2016届江西横峰中学高考化学一轮课件第7章第3节平衡常数反应进行的方向(人教版)

第七章化学反应速率和化学平衡第三节化学平衡常数化学反应进行的方向1.理解化学平衡常数的含义，能够利用化学平衡常数进行简单的计算。2.了解化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。[教材知识层面]1．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。考点一化学平衡常数及其应用2．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)。化学平衡浓度幂之积浓度幂之积cpC·cqDcmA·cnB3．意义(1)K值，反应物的转化率，正反应进行的程度越大。(2)K只受影响，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。越大越大温度[高考考查层面]命题点1化学平衡常数表达式及其注意事项理解化学平衡常数要注意以下三个关系1．与化学方程式书写形式的关系对于同一可逆反应，正反应的平衡常数等于逆反应的平衡常数的倒数，即：K正＝1K。若化学方程式中的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会发生改变。逆2．与反应热的关系若正反应吸热，升温时，K值增大；若正反应放热，升温时，K值减小。3.与物质状态的关系由于固体或纯液体的浓度视为常数，所以在平衡常数表达式中不再写出。当有水参与反应时，计算平衡常数要从两方面考虑：(1)稀溶液中进行的反应，由于水的浓度视为常数而不必出现在平衡常数表达式中。(2)非水溶液中进行的反应，水则应出现在平衡常数表达式中。如：CH3COOH(l)＋CH3CH2OH(l)CH3COOCH2CH3(l)＋H2O(l)K＝cCH3COOCH2CH3·cH2OcCH3COOH·cCH3CH2OH[典题示例]1．在一定条件下，已达平衡的可逆反应：2A(g)＋B(g)2C(g)，下列说法中正确的是()A．平衡时，此反应的平衡常数K与各物质的浓度有如下关系：K＝c2Cc2A·cBB．改变条件后，该反应的平衡常数K一定不变C．如果改变压强并加入催化剂，平衡常数会随之变化D．若平衡时增加A和B的浓度，则平衡常数会减小解析：K只随温度的改变而改变，除改变温度外，改变其他条件都不会引起平衡常数的改变。答案：A2．已知反应①CO(g)＋CuO(s)CO2(g)＋Cu(s)和反应②H2(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③CO(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①的平衡常数K1＝cCO2·cCucCO·cCuOB．反应③的平衡常数K＝K1K2C．对于反应③，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③，恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小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；由于反应③＝反应①－反应②，因此平衡常数K＝K1K2，B正确；反应③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ΔH0，C错误；由于反应③为反应前后气体分子数不变，故在恒温恒容下，增大压强，如充入惰性气体，则平衡不移动，H2的浓度不变，D错误。命题点2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：越低越大越小越小越小越高越小越大越大越大反应物转化率平衡时反应物浓度平衡时生成物浓度正反应进行的程度K值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Qc＝cpC·cqDcmA·cnB，则将Qc和平衡常数K作比较可判断可逆反应所处的状态。Qc＜K，反应向正反应方向进行Qc＝K，反应处于平衡状态Qc＞K，反应向逆反应方向进行3．判断可逆反应的热效应升高温度，若K值增大，则正反应为吸热反应；若K值减小，则正反应为放热反应。4．计算平衡体系中的相关“量”根据相同温度下，同一反应的平衡常数不变，计算反应物或生成物的浓度、转化率等。[典题示例]1．某温度下反应H2(g)＋I2(g)2HI(g)的平衡常数K＝57.0，现向此温度下的真空容器中充入0.2mol/LH2(g)、0.5mol/LI2(g)及0.3mol/LHI(g)，则下列说法中正确的是()A．反应正好达平衡B．反应向左进行C．反应向某方向进行一段时间后K57.0D．反应向某方向进行一段时间后c(H2)0.2mol/L解析：此时的浓度商为Qc＝c2HIcH2·cI2＝0.320.2×0.5＝0.9K，故平衡右移，c(H2)的浓度降低。答案：D2.(2013·天津高考节选)已知汽缸中生成NO的反应为：N2(g)＋O2(g)2NO(g)ΔH0。若1mol空气中含0.8molN2和0.2molO2,1300℃时在密闭容器内反应达到平衡，测得NO为8×10－4mol。计算该温度下的平衡常数K＝________。汽车启动后，汽缸温度越高，单位时间内NO排放量越大，原因是_________________________________。温度升高，反应速率加快，平衡右移4×10－6计算平衡常数时，先计算物质的平衡量N2为(0.8－4×10－4)mol，O2为(0.2－4×10－4)mol，NO为8×10－4mol，代入平衡常数表达式即可，得K＝4×10－6。汽缸温度越高，单位时间内NO排放量越大，原因是温度升高，反应速率加快，平衡右移。[考点达标层面]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)，其化学平衡常数K和温度t的关系如表：t/℃70080083010001200K0.60.91.01.72.6回答下列问题：(1)该反应的化学平衡常数表达式为K＝____________。(2)该反应为______反应(填“吸热”或“放热”)。cCO·cH2OcCO2·cH2吸热(1)根据化学方程式CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)可知，该反应的平衡常数表达式为K＝cCO·cH2OcCO2·cH2。(2)根据已知题干中的表格可知，随着温度的升高，平衡常数逐渐增大，说明正反应为吸热反应。(3)某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：3c(CO2)·c(H2)＝5c(CO)·c(H2O)，试判断此时的温度为______。700℃(3)某温度下，各物质的平衡浓度有如下关系3c(CO2)·c(H2)＝5c(CO)·c(H2O)，根据平衡常数表达式K＝cCO·cH2OcCO2·cH2可知，K＝3/5＝0.6，平衡常数只与温度有关，温度一定，平衡常数为定值，所以此时对应的温度为700℃。(4)若830℃时，向容器中充入1molCO、5molH2O，反应达到平衡后，其化学平衡常数K_____1.0(填“大于”“小于”或“等于”)。(5)830℃时，容器中的反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下，扩大容器的体积。平衡____移动(填“向正反应方向”、“向逆反应方向”或“不”)。等于不(4)化学平衡常数只与温度有关，与反应物和生成物的浓度无关，所以只要在830℃条件下，平衡常数的数值都为1.0。(5)830℃达到平衡，扩大容器的体积相当于减小压强，又因反应为反应前后气体分子数不变的反应，故平衡不发生移动。(6)若1200℃时，在某时刻平衡体系中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2mol·L－1、2mol·L－1、4mol·L－1、4mol·L－1，则此时上述反应的平衡移动方向为___________(填“正反应方向”“逆反应方向”或“不移动”)。逆反应方向(6)1200℃时Qc＝cCO·cH2OcCO2·cH2，将各物质的浓度代入可得Qc＝4，而此温度下的平衡常数为2.6，即QcK，所以平衡向逆反应方向移动。考点二|化学平衡的“三段式法”计算[考点精析]“三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时，要注意清楚条理地列出起始量、转化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。1．解题步骤(1)写出涉及的可逆反应的化学方程式。(2)找出起始量、转化量和平衡量中哪些是已知量，哪些是未知量，按“三段式”列出。(3)根据问题建立相应的关系式进行计算。2．三个关系(1)对于同一反应物，起始量－变化量＝平衡量。(2)对于同一生成物，起始量＋变化量＝平衡量。(3)各转化量之比等于各反应物的化学计量数之比。3．具体方法化学平衡计算模式：对以下反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，令A、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，容器容积为VL。mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始(mol)ab00变化(mol)mxnxpxqx平衡(mol)a－mxb－nxpxqx则有：(1)K＝pxVp·qxVqa－mxVm·b－nxVn(2)c(A)＝a－mxV(mol·L－1)。(3)α(A)平＝mxa×100%，α(A)∶α(B)＝mxa∶nxb＝mbna。(4)φ(A)＝a－mxa＋b＋p＋q－m－nx×100%(5)ρ(混)＝a·MA＋b·MBV(g·L－1)(6)M＝a·MA＋b·MBa＋b＋p＋q－m－nx(g·mol－1)[专项集训]1．在容积可变的密闭容器中，2molN2和8molH2在一定条件下发生反应，达到平衡时，H2的转化率为25%，则平衡时氮气的体积分数接近于()A．5%B．10%C．15%D．20%解析：N2＋3H22NH3起始/mol280转化/mol2/324/3平衡/mol4/364/3平衡时氮气的体积分数为4/34/3＋6＋4/3×100%≈15%。答案：C2．(2015·铜川模拟)在10L密闭容器中，1molA和3molB在一定条件下反应：A(g)＋xB(g)2C(g)，2min后反应达到平衡时，测得混合气体共3.4mol，生成0.4molC，则下列计算结果正确的是()A．平衡时，物质的量之比n(A)∶n(B)∶n(C)＝2∶11∶4B．x值等于3C．A的转化率为20%D．B的平均反应速率为0.4mol·L－1·min－1解析：设转化的A的物质的量为a，则A(g)＋xB(g)2C(g)起始物质的量(mol)130转化物质的量(mol)axa2a平衡物质的量(mol)1－a3－xa2a2a＝0.4mol，a＝0.2mol。平衡时混合气体的总物质的量为3.4mol,1－a＋3－xa＋2a＝3.4mol，x＝4，B错；平衡时A、B、C的物质的量分别为0.8mol、2.2mol、0.4mol，所以比值为4∶11∶2，A错；A的转化率为0.2mol/1mol×100%＝20%，C对；B的平均反应速率为0.8mol/(10L×2min)＝0.04mol·L－1·min－1，D错。3．(2015·安阳模拟)将aLNH3通入某恒压的密闭容器中，在一定条件下让其分解，达到平衡后气体体积增大到bL(气体体积在相同条件下测定)。下列说法中正确的是()A．平衡后氨气的分解率为a－ba×100%B．平衡混合气体中H2的体积分数为3b－a2b×100%C．反应前后气体的密度比为abD．平衡后气体的平均摩尔质量为17abg解析：设分解的NH3为xL，则2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)起始体积(L):a00转化体积(L):xx232x平衡体积(L):a－xx232x根据题中信息可知，a－x＋x2＋32x＝b，即x＝b－a，平衡后NH3的分解率为xa×100%＝b－aa×100%，A项错误；平衡混合气体中H2的体积分数为3x2b×100%＝3b－a2b×100%，B项正确；由于反应前后气体的质量(设为mg)不变，再根据密度的定义可得反应前后气体的密度之比