1、高三第1轮总复习 化学 第八章 化学反应速率和化学平衡第3节 化学平衡常数 化学反应进行的方向知识层面主干层级突破考点一 化学平衡常数及其应用一|知识梳理1.化学平衡常数(1)概念在一定_下，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。温度化学平衡浓度幂之积浓度幂之积(2)表达式对于一般的可逆反应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)，在一定温度下达到平衡时：KcpCcqDcmAcnB。反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，由于其浓度可看作“1”而不代入公式。化学平衡常数是指某一具体反应方程式的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变。若方程式中各物质的计量
2、数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变，但意义不变。(3)意义K 值越大，说明正反应能够进行的程度_，反应物的转化率_；反之 K 值越小，转化得越_，转化率就_。K 只受_的影响，与反应物或生成物的_无关。越大越高不完全越低温度浓度2.平衡转化率平衡转化率是指平衡时已转化了的某反应物的量与转化前该反应物的量之比，用来表示反应限度。对于反应：aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)，反应物 A 的转化率可以表示为：(A)A的初始浓度A的平衡浓度A的初始浓度100%特别提醒 (1)同一个反应中，反应物可以有多种，但不同反应物的转化率可能不同。(2)增大一种反应物的浓度，可以提高其他反应
3、物的转化率，工业生产中常常提高廉价原料的比例，从而增大昂贵原料的转化率，如工业合成氨中增大氮气的浓度，从而提高氢气的转化率。1化学平衡发生移动时，化学平衡常数一定改变吗？提示：不一定，平衡常数只和温度有关。2若反应N23H22NH3 的化学平衡常数 K1a，则反应2NH3N23H2 的化学平衡常数 K2，反应12N232H2NH3 的化学平衡常数 K3 如何表示？反应物的转化率之间有何关系？提示：K21a，K3 a，反应和中反应物的转化率相同，反应和反应中反应物的转化率之和为100%。3判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)的平衡常数表达式为 Kc
4、COcH2cCcH2O。()(2)对于 N2(g)3H2(g)2NH3(g)达到平衡，在温度不变、容积不变的密闭容器中充入 N2，化学平衡常数不变。()(3)对某一可逆反应，升高温度则化学平衡常数一定变大。()(4)平衡常数发生变化，化学平衡必定发生移动达到新的平衡。()(5)改变条件，使反应物的平衡转化率都增大，该可逆反应的平衡常数一定增大。()(6)催化剂能改变平衡常数的大小。()(7)改变条件，平衡右移，则反应物的转化率一定增大。()(8)其他条件不变，当增加一种反应物的用量时，自身的平衡转化率降低，而其他反应物的转化率升高。()提示：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)二|
5、递进题组题组一化学平衡常数及其影响因素1.某温度下，密闭容器中 X、Y、Z、W 四种气体的初始浓度和平衡浓度如表所示，下列说法错误的是()物质XYZW初始浓度/molL10.50.600平衡浓度/molL10.10.10.40.6A.反应达到平衡时，X 的转化率为 80%B.该反应的平衡常数表达式为 Kc4Zc6Wc4Xc5YC.增大压强其平衡常数不变，但使平衡向生成 Z 的方向移动D.改变温度可以改变此反应的平衡常数答案：C解析：平衡时 X 的转化率c始c平c始100%0.50.1 molL10.5 molL1100%80%，A 项正确；B 项，从表中数据可推出其反应比例为 0.40.50.
6、40.64546，B 项正确；C 项，增大压强其平衡常数不变，但该反应为气体体积增大的反应，所以增大压强时平衡向逆反应方向移动，C 项错误；平衡常数只与温度有关，D 项正确。2已知反应：CO(g)CuO(s)CO2(g)Cu(s)和反应：H2(g)CuO(s)Cu(s)H2O(g)，在相同的某温度下的平衡常数分别为 K1和 K2，该温度下反应：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)的平衡常数为 K。则下列说法正确的是()A.反应的平衡常数 K1 cCO2cCucCOcCuOB.反应的平衡常数 KK1K2C.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
7、恒容下，增大压强，H2 浓度一定减小答案：B解析：纯固体不能出现在平衡常数表达式中，A 错误；由于反应反应反应，因此平衡常数 KK1K2，B 正确；反应中，温度升高，H2 浓度减小，则平衡左移，即逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，因此 HH2OCO2D.以上说法都不正确答案：C解析：A 项应为 K1c(N2)c(O2)/c2(NO)，故错；B 项应为 51082，故错；C 项正确。42014云南昆明摸底调研测试甲醇是重要的化工原料和清洁液体燃料。工业上可利用 CO 或 CO2 来生产甲醇。甲醇制备的相关信息如下表：(1)反应是_反应(填“吸热”或“放热”)。(2)据上表信息推导出 K1、K2
8、 与 K3 之间的关系，K3_(用 K1、K2 表示)。500 时测得反应在某时刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(molL1)分别为 0.8、0.1、0.3、0.15，此时 v 正_v 逆(填“”“”“(3)0.15 mol(Lmin)1 (4)D解析：此题考查化学平衡常数综合知识。(1)反应的平衡常数随温度升高而增大，说明反应正向吸热；(2)根据三反应之间的关系，故此 K3K1K2；根据反应在 500 时的浓度值，可知此时其 Q0.88，小于化学平衡常数值，说明反应在正向进行，故正反应速率大于逆反应速率；(3)根据图 1,10 min 时达到平衡，此段时间内
9、用 CO 表示的化学反应速率为 0.075 mol(Lmin)1，则用氢气表示反应速率为 0.15 mol(Lmin)1；化学平衡常数只与温度有关，故在图 2 中温度不变时，平衡常数保持不变；(4)反应在反应前后的气体体积不变，故此容器中压强一直不变，排除 A；混合气体的平均摩尔质量一直不变，排除 B；容器容积不变，密度一直保持不变，排除 C，选 D。总结提升化学平衡常数的应用(1)利用 K 可以推测可逆反应进行的程度K 的大小表示可逆反应进行的程度，K 大说明反应进行程度大，反应物的转化率大。K 小说明反应进行的程度小，反应物的转化率小。(2)借助平衡常数，可以判断一个化学反应是否达到化学平
10、衡状态对于可逆反应 aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)，在一定温度下的任意时刻，反应物与生成物浓度有如下关系：QcccCcdDcaAcbBQcv逆K 反应处于化学平衡状态，v正v逆K 反应向逆反应方向进行，v正0，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 molL1，c(N)2.4 molL1；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”)；(3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为 c(M)4 molL1，c(N)a molL1；达到平衡后，c(P)2 molL1，a_；(4
11、)若反应温度不变，某时刻反应物的浓度为 c(M)c(N)2 molL1，生成物的浓度为 c(P)c(Q)1 molL1，则此时反应速率 v(正)_(填“大于”“小于”或“等于”)v(逆)。答案：(1)25%(2)增大(3)6(4)大于解析：(1)M(g)N(g)P(g)Q(g)始态 molL1 1 2.4 0 0变化量 molL1 160%160%因此 N 的转化率为1 molL160%2.4 molL1100%25%。(2)由于该反应的 H0，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：c(M)0.4 molL1 c(N)1.8 molL1
12、c(P)0.6 molL1 c(Q)0.6 molL1因此化学平衡常数 KcPcQcMcN0.60.60.41.812，由于温度不变，因此 K 不变，达到平衡后c(P)2 molL1 c(Q)2 molL1c(M)2 molL1 c(N)(a2)molL1KcPcQcMcN222a212，解得 a6。(4)此时的浓度商为 0.25，小于平衡常数 K0.5，说明反应此时应向正向进行以达到平衡状态。v(正)大于 v(逆)。考点三 化学反应进行的方向一|知识梳理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_或_热量)
13、。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)。2.自发反应在一定条件下_就能自发进行的反应称为自发反应。高能低能做功放出有序无序无需外界帮助3.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 GHTS。当 G
14、HTS0时，反应不能自发进行1能自发进行的反应一定能实际发生吗？提示：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。2判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)放热的反应一定能够自发进行，吸热的反应不能自发进行。()(2)自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小。()(3)反应 2Mg(s)CO2(g)=C(s)2MgO(s)能自发进行，则该反应的 H0。()(4)需要加热的反应，一定不能自发进行。()(5)反应能否自发进行需考虑焓变和熵变对反应的共同影响。()(6)放热过程有自发进行的倾向性
15、，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。()提示：(1)(2)(3)(4)(5)(6)二|题组训练 1.下列说法正确的是()A.H0 的反应在温度低时不能自发进行B.NH4HCO3(g)=NH3(g)H2O(g)CO2(g)H185.57 kJmol1 能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向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反应自发性的判据D.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E.CaCO3(s)=CaO(s)CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的 H0、S0答
16、案：BF解析：H0，则 G0，E 错；MgCl2(l)分解生成Cl2(g)，S0，H0，F 正确。22014兰州模拟已知：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)H74.9 kJmol1，下列说法中正确的是()A.该反应中熵变、焓变皆大于 0B.该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行C.碳酸盐分解反应中熵增加，因此任何条件下所有碳酸盐分解一定自发进行D.能自发进行的反应一定是放热反应，不能自发进行的反应一定是吸热反应答案：A解析：由方程式可知，该反应分解有气体生成，是一个熵增的过程，S0，H0，故 A 正确；B 项当HTS0 时，反应能自发进行，故 B 错；碳酸钠、碳酸钾稳定
17、性好，不能自发进行分解，故 C 错；焓变和熵变共同决定化学反应进行的方向，故 D 错。总结提升焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响HSHTS反应情况永远是负值在任何温度下过程均自发进行永远是正值在任何温度下过程均非自发进行低温为正高温为负低温时非自发，高温时自发低温为负高温为正低温时自发，高温时非自发能力层面学科素养培优特色专题的归纳整合：金属的冶炼工艺流程考情解读化学平衡移动中涉及的量主要包括反应物的转化率、各组分的含量、平衡移动前后气体的物质的量或体积的变化等，近年在高考中的出现几率为 100%，是高考命题的热点内容。专题归纳1.化学平衡移动的过程分析化学平衡是有条件的平衡，当条件发生改变
18、时，化学平衡状态就会被破坏，在新的条件下建立起新的平衡。化学平衡Iv正v逆反应混合物中各组分含量恒定改变条件,v正v逆一定时间后化学平衡v正v逆新反应混合物中各组分含量恒定2.化学平衡移动前后相关“量”的变化(1)化学平衡移动前后反应速率的变化v(正)、v(逆)的相对大小关系决定了化学平衡的移动与否。该类题目的考查实质上还是考查外界因素对反应速率的影响。(2)平衡移动后反应体系中各物质的物质的量、反应物的转化率、浓度及百分含量的变化可利用勒夏特列原理“化学平衡只能减弱外界因素对平衡的影响，不能恢复到原来的程度”来判断。如缩小容积(加压)时，平衡向压强减小的方向移动，但各物质 c 都增大。常见考
19、查方式有如果已知反应前后反应体系中各物质的物质的量、体积、转化率、浓度和百分含量等的变化，可以考查在这个变化过程中改变的外界因素。如果已知改变的某一个条件，则可以考查反应前后体系中各物质的物质的量、转化率、浓度、体积、百分含量的改变。(3)几种特殊情况当反应混合物中存在与其他物质不相混溶的固体或纯液体物质时，由于其“浓度”是恒定的，不随其量的增减而变化，故改变这些固体或纯液体的量，对平衡无影响。在恒容的容器中，当改变其中一种气体物质的浓度时，必然同时引起压强改变，但判断平衡移动的方向时，应仍以浓度的影响去考虑。如 2NO2(g)N2O4(g)，平衡后，向容器中再通入反应物 NO2，使 c(NO
20、2)增大，平衡正向移动；如向容器中再通入生成物 N2O4，则使 c(N2O4)增大，平衡逆向移动。但由于两种情况下，容器内的压强都增大，故对最终平衡状态的影响是一致的，如两种情况下，重新达到平衡后，NO2 的百分含量都比原平衡时要小。“无关气体”对化学平衡的影响a.恒温、恒容条件：原平衡体系充入无关气体体系总压强增大体系中各反应成分的浓度不变平衡不移动。b.恒温、恒压条件：原平衡体系充入无关气体容器容积增大体系中各组分的浓度同倍数减小(等效于减压)(4)平衡不发生移动，也可能有物理量的变化如平衡体系：H2(g)I2(g)2HI(g)HXB B.XAXBC.XAXBD.无法确定解析 随着反应正向
21、进行，气体的总物质的量增大，恒压容器 A 中，容器体积增大。以容器 A 中反应在恒容(与容器 B 体积相等)条件下达到平衡为过渡态，则过渡态与容器 B 中反应达到平衡时结果相同，恒压容器 A 中的反应，相对于过渡态，相当于减小压强，则平衡再正向移动。答案 A考题集训1.2014山西四校联考可逆反应 aA(g)bB(g)cC(g)dD(s)HQ kJmol1，反应过程中，当其他条件不变时，C 物质在混合物中的含量与温度(T)、反应速率(v)与压强的关系如图所示。据图分析，以下说法正确的是()A.T10B.增大压强，B 的转化率减小C.当反应达平衡时，混合气体的密度不再变化D.abcd解析 本题考
22、查了化学图象、化学平衡等，意在考查考生的观察能力、理解能力及综合分析问题的能力。由 C 物质在混合物中的含量与温度(T)的关系图知，T2 先建立平衡，所以 T1T2；温度高不利于 C 的生成，Qc，但不能确定 ab 与 cd 的关系，B、D 项错误；当反应达平衡时，混合气体的密度不再变化，C 项正确。答案 C22012上海高考用氮化硅(Si3N4)陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应如下：3SiCl4(g)2N2(g)6H2(g)高温Si3N4(s)12HCl(g)Q(Q0)完成下列填空：(1)在一定温度下进行上述反应，若反应容
23、器的容积为 2 L,3 min 后达到平衡，测得固体的质量增加了 2.80 g，则 H2 的平均反应速率为_ mol(Lmin)1；该反应的平衡常数表达式 K_。(2)上述反应达到平衡后，下列说法正确的是_。a.其他条件不变，压强增大，平衡常数 K 减小b.其他条件不变，温度升高，平衡常数 K 减小c.其他条件不变，增大 Si3N4 物质的量平衡向左移动 d.其他条件不变，增大 HCl 物质的量平衡向左移动(3)一定条件下，在密闭恒容的容器中，能表示上述反应达到化学平衡状态的是_。a.3v 逆(N2)v 正(H2)b.v 正(HCl)4v 正(SiCl4)c.混合气体密度保持不变d.c(N2)
24、c(H2)c(HCl)136(4)若平衡时 H2 和 HCl 的物质的量之比为mn，保持其他条件不变，降低温度后达到新的平衡时，H2 和 HCl的物质的量之比_mn(填“”“”或“”)。解析(1)反应达到平衡后，n(Si3N4)2.80 g140 gmol10.02 mol，故 v(H2)nH2Vt0.026 mol2 L3 min0.02 mol(Lmin)1。(2)平衡常数是温度的函数，与压强无关，故 a 错误；温度升高，平衡逆向移动，故 b 正确；增大固体物质的物质的量，平衡不移动，故 c 错误；增大 n(HCl)，平衡逆向移动，故 d 正确。(3)a 项，表示 v 正v 逆，故正确；b 项，均为 v 正，故错误；c 项，由于容器密闭恒容，且该反应前后气体的物质的量发生改变，当混合气体的密度不变时，则各气体的物质的量不再变化，说明反应已经达到平衡状态，故正确；d 项，当各物质的浓度比等于化学计量数之比时，不能表示反应已达到平衡状态，故错误。(4)温度降低，平衡正向移动，n(H2)减小，n(HCl)增大，故达到新平衡时 nH2nHClmn。答案(1)0.02 c12HClc6H2c2N2c3SiCl4(2)bd(3)ac(4)高考层面高考真题实战限时规范特训感谢观看 THE END
