化學(xué)第七章 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡 7.3 化學(xué)平衡常數(shù) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向

《化學(xué)第七章 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡 7.3 化學(xué)平衡常數(shù) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《化學(xué)第七章 化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡 7.3 化學(xué)平衡常數(shù) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向（87頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第三節(jié)化學(xué)平衡常數(shù) 化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向考點(diǎn)一化學(xué)平衡常數(shù)【基礎(chǔ)回顧】1.概念:在一定溫度下,一個(gè)可逆反應(yīng)達(dá)到_,生成物_與反應(yīng)物_的比值是一個(gè)常數(shù),用符號K表示?；瘜W(xué)平衡時(shí)濃度冪之積濃度冪之積2.表達(dá)式:對于一般的可逆反應(yīng)mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g),在一定溫度下達(dá)到平衡時(shí),K=_pqmnc (C) c (D)c (A) c (B) 3.意義及影響因素:意意義義K值越大值越大正反應(yīng)進(jìn)行的程度正反應(yīng)進(jìn)行的程度_反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率_影影響響因因素素內(nèi)因內(nèi)因反應(yīng)物的性質(zhì)反應(yīng)物的性質(zhì)外外因因溫溫度度升升高高H0,0,0,K值增大值增大越大越大【思維診斷】 (正確的打“”,錯(cuò)

2、誤的打“”)(1)平衡常數(shù)表達(dá)式中,物質(zhì)的濃度可以是任一時(shí)刻的濃度。()提示:。平衡常數(shù)表達(dá)式中,物質(zhì)的濃度應(yīng)是達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)的平衡濃度。(2)化學(xué)平衡發(fā)生移動,平衡常數(shù)一定改變。()提示:。平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),改變溫度引起的化學(xué)平衡移動,平衡常數(shù)一定改變,其他條件引起的化學(xué)平衡發(fā)生移動平衡常數(shù)不變。(3) 可逆反應(yīng)2A(s)+ B(g) 2C(g)+3D(g)的平衡常數(shù)為K= 。 ()提示:。固體和純液體的濃度不變,故不寫入平衡常數(shù)的表達(dá)式,該反應(yīng)的平衡常數(shù)應(yīng)為K= 。 23c C c Dc B 232c C c Dc A c B(4)對于反應(yīng):2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g),

3、升高溫度,K值減小,則H0。()提示:。升溫,K值減小,說明升溫,平衡逆向移動,即HT1【解析】選D。A項(xiàng),容器中平衡時(shí), c(O2)=0.2 molL-1,則c(NO)=20.2 molL-1=0.4 molL-1,c(NO2)= 0.6 molL-1-20.2 molL-1=0.2 molL-1,則平衡常數(shù)K=0.8,錯(cuò)誤;B項(xiàng),中反應(yīng)開始時(shí)Qc0.56K,反應(yīng)繼續(xù)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,NO進(jìn)一步減少,達(dá)到平衡的NO的體積分?jǐn)?shù)小于50%,錯(cuò)誤;D項(xiàng),容器中,T1時(shí),平衡常數(shù)為K=0.8,T2時(shí),k正=k逆,反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),v(正)=v(逆),即k正c2(NO2)=k逆c2(NO)c(O2),得2

4、20.40.30.1c2(NO2)=c2(NO)c(O2),K= =1,平衡常數(shù)增大,反應(yīng)正向移動,該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),則應(yīng)升高溫度,即T2T1,正確。 2222c NO c Oc NO【母題變式】(1)T1時(shí),2NO(g)+O2 (g) 2NO2(g)的平衡常數(shù)=_。 提示:正、逆反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù),2NO2(g) 2NO(g)+O2 (g)的平衡常數(shù)為0.8,2NO(g)+O2 (g) 2NO2(g)的平衡常數(shù)= =1.25。10.8(2)容器、中,NO2的轉(zhuǎn)化率:_(選填“”“。容器中平衡時(shí), NO2的轉(zhuǎn)化率為 若容器中NO2的轉(zhuǎn)化率也為 ,110.4 mol L2,0.6 mol L

5、3232NO2(g) 2NO(g)+O2 (g)起始(molL-1)0.30.50.2轉(zhuǎn)化(molL-1)0.20.20.1平衡(molL-1)0.10.70.3Qc=14.7K=0.8,反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行,NO2增加,NO2的轉(zhuǎn)化率減小。【歸納提升】化學(xué)平衡常數(shù)的三大應(yīng)用(1)判斷、比較可逆反應(yīng)進(jìn)行的程度。一般來說,一定溫度下的一個(gè)具體的可逆反應(yīng):K值越大,反應(yīng)進(jìn)行的程度越大;一般來說,K105時(shí)認(rèn)為反應(yīng)進(jìn)行比較完全。(2)判斷正在進(jìn)行的可逆反應(yīng)的反應(yīng)方向以及反應(yīng)是否達(dá)到平衡。(3)判斷可逆反應(yīng)的反應(yīng)熱。角度二 “三段式”法計(jì)算化學(xué)平衡常數(shù)【典題2】(2018宜春模擬)N2O5是一種新型硝

6、化劑,一定溫度下發(fā)生2N2O5(g) 4NO2(g)+O2(g) H0 ,T1溫度下的部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表,則下列說法錯(cuò)誤的是導(dǎo)學(xué)號79100111()A.500 s內(nèi)N2O5分解速率為2.9610-3molL-1s-1B.T1溫度下的平衡常數(shù)為K1=125,1 000 s時(shí)轉(zhuǎn)化率為50% C.其他條件不變時(shí)，T2溫度下反應(yīng)到1 000 s時(shí)測得N2O5(g)濃度為2.98 molL-1，則T1T2，則K1K2【探微題眼】題眼題眼信息推斷信息推斷破題秘籍破題秘籍升高溫度平衡升高溫度平衡右移右移改變溫度平衡濃改變溫度平衡濃度增大度增大, ,則溫度升則溫度升高高濃度大于濃度大于2.5 molL2.5

7、molL-1-1反應(yīng)達(dá)到平衡反應(yīng)達(dá)到平衡利用利用“三段式三段式”根據(jù)表格數(shù)據(jù)根據(jù)表格數(shù)據(jù), ,求求解平衡常數(shù)解平衡常數(shù)題眼題眼信息推斷信息推斷破題秘籍破題秘籍推算變化濃度推算變化濃度利用利用“三段式三段式”根據(jù)轉(zhuǎn)化率根據(jù)轉(zhuǎn)化率, ,驗(yàn)算驗(yàn)算平衡常數(shù)數(shù)值是平衡常數(shù)數(shù)值是否正確否正確K只與溫度有只與溫度有關(guān)關(guān)反應(yīng)吸熱反應(yīng)吸熱, ,升高溫升高溫度度K值增大值增大【解析】選C。2N2O5(g) 4NO2(g)+ O2(g)起始濃度(molL-1)5.00 0 0變化濃度(molL-1)1.48 2.960.74500 s濃度(molL-1)3.52所以,500 s內(nèi)N2O5分解速率為 =2.9610-

8、3molL-1s-1,A正確;T1溫度下1 000 s時(shí)轉(zhuǎn)化率若為50%,則11.48 mol L500 s 2N2O5(g) 4NO2(g)+ O2(g)起始濃度(molL-1)5.00 0 0變化濃度(molL-1)2.50 5.00 1.25平衡濃度(molL-1)2.50 5.00 1.25則K1= =125,B正確;其他條件不變時(shí),T2溫度下反應(yīng)到1 000 s時(shí)測得N2O5(g)濃度為2.98 molL-1,比T1溫度下濃度高,則說明在溫度為T2時(shí),平衡向逆反應(yīng)方向移動,因正反應(yīng)方向?yàn)槲鼰岱磻?yīng),所以降溫平衡將向放熱反應(yīng)方向即逆反應(yīng)方向移動,C錯(cuò)誤;升高溫度平衡正向移動,K增大,D正

9、確。421.25 5.002.50【歸納提升】“三段式法”贏定化學(xué)平衡計(jì)算問題“三段式法”是有效解答化學(xué)平衡計(jì)算題的“萬能鑰匙”。解題時(shí),要注意清楚有條理地列出起始量、轉(zhuǎn)化量、平衡量,按題目要求進(jìn)行計(jì)算,同時(shí)還要注意單位的統(tǒng)一。(1)計(jì)算步驟。(2)注意事項(xiàng)。注意反應(yīng)物和生成物的濃度關(guān)系:反應(yīng)物:c(平)=c(始)-c(變);生成物:c(平)=c(始)+c(變)。利用(混)= 計(jì)算時(shí)要注意m(總)應(yīng)為氣體的質(zhì)量,V應(yīng)為反應(yīng)容器的體積,n(總)應(yīng)為氣體的物質(zhì)的量。m( )m( )MVn( )總總和 總起始濃度、平衡濃度不一定呈現(xiàn)化學(xué)計(jì)量數(shù)比,但物質(zhì)之間是按化學(xué)計(jì)量數(shù)反應(yīng)和生成的,故各物質(zhì)的濃度變

10、化之比一定等于化學(xué)計(jì)量數(shù)比,這是計(jì)算的關(guān)鍵。(3)化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算“四要求”。有關(guān)K的計(jì)算要明確題目要求,一般有四種情況:寫出K的表達(dá)式只要求寫出化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式。寫出K的計(jì)算式只要求寫出K的計(jì)算式而不要求計(jì)算結(jié)果。列式計(jì)算K寫出K的計(jì)算式(計(jì)算過程)并求出最后計(jì)算結(jié)果。求K的數(shù)值只要直接給出K的計(jì)算結(jié)果即可。另外,還要注意看計(jì)算時(shí)是否要求帶單位,若無特別要求,一般不用帶單位。【題組過關(guān)】1. (RJ選修4P32改編題)某溫度下,將2 mol A和4 mol B充入體積為1 L密閉容器中,發(fā)生反應(yīng):A(s)+3B(g) C(g),5 min后達(dá)到平衡,B的濃度為1 molL-1,則下列敘述

11、正確的是導(dǎo)學(xué)號79100112()A.平衡常數(shù)的表達(dá)式為K= B.5 min內(nèi)v(A)=0.2 molL-1min-1C.B的轉(zhuǎn)化率為75%D.增大壓強(qiáng),該反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行,平衡常數(shù)增大 3c Cc A c B【解析】選C。固體和純液體的濃度不變,故不寫入平衡常數(shù)的表達(dá)式,不能表示化學(xué)反應(yīng)速率,A、B錯(cuò)誤;達(dá)到平衡時(shí),B的濃度為1 molL-1,則B的轉(zhuǎn)化量為3 mol,B的轉(zhuǎn)化率=(3 mol4 mol)100%=75%,C正確;平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),增大壓強(qiáng),該反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行,但平衡常數(shù)不變,D錯(cuò)誤。2.(2018福州模擬)某溫度下2 L密閉容器中3種氣體起始狀態(tài)和平衡狀態(tài)時(shí)的物

12、質(zhì)的量(n)如表所示,下列說法正確的是導(dǎo)學(xué)號79100113()X XY YW Wn n( (起始狀態(tài)起始狀態(tài))/mol)/mol2 21 10 0n n( (平衡狀態(tài)平衡狀態(tài))/mol)/mol1 10.50.51.51.5A.該溫度下,此反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式是K= B.其他條件不變,升高溫度,若W的體積分?jǐn)?shù)減小,則此反應(yīng)H0C.其他條件不變,使用催化劑,正、逆反應(yīng)速率和平衡常數(shù)均增大,平衡不移動D.其他條件不變,當(dāng)密閉容器中混合氣體密度不變時(shí),表明反應(yīng)已達(dá)到平衡 23c X c Yc W【解析】選B。由表知,X、Y是反應(yīng)物,W是生成物,且n(X) n(Y) n(W)=2 1 3,化學(xué)方程式

13、為2X+Y 3W,反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式是K= ,A錯(cuò)誤;升高溫度,若W的體積分?jǐn)?shù)減小,說明平衡向逆反應(yīng)方向移動,則此反應(yīng)的H0,請回答下列問題:(1)在某溫度下,反應(yīng)物的起始濃度分別為c(M)=1 molL-1,c(N)=2.4 molL-1;達(dá)到平衡后,M的轉(zhuǎn)化率為60%,此時(shí)N的轉(zhuǎn)化率為_。 (2)若反應(yīng)溫度升高,M的轉(zhuǎn)化率_(填“增大”“減小”或“不變”)。 (3)若反應(yīng)溫度不變,反應(yīng)物的起始濃度分別為c(M)=4 molL-1,c(N)=a molL-1;達(dá)到平衡后,c(P)=2 molL-1,a=_。 (4)若反應(yīng)溫度不變,反應(yīng)物的起始濃度為c(M)=c(N) =b molL-1,達(dá)

14、到平衡后,M的轉(zhuǎn)化率為_。 【解析】(1)M(g)+N(g) P(g)+Q(g)始態(tài)/molL-1 1 2.4 0 0變化量/molL-1 160% 160%因此N的轉(zhuǎn)化率為 100%=25%。111 mol L60%2.4 mol L(2)由于該反應(yīng)的H0,即該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),因此升高溫度,平衡右移,M的轉(zhuǎn)化率增大。(3)根據(jù)(1)可求出各平衡濃度:c(M)=0.4 molL-1,c(N)=1.8 molL-1,c(P)=0.6 molL-1,c(Q)=0.6 molL-1,因此化學(xué)平衡常數(shù)K= c P c Q0.6 0.61 c M c N0.4 1.82由于溫度不變,因此K不變,新狀態(tài)達(dá)

15、到平衡后c(P)=2 molL-1c(Q)=2 molL-1c(M)=2 molL-1c(N)=(a-2) molL-1K= 解得a=6。 c P c Q2 21 c M c N2a 22(4)設(shè)M的轉(zhuǎn)化率為x,則達(dá)到平衡后各物質(zhì)的平衡濃度分別為c(M)=b(1-x) molL-1c(N)=b(1-x) molL-1c(P)=bx molL-1c(Q)=bx molL-1K= 解得x41%。答案:(1)25%(2)增大(3)6(4)41% c P c Qbx bx1c M c Nb 1 x b 1 x2【加固訓(xùn)練】某溫度T1時(shí),向容積為2 L的恒容密閉容器中充入一定量的H2和I2(g),發(fā)生反

16、應(yīng):H2(g)+I2(g) 2HI(g),反應(yīng)過程中測定的部分?jǐn)?shù)據(jù)見下表(表中t2t1)。反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)時(shí)間/min/minn n(H(H2 2)/mol)/moln n(I(I2 2)/mol)/mol0 00.90.90.30.3t t1 10.80.8t t2 20.20.2下列說法正確的是()A.反應(yīng)在t1 min內(nèi)H2的平均速率為v(H2)= molL-1min-1B.保持其他條件不變,向平衡體系中再通入0.20 mol H2,與原平衡相比,達(dá)到新平衡時(shí)I2(g)轉(zhuǎn)化率增大,H2的體積分?jǐn)?shù)不變10.1tC.保持其他條件不變,起始時(shí)向容器中充入的H2和I2(g)都為0.5 mol,達(dá)到平

17、衡時(shí)n(HI)=0.2 molD.升高溫度至T2時(shí),上述反應(yīng)平衡常數(shù)為0.18,則正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)【解析】選C。由表中數(shù)據(jù)可知,t1 min內(nèi)參加反應(yīng)的H2的物質(zhì)的量為0.9 mol-0.8 mol=0.1 mol,故v(H2)= molL-1min-1,故A錯(cuò)誤;保持其他條件不變,向平衡體系中再通入0.20 mol H2,與原平衡相比,H2的體積分?jǐn)?shù)增大,H2的濃度增大,平衡正向移動,故I2(g)轉(zhuǎn)化率增大,故B錯(cuò)誤;110.1 mol0.052 Lt mintt1時(shí),H2(g)+I2(g) 2HI(g)起始/mol 0.9 0.3 0轉(zhuǎn)化/mol 0.1 0.1 0.2平衡/mol 0.8

18、 0.2 0.2平衡常數(shù)K= 2220.2 0.2c HI220.250.8 0.2c Hc I22t2時(shí), H2(g)+ I2(g) 2HI(g)起始/mol 0.5 0.5 0轉(zhuǎn)化/mol x x 2x平衡/mol 0.5-x 0.5-x 2xK= =0.25,解得x=0.1,故平衡時(shí)n(HI)=0.1 mol2=0.2 mol,故C正確;升高溫度至T2時(shí),上述反應(yīng)平衡常數(shù)為0.183.化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù):降低增大能自發(fā)進(jìn)行達(dá)到平衡狀態(tài)不能自發(fā)進(jìn)行【思維診斷】(正確的打“”,錯(cuò)誤的打“”)(1)凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的,因?yàn)槲鼰岱磻?yīng)都是非自發(fā)的。()提示:。有些吸熱反應(yīng)也是自發(fā)的,如碳酸銨的

19、分解反應(yīng)。(2)自發(fā)過程的熵一定增大,非自發(fā)過程的熵一定減小。 ()提示:。不一定,如-10 時(shí)液態(tài)水能自動結(jié)冰為固態(tài)就是一個(gè)熵減的過程。(3)NH4HCO3(g)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)H=+185.57 kJmol-1能自發(fā)進(jìn)行,原因是體系有自發(fā)地向混亂度增加的方向轉(zhuǎn)變的傾向。()提示:。從焓判據(jù)的角度分析該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行,但該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的原因是該反應(yīng)熵增。(4)放熱過程有自發(fā)進(jìn)行的傾向性,但并不一定能自發(fā)進(jìn)行,吸熱過程沒有自發(fā)進(jìn)行的傾向性,但在一定條件下也可自發(fā)進(jìn)行。()提示:。自發(fā)反應(yīng)的發(fā)生,有時(shí)也需要條件引發(fā),如木炭的燃燒需要點(diǎn)燃。(5)H0的反應(yīng)在溫度低時(shí)不

20、能自發(fā)進(jìn)行。()提示:。H0,H-TS一定小于0,反應(yīng)一定能夠自發(fā)進(jìn)行。(6)在其他外界條件不變的情況下,使用催化劑,可以改變化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向。()提示:。使用催化劑,只能改變反應(yīng)的速率,不能改變化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向?！绢}組過關(guān)】1.(2018西安模擬)下列有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方向及其判據(jù)的說法中正確的是()A.非自發(fā)反應(yīng)就是不可能發(fā)生的反應(yīng),自發(fā)反應(yīng)就是能較快進(jìn)行的反應(yīng) B.高溫高壓下可以使石墨轉(zhuǎn)化為金剛石是自發(fā)的化學(xué)反應(yīng)C.由焓判據(jù)和熵判據(jù)組合而成的復(fù)合判據(jù),將更適合于所有的過程D.反應(yīng)NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行,說明該反應(yīng)的H0【解析】選C。A項(xiàng),非自發(fā)反應(yīng)在

21、一定條件下也能發(fā)生,自發(fā)反應(yīng)進(jìn)行的也不一定較快,錯(cuò)誤;B項(xiàng),石墨轉(zhuǎn)化為金剛石,H0,該反應(yīng)是非自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng),錯(cuò)誤;C項(xiàng),焓判據(jù)和熵判據(jù)組合而成的復(fù)合判據(jù),只要G=H-TS0,反應(yīng)就不能自發(fā)進(jìn)行,正確;D項(xiàng),反應(yīng)NH3(g)+HCl(g) =NH4Cl(s)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行,G=H-TS0,從方程式知TS0,說明H液態(tài)熵值固態(tài)熵值,狀態(tài)都是氣態(tài)時(shí),看物質(zhì)的量的多少,物質(zhì)的量越多,熵值越大。故減小,無明顯變化,增加,減小;KNO3溶于水時(shí),自由移動離子數(shù)目增多,因此熵值變大。(2)根據(jù)已知數(shù)據(jù)求得S=107.0 J mol-1 K-1-39.75 Jmol-1K-1-256.65 Jmol

22、-1K-1=-189.4 Jmol-1K-1,H -TS=-401.9 kJmol-1-298 K(-189.410-3 kJmol-1K-1)=-345.46 kJmol-1,所以反應(yīng)在常溫下能自發(fā)進(jìn)行。令H-TS=0,可求得T=2 122 K,即反應(yīng)的轉(zhuǎn)折溫度較高,因此用CaO(s)吸收高爐廢氣中的SO3氣體以防止SO3污染環(huán)境是可行的。答案:(1)減小無明顯變化增加減小增加(2)能【加固訓(xùn)練】1.下列有關(guān)說法不正確的是 ()A. Na與H2O的反應(yīng)是熵增的放熱反應(yīng),該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行B.某吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,因此該反應(yīng)是熵增反應(yīng)C.2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)在常

23、溫下能自發(fā)進(jìn)行,則該反應(yīng)的H0D.反應(yīng)NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)在室溫下可自發(fā)進(jìn)行,則該反應(yīng)的H0【解析】選C。根據(jù)H-TS0反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行可知,放熱(H0)反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。A項(xiàng),熵增的放熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,正確;B項(xiàng),吸熱反應(yīng)H0,能自發(fā)進(jìn)行H-TS0,正確;C項(xiàng),常溫下能自發(fā)進(jìn)行,則該反應(yīng)的H0,錯(cuò)誤;D項(xiàng),該反應(yīng)是熵減的反應(yīng)S0,在室溫下可自發(fā)進(jìn)行,則該反應(yīng)的H0,正確。2. 某化學(xué)反應(yīng)其H=-122 kJmol-1,S= 231 Jmol-1K-1,則此反應(yīng)在下列哪種情況下可自發(fā)進(jìn)行()A.在任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行B.在任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行C.僅在高溫下自發(fā)進(jìn)行D.僅在低溫下自發(fā)進(jìn)行【解析】選A。反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行,因G=H-TS=-122 kJmol-1-T23110-3 kJmol-1K-10,則T取任意溫度。