2020年高三化学 第七章 第三节 化学平衡常数 化学反应进行的方向课件 新人教版

第三节化学平衡常数化学反应进行的方向1.了解化学平衡常数(K)的含义。2.能利用化学平衡常数进行相关计算。3.能正确计算化学反应的转化率(α)。考纲要求1考点(一)化学平衡常数转化率2考点(二)化学反应进行的方向4课时跟踪检测目录CONTENTS考点(一)化学平衡常数转化率【点多面广精细研】过基础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化学平衡时，生成物与反应物的比值是一个常数，称为化学平衡常数(简称平衡常数)，用符号K表示。浓度幂之积浓度幂之积(2)表达式①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)。②K值越大，反应物的转化率，正反应进行的程度。cpC·cqDcmA·cnB越大越大(3)实例化学方程式平衡常数关系式N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)K1＝12N2(g)＋32H2(g)NH3(g)K2＝2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)K3＝K2＝_____(或_____)K3＝_____c2NH3cN2·c3H2cNH3c12N2·c23H2cN2·c3H2c2NH3K1K1121K1(4)影响因素：温度。(5)K值与可逆反应进行程度的关系K10－510－5～105105反应程度很难进行反应可逆反应可接近完全2.平衡转化率对于上例反应中A(g)的平衡转化率可表示为α(A)＝c平Ac0A×100%[c0(A)代表A的初始浓度，c平(A)代表A的平衡浓度]。[小题练微点]1．判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)平衡常数表达式中，物质的浓度可以是任一时刻的浓度()(2)可逆反应2A(s)＋B(g)2C(g)＋3D(g)的平衡常数为K＝c2C·c3Dc2A·cB()(3)化学平衡发生移动，平衡常数一定改变()(4)对于反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，升高温度，K值减小，则ΔH0()(5)平衡常数大的可逆反应的反应物的转化率一定大()×××××2．已知反应A(g)＋3B(g)3C(g)在一定温度下达到平衡，该反应的平衡常数表达式为____________。若各物质的平衡浓度分别为c(A)＝2.0mol·L－1、c(B)＝2.0mol·L－1、c(C)＝1.0mol·L－1，则K＝________。答案：K＝c3CcA·c3B0.0625[学霸微提醒](1)K只受温度的影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。(2)计算平衡常数利用的是物质的平衡浓度，而不是任意时刻浓度，一般不能用物质的量代替浓度。(3)催化剂能加快化学反应速率，但对化学平衡无影响，也不会改变平衡常数的大小。(4)化学反应方向改变或化学计量数改变，平衡常数均发生改变。过题点题点一平衡常数、转化率的有关计算1.(2018·全国卷Ⅰ节选)F.Daniels等曾利用测压法在刚性反应器中研究了25℃时N2O5(g)分解反应：其中NO2二聚为N2O4的反应可以迅速达到平衡。体系的总压强p随时间t的变化如表所示[t＝∞时，N2O5(g)完全分解]：t/min0408016026013001700∞p/kPa35.840.342.545.949.261.262.363.125℃时N2O4(g)2NO2(g)反应的平衡常数Kp＝________kPa(Kp为以分压表示的平衡常数，计算结果保留1位小数)。解析：时间无限长时N2O5完全分解，故由2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)知，此时生成的pNO2＝2pN2O5＝2×35.8kPa＝71.6kPa，pO2＝0.5×35.8kPa＝17.9kPa。由题意知，平衡时体系的总压强为63.1kPa，则平衡体系中NO2、N2O4的压强和为63.1kPa－17.9kPa＝45.2kPa，设N2O4的压强为xkPa，则N2O4(g)2NO2(g)初始压强/kPa071.6转化压强/kPax2x平衡压强/kPax71.6－2x则x＋(71.6－2x)＝45.2，解得x＝26.4,71.6kPa－26.4kPa×2＝18.8kPa，Kp＝p2NO2pN2O4＝18.8kPa226.4kPa≈13.4kPa。答案：13.42．(2018·全国卷Ⅱ节选)CH4—CO2催化重整反应为CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)。某温度下，在体积为2L的容器中加入2molCH4、1molCO2以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO2的转化率是50%，其平衡常数为________mol2·L－2。解析：CH4(g)＋CO2(g)===2CO(g)＋2H2(g)起始/(mol·L－1)10.500转化/(mol·L－1)0.250.250.50.5平衡/(mol·L－1)0.750.250.50.5K＝c2CO·c2H2cCH4·cCO2＝0.5mol·L－12×0.5mol·L－120.75mol·L－1×0.25mol·L－1＝13mol2·L－2。答案：133．(2018·全国卷Ⅲ节选)对于反应2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)，采用大孔弱碱性阴离子交换树脂催化剂，在323K和343K时SiHCl3的转化率随时间变化的结果如图所示。(1)343K时反应的平衡转化率α＝________%。平衡常数K343K＝________(保留2位小数)。(2)在343K下：要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是__________________________；要缩短反应达到平衡的时间，可采取的措施有______、________________。解析：温度越高，反应速率越快，达到平衡的时间越短，点a所在曲线达到平衡的时间短，则点a所在曲线代表343K时SiHCl3的转化率变化，点b所在曲线代表323K时SiHCl3的转化率变化。(1)由题图可知，343K时反应的平衡转化率α＝22%。设起始时SiHCl3(g)的浓度为1mol·L－1，则有2SiHCl3(g)===SiH2Cl2(g)＋SiCl4(g)起始/(mol·L－1)100转化/(mol·L－1)0.220.110.11平衡/(mol·L－1)0.780.110.11则343K时该反应的平衡常数K343K＝cSiH2Cl2·cSiCl4c2SiHCl3＝0.11mol·L－120.78mol·L－12≈0.02。(2)在343K时，要提高SiHCl3转化率，可采取的措施是及时移去产物，使平衡向右移动；要缩短反应达到平衡的时间，需加快化学反应速率，可采取的措施有提高反应物压强或浓度、改进催化剂等。答案：(1)220.02(2)及时移去产物改进催化剂提高反应物压强(浓度)(3)大于1.3方法规律1．压强平衡常数(Kp)的计算(1)Kp含义：在化学平衡体系中，用各气体物质的分压替代浓度，计算得到的平衡常数叫压强平衡常数，其单位与表达式有关。例如，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，压强平衡常数表达式为Kp＝p2NH3pN2·p3H2。(2)计算技巧：第一步根据“三段式”法计算平衡体系中各物质的物质的量或物质的量浓度第二步计算各气体组分的物质的量分数或体积分数第三步根据分压计算公式求出各气体物质的分压，某气体的分压＝气体总压强×该气体的体积分数(或物质的量分数)第四步根据平衡常数计算公式代入计算2.化学平衡计算模板(1)分析三个量：即起始量、变化量、平衡量。(2)明确三个关系：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)计算方法——三段式法化学平衡计算模式：对于反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，设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/molab00转化/molmxnxpxqx平衡/mola－mxb－nxpxqx则有：①K＝pxVp·qxVqa－mxVm·b－nxVn。②c(A)平＝a－mxVmol·L－1。③α(A)平＝mxa×100%，α(A)∶α(B)＝mxa∶nxb＝mbna。④φ(A)＝a－mxa＋b＋p＋q－m－nx×100%。⑤p平p始＝a＋b＋p＋q－m－nxa＋b。⑥ρ(混)＝a·MA＋b·MBV(g·L－1)。⑦M＝a·MA＋b·MBa＋b＋p＋q－m－nx(g·mol－1)。题点二平衡常数的应用4．(2017·天津高考)常压下羰基化法精炼镍的原理为Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)。230℃时，该反应的平衡常数K＝2×10－5。已知：Ni(CO)4的沸点为42.2℃，固体杂质不参与反应。第一阶段：将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4；第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至230℃制得高纯镍。下列判断正确的是()A．增加c(CO)，平衡向正向移动，反应的平衡常数增大B．第一阶段，在30℃和50℃两者之间选择反应温度，选50℃C．第二阶段，Ni(CO)4分解率较低D．该反应达到平衡时，v生成[Ni(CO)4]＝4v生成(CO)解析：增加c(CO)，平衡正向移动，但平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，A项错误；第一阶段，50℃时，反应速率较快且Ni(CO)4为气态，能从反应体系中分离出来，B项正确；相同温度下，第二阶段与第一阶段的平衡常数互为倒数，则230℃时，第二阶段的平衡常数K′＝5×104，反应进行的程度大，故Ni(CO)4分解率较高，C项错误；该反应达到平衡时，4v生成[Ni(CO)4]＝v生成(CO)，D项错误。答案：B5．(2019·湖北八校联考)在300mL的密闭容器中，放入镍粉并充入一定量的CO气体，一定条件下发生反应：Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)，已知该反应平衡常数与温度的关系如表所示：温度/℃2580230平衡常数5×10421.9×10－5下列说法不正确的是()A．上述生成Ni(CO)4(g)的反应为放热反应B．25℃时，反应Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)的平衡常数为2×10－5C．80℃达到平衡时，测得n(CO)＝0.3mol，则Ni(CO)4的平衡浓度为2mol·L－1D．在80℃时，测得某时刻Ni(CO)4、CO的浓度均为0.5mol·L－1，则此时v正v逆解析：根据题表数据分析，平衡常数随温度升高而减小，说明升高温度平衡逆向移动，逆向是吸热反应，正向是放热反应，故A正确；25℃时，反应Ni(CO)4(g)Ni(s)＋4CO(g)的平衡常数与Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)的平衡常数互为倒数，即平衡常数为15×104＝2×10－5，故B正确；80℃达到平衡时，测得n(CO)＝0.3mol，则c(CO)＝0.3mol0.3L＝1mol·L－1，依据平衡常数表达式K＝c[NiCO4]c4CO＝2，则Ni(CO)4的平衡浓度为2mol·L－1，故C正确；在80℃时，测得某时刻Ni(CO)4、CO的浓度均为0.5mol·L－1，Q＝c[NiCO4]c4CO＝0.50.54＝82，说明反应逆向进行，则此时v正v逆，故D错误。答案：D[方法规律]平衡常数的4大应用(1)利用K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大说明反应进行的程度大，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)利用K判断反应的热效应若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应；若升高温度，K值减小，则正反应为放热反应。(3)利用K的表达式确定化学方程式根据平衡常数的书写原则确定出反应物、生成物以及各物质的化学计量数。(4)利用