0名师点拨(1)反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响。(2)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。D(2016最新改编题)下列反应中，一定不能自发进行的是()A2KClO3(s)=2KCl(s)3O2(g)H78.03 kJ/mol S1 110 J/(molK)BCO(g)=C(石墨，s)1/2O2(g)H110.5 kJ/mol S89.36 J/(molK)C4Fe(OH
17、)2(s)2H2O(l)O2(g)=4Fe(OH)3(s)H444.3 kJ/mol S280.1 J/(molK)DNH4HCO3(s)CH3COOH(aq)=CO2(g)CH3COONH4(aq)H2O(l)H37.301 kJ/mol S184.05 J/(molK)B解析 根据 GHT S，当 H0 时，G0，S0，反应一定不能自发进行。灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿，现把白锡制成的器皿放在 0、100 kPa 的室内存放，它会不会变成灰锡而不能再继续使用？已知：在 0、100 kPa 条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为 H2 180.9 Jmol
18、1，S6.61 Jmol1K1。解析：HT S2 180.9 Jmol1103 kJJ1273 K(6.61 Jmol1K1)103 kJJ10.38 kJmol10，白锡转化为灰锡的反应能自发进行。答案：白锡会自发变成灰锡，器皿不能再继续使用。焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响 H S HT S反应情况永远是负值在任何温度下均能自发进行永远是正值在任何温度下均不能自发进行低温为正；高温为负低温时不能自发；高温时能自发低温为负；高温为正低温时能自发；高温时不能自发题组一 焓变与熵变1(教材改编)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
19、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C2下列反应中，熵显著增加的反应是()ACO(g)2H2(g)=CH3OH(g)BCaCO3(s)2HCl(aq)=CaCl2(aq)H2O(l)CO2(g)CC(s)O2(g)=CO2(g)D2Hg(l)O2(g)=2HgO(s)B题组二 化学反应方向的复合判据3分析下列反应在任何温度下均能自发进行的是()A2N2(g)O2(g)=2N2O(g)H163 kJmol1BAg(s)12Cl2(g)=AgCl(s)H127 kJmol1CHgO(s)=Hg(l)12O2(g)H91 k
20、Jmol1DH2O2(l)=12O2(g)H2O(l)H98 kJmol1 D 解析：反应能自发进行的前提条件是反应的 HT S0，S0，即任何温度下，反应都不能自发进行；对于 B 项，H0，S0，在较低温度下，HT S0，S0，若使反应自发进行，即 HT S0，必须提高温度，即反应只有在较高温度时能自发进行；对于 D 项，H0，在任何温度下，都有 HT S0，即在任何温度下反应均能自发进行。4试判断用于汽车净化的一个反应 2NO(g)2CO(g)=N2(g)2CO2(g)在 298 K、100 kPa 下能否自发进行？已知：在 298 K、100 kPa 下该反应的 H113.0 kJmol1，S145.3 Jmol1K1。答案：HT S113.0 kJmol1298 K(145.3 Jmol1K1103kJJ1)69.7 kJmol10，可以自发进行。焓判据和熵判据能作为反应自发进行的一般判据，而由焓判据和熵判据组成的复合判据才是反应是否自发进行的根本判据：反应是否自发与温度有关，一般低温时焓变影响为主；高温时熵变影响为主。根据 HT S 可准确判断反应进行的方向。本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放