创新设计2015届高考化学广东专用一轮总复习配套课件第七章课时3化学平衡常数化学反应

考点深度突破素养优化提升课时3化学平衡常数、化学反应进行的方向考点深度突破素养优化提升最新考纲1．了解化学反应的方向与焓变和熵变的关系；能够利用焓变和熵变判断化学反应的方向。2．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。考点深度突破素养优化提升1．化学平衡常数(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，用符号表示。考点一化学平衡常数平衡转化率化学平衡浓度幂之积浓度幂之积K考点深度突破素养优化提升(2)表达式对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，K＝cpC·cqDcmA·cnB(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)。考点深度突破素养优化提升(3)意义化学平衡常数的大小反映了化学反应可能进行的程度，K值越大，反应物的转化率，正反应进行的程度。注意：①K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。②化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。越大越大考点深度突破素养优化提升2．平衡转化率对于一般的化学反应：aA＋bBcC＋dD，达到平衡时反应物A的转化率为α(A)＝A的初始浓度－A的平衡浓度A的初始浓度×100%＝c0A－cAc0A×100%[c0(A)为A的初始浓度，c(A)为平衡时A的浓度]。考点深度突破素养优化提升注意：(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。考点深度突破素养优化提升3．化学平衡常数的三种应用(1)利用化学平衡常数判断化学反应可能进行的程度，K值越大，反应进行的程度越大。(2)利用化学平衡常数判断化学平衡移动的方向，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：ccC·cdDcaA·cbB＝Qc，称为浓度商。QcK反应向正反应方向进行，v正v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v逆。考点深度突破素养优化提升(3)利用化学平衡常数随温度的变化判断反应的热效应，若升高温度，K值增大，则正反应为反应；若升高温度，K值减小，则正反应为反应。吸热放热考点深度突破素养优化提升探究思考1．对于给定反应，正逆反应的化学平衡常数是什么关系？答案正逆反应的化学平衡常数互为倒数关系。2．反应Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)，700℃时平衡常数为1.47,900℃时平衡常数为2.15，则该反应的正反应为________(填“吸”或“放”)热反应。答案吸考点深度突破素养优化提升3．(1)对于3Fe(s)＋4H2O(g)Fe3O4(s)＋4H2(g)，反应的化学平衡常数的表达式为___________________________________。(2)已知下列反应的平衡常数：①H2(g)＋S(g)H2S(g)K1②S(g)＋O2(g)SO2(g)K2则反应SO2(g)＋H2(g)O2(g)＋H2S(g)的平衡常数为______。答案(1)K＝c4H2c4H2O(2)K＝K1K2考点深度突破素养优化提升【示例1】(1)[2013·广东理综，31(2)]在溶液中存在化学平衡：I2(aq)＋I－(aq)I－3(aq)，其平衡常数表达式为________。(2)(2010·广东理综，31(3))H3BO3溶液中存在如下反应：H3BO3(aq)＋H2O(l)[B(OH)4]－(aq)＋H＋(aq)已知0.70mol·L－1H3BO3溶液中，上述反应于298K达到平衡时，c平衡(H＋)＝2.0×10－5mol·L－1，c平衡(H3BO3)≈c起始(H3BO3)，水的电离可忽略不计，求此温度下该反应的平衡常数K(H2O的平衡浓度不列入K的表达式中，计算结果保留两位有效数字)。考点深度突破素养优化提升(3)[2011·广东理综，31(2)②]将所得CH4与H2O(g)通入聚焦太阳能反应器，发生反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)。该反应ΔH＝＋206kJ·mol－1。将等物质的量的CH4和H2O(g)充入1L恒容密闭反应器，某温度下反应达平衡，平衡常数K＝27，此时测得CO的物质的量为0.10mol，求CH4的平衡转化率(计算结果保留两位有效数字)。考点深度突破素养优化提升解析(1)I2在溶液中不是固体，应写进平衡常数表达式中。(2)依题意H3BO3(aq)＋H2O(l)[B(OH)4]－(aq)＋H＋(aq)起始浓度/mol·L－10.7000转化浓度/mol·L－102.0×10－52.0×10－5平衡浓度/mol·L－10.702.0×10－52.0×10－5K＝c{[BOH4]－}·cH＋cH3BO3＝2.0×10－5×2.0×10－50.70mol·L－1≈5.7×10－10mol·L－1考点深度突破素养优化提升(3)设CH4、H2O的物质的量浓度均为a，转化率为x。CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)初始(mol·L－1)aa00转化(mol·L－1)axaxax3ax平衡(mol·L－1)a－axa－axax3ax则K＝ax·3ax3a－axa－ax＝27又有ax＝0.1mol·L－1得a＝0.11mol·L－1，x≈91%(或0.91)答案(1)K＝cI－3cI2·cI－(2)5.7×10－10mol·L－1(3)91%(或0.91)考点深度突破素养优化提升【示例2】(2013·海南，15)反应A(g)B(g)＋C(g)在容积为1.0L的密闭容器中进行，A的初始浓度为0.050mol·L－1。温度T1和T2下A的浓度与时间关系如图所示。考点深度突破素养优化提升回答下列问题：(1)上述反应的温度T1________T2，平衡常数K(T1)________K(T2)。(填“大于”、“小于”或“等于”)(2)若温度T2时，5min后反应达到平衡，A的转化率为70%，则：①平衡时体系总的物质的量为________。②反应的平衡常数K＝________。③反应在0～5min区间的平均反应速率v(A)＝________。考点深度突破素养优化提升解析(1)图中显示，T2时达到平衡所用时间少，反应速率大，所以温度高；而温度越高c(A)越小，说明平衡正向移动，可判断正反应为吸热反应，升温K将增大。(2)根据“三段式”求解：A(g)B(g)＋C(g)开始mol·L－10.05000转化mol·L－10.050×70%＝0.03500.03500.0350平衡mol·L－10.01500.03500.0350故①平衡时体系总的物质的量＝(0.015mol·L－1＋0.0350mol·L－1＋0.0350mol·L－1)×1.0L＝0.085mol考点深度突破素养优化提升②平衡常数K＝0.0350×0.03500.0150mol·L－1＝0．082mol·L－1③0～5min平均反应速率v(A)＝0.0350mol·L－15min＝0.007mol·L－1·min－1答案(1)小于小于(2)①0.085mol②0.082mol·L－1③0.007mol·L－1·min－1考点深度突破素养优化提升1．对于可逆反应，下列说法正确的是()。A．化学平衡常数只与温度有关B．升高温度，化学平衡常数一定增大C．正反应的化学平衡常数与逆反应的化学平衡常数一定不相等D．增大反应物浓度，化学平衡常数可能增大考点深度突破素养优化提升解析B项，如果正反应是放热反应，升温则平衡常数减小，B错；C项，正、逆反应的化学平衡常数互为倒数，但不一定不相等，可以同时等于1，C错；D项，化学平衡常数与浓度无关，D错。答案A考点深度突破素养优化提升2．(2014·汕头期末)在25℃时，密闭容器中X、Y、Z三种气体的初始浓度和平衡浓度如下表：物质XYZ初始浓度/(mol·L－1)0.10.20平衡浓度/(mol·L－1)0.050.050.1考点深度突破素养优化提升下列说法错误的是()。A．反应达到平衡时，X的转化率为50%B．反应可表示为X＋3Y2Z，其平衡常数为1600C．增大压强使平衡向生成Z的方向移动，平衡常数增大D．改变温度可以改变此反应的平衡常数考点深度突破素养优化提升解析平衡常数只与温度有关，C错误，D正确。可知α(X)＝0.1－0.050.1×100%＝50%，A正确；根据表中数据(0.1－0.05)∶(0.2－0.05)∶(0.1－0)＝1∶3∶2可推导出：X＋3Y2Z。K＝0.120.053×0.05＝1600，B正确。答案C考点深度突破素养优化提升3．已知：反应①Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)的平衡常数为K1；反应②Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)的平衡常数为K2，不同温度下K1、K2的值如表中所示：温度K1K2973K1.472.381173K2.151.67考点深度突破素养优化提升(1)从表中数据可以推断：反应①是________(填“吸”或“放”)热反应。(2)现有反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，写出该反应的平衡常数K3的数学表达式：________。(3)根据反应①与②，可推导出K1、K2与K3之间的关系式。据此关系式及表中数据，也能推断出反应③是吸热反应还是放热反应。欲使反应③在一定条件下建立的平衡向正反应方向移动，可采用的措施有________(填序号)。A．缩小反应容器容积B．扩大反应容器容积C．降低温度D．升高温度E．使用合适的催化剂F．设法减少CO的量考点深度突破素养优化提升解析(1)反应①的平衡常数随温度的升高而增大，说明温度升高，平衡正向移动，反应①的正反应为吸热反应。(2)K1＝cCOcCO2，K2＝cH2cH2O，故K3＝cCO·cH2OcCO2·cH2＝K1K2。(3)973K时，K3＝K1K2＝1.472.38≈0.62，而1173K，K3＝K1K2＝2.151.67≈1.29，反应③的平衡常数随温度升高而增大，故反应③的正反应为吸热反应，升高温度，可使平衡正向移动；考点深度突破素养优化提升由于该反应前后气体分子数不变，改变容器体积，不能使平衡发生移动；使用催化剂也不能使平衡发生移动；减少生成物的量，能使平衡正向移动。答案(1)吸(2)K3＝K1K2或K3＝cCO·cH2OcCO2·cH2(3)DF考点深度突破素养优化提升1．化学平衡常数是在一定温度下一个反应本身固有的内在性质的定量体现。2．化学平衡常数只与温度有关，与反应物或生成物的浓度无关。3．反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，其浓度可看作“1”，而不计入平衡常数表达式中。4．化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变；若化学方程式中各物质的化学计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变。应用化学平衡常数时应注意的四个问题考点深度突破素养优化提升1．自发反应(1)含义在温度和压强一定的条件下就能自发进行的反应称为自发反应。(2)特点①体系趋向于从状态转变为状态(体系对外部或热量)。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)。考点二化学反应进行的方向无需外界帮助高能低能做功释放有序无序考点深度突破素养优化提升2．判断化学反应方向的依据(1)焓变与反应方向研究表明，对于化学反应而言，绝大多数都能自发进行，且反应放出的热量，体系能量得也，反应越；有少数吸热反应也能自发进行。可见，是制约化学反应能否自发进行的因素之一。(2)熵变与反应方向①熵和熵变的含义a．熵的含义熵是衡量一个体系混乱度的物理量。用符号表示。放热反应越多降低越多完全反应的焓变S考点深度突破素养优化提升注意：①同一条件下，不同物质有