第七章 化学反应速率和化学平衡,第3讲 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并能进行简单计算。 2.了解化学反应的方向与化学反应的焓变与熵变的关系。 3.掌握化学反应在一定条件下能否自发进行的判断依据，能够利用化学反应的焓变和熵变判断化学反应的方向。,考纲要求,考点一 化学平衡常数,考点二 有关化学平衡的计算,探究高考 明确考向,练出高分,考点三 化学反应进行的方向,知识 梳理,递进题组,考点一 化学平衡常数,知识梳理,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，用符号K表示。,浓度幂之积,浓度幂之积,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)。 3.意义 (1)K值越大，反应物的转化率越大，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。,温度,深度思考,1.判断正误，正确的划“”，错误的划“” (1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一浓度( ) (2)催化剂能改变化学反应速率，也能改变平衡常数( ) (3)平衡常数发生变化，化学平衡不一定发生移动( ) (4)化学平衡发生移动，平衡常数不一定发生变化( ),2.对于N2(g)3H2(g)2NH3(g) K1 2NH3(g)N2(g)3H2(g) K2 试分别写出平衡常数表达式，并判断其关系_。,3.化学平衡常数只受温度的影响，温度升高，化学平衡常数是增大还是减小？ 答案 温度升高化学平衡常数的变化要视反应而定，若正反应是吸热反应，则温度升高K值增大，反之则减小。,4.对于一个可逆反应，化学计量数扩大或缩小，化学平衡常数表达式是否改变？是什么关系？转化率是否相同？试举例说明。 答案 对于一个可逆反应，化学计量数不一样，化学平衡常数表达式也不一样，但对应物质的转化率相同。例如：,无论还是，A或B的转化率是相同的。,递进题组,1.温度为T 时，在体积为10 L的真空容器中通入1.00 mol氢气和1.00 mol碘蒸气，20 min后，反应达到平衡，此时测得碘蒸气的浓度为0.020 molL1。涉及的反应可以用下面的两个化学方程式表示： H2(g)I2(g)2HI(g) 2H2(g)2I2(g)4HI(g),题组一 化学平衡常数及其影响因素,下列说法正确的是( ) A.反应速率用HI表示时，v(HI)0.008 molL1min1 B.两个化学方程式的意义相同，但其平衡常数表达式不同，不过计算所得数值相同 C.氢气在两个反应方程式中的转化率不同 D.第二个反应中，增大压强平衡向生成HI的方向移动,解析 H2(g) I2(g)2HI(g) 初始浓度(molL1) 0.100 0.100 0 平衡浓度(molL1) 0.020 0.020 0.160 转化浓度(molL1) 0.080 0.080 0.160 所以，v(HI)0.160 molL120 min0.008 molL1min1，A正确；,两个化学方程式表示的是一个反应，反应达到平衡时，氢气的浓度相同，故其转化率相同，C错； 两个反应相同，只是表达形式不同，压强的改变对平衡的移动没有影响，D错。 答案 A,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( ),C.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，恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小 解析 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； 由于反应反应反应，因此平衡常数K ，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H0，C错误； 对于反应，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。 答案 B,题组二 化学平衡常数及其应用 3.某温度下，某反应达平衡时平衡常数K 。恒容时，温度升高，H2的浓度减小。下列说法正确的是( ) A.该反应的焓变为正值 B.恒温恒容下，增大压强，H2的浓度一定减小 C.升高温度，逆反应速率减小 D.该反应的化学方程式为COH2OCO2H2,解析 由化学平衡常数的表达式可知该反应的方程式为CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，温度升高，H2的浓度减小，说明平衡正向移动，正反应为吸热反应，H0，A项正确、D项错误； 恒温恒容下，因该反应为等体积反应，故增大压强对该反应的平衡无影响，H2的浓度不变，B项错误； 升高温度，正、逆反应速率都增大，C项错误。 答案 A,反思归纳,借助平衡常数可以判断一个化学反应是否达到化学平衡状态 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： Q，称为浓度商。,考点二 有关化学平衡的计算,递进题组,知识梳理,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。,知识梳理,3.计算方法：三段式法 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V L。 mA(g) nB(g)pC(g)qD(g) 起始(mol) a b 0 0 变化(mol) mx nx px qx 平衡(mol) amx bnx px qx,递进题组,题组一 有关转化率的计算及判断,1.已知可逆反应：M(g)N(g)P(g)Q(g) H0，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_。,答案 25%,(2)若反应温度升高，M的转化率_(填“增大”、“减小”或“不变”)。 解析 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。,增大,(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_。 解析 根据(1)可求出各平衡浓度： c(M)0.4 molL1 c(N)1.8 molL1 c(P)0.6 molL1 c(Q)0.6 molL1,由于温度不变，因此K不变，新状态达到平衡后 c(P)2 molL1 c(Q)2 molL1 c(M)2 molL1 c(N)(a2) molL1,解得a6。,答案 6,(4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为c(M)c(N) b molL1，达到平衡后，M的转化率为_。 解析 设M的转化率为x，则达到平衡后各物质的平衡浓度分别为 c(M)b(1x) molL1 c(N)b(1x) molL1 c(P)bx molL1 c(Q)bx molL1,解得x41%。,41%,题组二 化学平衡常数、转化率的相互换算,2.SO2常用于制硫酸，其中一步重要的反应为2SO2(g)O2(g) 2SO3(g) H0。若向一个2 L的密闭容器中充入 0.4 mol SO2、0.2 mol O2和0.4 mol SO3，发生上述反应。 请回答下列问题： (1)当反应达到平衡时，各物质的浓度可能是_(填字母)。 A.c(SO2)0.3 molL1、c(O2)0.15 molL1 B.c(SO3)0.4 molL1,C.c(O2)0.2 molL1、c(SO2)0.4 molL1 D.c(SO3)0.3 molL1 解析 2SO2(g)O2(g)2SO3(g) 起始浓度(molL1) 0.2 0.1 0.2 正向进行到底(molL1) 0 0 0.4 逆向进行到底(molL1) 0.4 0.2 0 由此可知，A、D项可能。,答案 AD,(2)任选上述一种可能的情况，计算达到平衡时的平衡常数为_。 解析 2SO2(g)O2(g)2SO3(g) 起始浓度(molL1) 0.2 0.1 0.2 转化浓度(molL1) 0.1 0.05 0. 1 平衡浓度(molL1) 0.3 0. 15 0.1,(3)某温度时，将 4 mol SO2和 2 mol O2通入2 L密闭容器中， 10 min时反应达到平衡，SO2的转化率为80%，则010 min内的平均反应速率v(O2)_，该温度下反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)的平衡常数K_。,答案 0.08 molL1min1 80,考点三 化学反应进行的方向,递进题组,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(体系对外部做功或释放热量)。 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)。,知识梳理,低能,有序,无序,高能,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。,无需外界帮助,3.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 。可见， 是制约化学反应能否自发进行的因素之一。,放热反应,越多,降低,越多,完全,反应的焓变,(2)熵变与反应方向 研究表明，除了热效应外，决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的 。大多数自发反应有趋向于体系 增大的倾向。,混乱度,混乱度,熵和熵变的含义 a.熵的含义 熵是衡量一个体系 的物理量。用符号 表示。 同一条件下，不同物质有不同的熵值，同一物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S(g)S(l)S(s)。 b.熵变的含义 熵变是反应前后体系 ，用 表示，化学反应的S越大，越有利于反应 。,混乱度,S,熵的变化,S,自发进行,(3)综合判断反应方向的依据 HTS0，反应 。,能自发进行,达到平衡状态,不能自发进行,深度思考,1.能自发进行的反应一定能实际发生吗？ 答案 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，正确的划“”，错误的划“” (1)放热过程有自发进行的倾