2021高考化学一轮复习-第24讲-化学平衡常数-化学反应进行的方向教案-鲁科版.doc
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1、2021高考化学一轮复习 第24讲 化学平衡常数 化学反应进行的方向教案 鲁科版2021高考化学一轮复习 第24讲 化学平衡常数 化学反应进行的方向教案 鲁科版年级:姓名:- 21 -第24讲化学平衡常数化学反应进行的方向考纲要求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。考点一化学平衡常数1化学平衡常数的表达式对于可逆反应:mA(g)nB(g)pC(g)qD(g),化学平衡常数K(式中各物质的浓度为平衡时的浓度)。2影响因素(1)K只与温度有
2、关。(2)升高温度3应用(1)判断可逆反应进行的程度。(2)利用化学平衡常数,判断反应是否达到平衡或向何方向进行。对于化学反应aA(g)bB(g)cC(g)dD(g)的任意状态,浓度商:Q。QK,反应向逆反应方向进行。(3)利用K可判断反应的热效应: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。1判断正误,正确的打“”,错误的打“”(1)平衡常数表达式中,可以是物质的任一时刻的浓度()(2)化学平衡移动,化学平衡常数一定改变()(3)对某一可逆反应,升高温度则化学平衡常数一定变大()(4)反应A(g)3B(g)2C(g)达平衡后,温度不变,增大压强,平衡正
3、向移动,平衡常数K值增大()(5)化学平衡常数和转化率都能体现反应进行的程度()(6)其他条件不变,使用不同催化剂,反应的平衡常数不变()答案:(1)(2)(3)(4)(5)(6)2书写下列化学平衡的平衡常数表达式。(1)Cl2H2OHClHClO_(2)C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)_(3)CH3COOHC2H5OHCH3COOC2H5H2O_(4)COH2OHCOOH_(5)CaCO3(s)CaO(s)CO2(g)_答案:(1)K(2)K(3)K(4)K(5)Kc(CO2)3一定温度下,分析下列三个反应的平衡常数的关系N2(g)3H2(g)2NH3(g)K1N2(g)H2(g)N
4、H3(g)K22NH3(g)N2(g)3H2(g)K3(1)K1和K2,K1_。(2)K1和K3,K1_。答案:(1)K(2)题组一推导平衡常数之间的关系1已知下列反应在某温度下的平衡常数:H2(g)S(s)H2S(g)K1S(s)O2(g)SO2(g)K2则在该温度下反应H2(g)SO2(g)O2(g)H2S(g)的平衡常数为()AK1K2BK1K2CK1K2DK1/K2D由平衡常数的定义可知,K1,K2,反应H2(g)SO2(g)O2(g)H2S(g)的平衡常数K,可知KK1/K2。2研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时,涉及如下反应:2NO2(g)NaCl(s)NaNO3(s)
5、ClNO(g)K12NO(g)Cl2(g)2ClNO(g)K2则4NO2(g)2NaCl(s)2NaNO3(s)2NO(g)Cl2(g)的平衡常数K_(用K1、K2表示)。解析:K1,K2,K,所以K。答案:题组二速率常数与平衡常数的关系3顺1,2二甲基环丙烷和反1,2二甲基环丙烷可发生如下转化:该反应的速率方程可表示为:v(正)k(正)c(顺)和v(逆)k(逆)c(反),k(正)和k(逆)在一定温度时为常数,分别称作正、逆反应速率常数。已知:t1温度下,k(正)0.006 s1,k(逆)0.002 s1,该温度下反应的平衡常数值K_。解析:达平衡时v(正)v(逆),即有k(正)c(顺)k(逆
6、)c(反),整理得k所以k3。答案:3题组三化学平衡常数的应用4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的关系如表所示:t/7008008301 0001 200K0.60.91.01.72.6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_(填“吸热”或“放热”)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_。(4)若830 时,向容器中充入1 mol CO、5 mol H2O,反应达到平衡后,其化学平衡常数K_(填“大于”“小
7、于”或“等于”)1.0。(5)830 时,容器中的化学反应已达到平衡。在其他条件不变的情况下,扩大容器的体积。平衡_(填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)移动。答案:(1)(2)吸热(3)700(4)等于 (5)不考点二化学平衡常数的计算“三段式”法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(1)步骤:书写(写出有关化学平衡的化学反应方程式)列变量(列出各物质的起始、变化、平衡量)计算(根据已知条件列方程式计算)。(2)模
8、式:如反应: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求平衡常数:K求转化率转化率100%,如(A)平100%。1依据知识梳理中的三段式,填空:(1)c平(A)_(molL1)。(2)(A)平_100%。(3)(A)_100%。(4)_。(5)(混)_(gL1)。(6)_(gmol1)。答案:(1)(2)(3)(4)(5)(6)2将固体NH4I置于密闭容器
9、中,在一定温度下发生下列反应:NH4I(s)NH3(g)HI(g),2HI(g)H2(g)I2(g)。达到平衡时:c(H2)0.5 molL1,c(HI)4 molL1,则此温度下反应的平衡常数为_。解析:由平衡时H2的浓度,可求得反应分解消耗HI的浓度,c分解(HI)0.5 molL121 molL1,故式生成c(HI)c平衡(HI)c分解(HI)4 molL11 molL15 molL1,则c平衡(NH3)5 molL1,根据平衡常数表达式Kc平衡(NH3)c平衡(HI)5420。答案:20题组一化学平衡常数与转化率的计算1加热N2O5,依次发生的分解反应为N2O5(g)N2O3(g)O2
10、(g),N2O3(g)N2O(g)O2(g);在2 L密闭容器中充入8 mol N2O5,加热到t ,达到平衡状态后O2为9 mol,N2O3为3.4 mol。则t 时反应的平衡常数为()A10.7B8.5C9.6 D10.2B题设中有两个反应,可理解为先发生反应,其中生成的N2O3有一部分再发生分解反应,且在两个反应中都有O2生成,再由已知条件列方程组求解。设反应中生成N2O3物质的量浓度为x,反应中生成N2O物质的量浓度为y。则:N2O5(g)N2O3(g)O2(g) 起始浓度/(mol/L) 4 0 0 转化浓度/(mol/L) x x xN2O3(g)N2O(g)O2(g) 起始浓度/
11、(mol/L) x 0 0 转化浓度/(mol/L) y y y 平衡浓度/(mol/L) xy y y依题意O2的平衡浓度为xy4.5 mol/LN2O3的平衡浓度为xy1.7 mol/L解得x3.1 mol/L,y1.4 mol/LN2O5的平衡浓度为4 mol/L3.1 mol/L0.9 mol/LN2O的平衡浓度为1.4 mol/L则反应平衡常数K(1.74.5)/0.98.5。题组二借用“题链”跟踪化学平衡常数的考查方向2(题链1,全国卷节选)乙醇是重要的有机化工原料,可由乙烯直接水合法或间接水合法生产。乙烯气相直接水合反应C2H4(g)H2O(g)=C2H5OH(g),回答下列问题
12、:下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系其中n(H2O)n(C2H4)11。列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp_(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压总压物质的量分数)。解析:A点乙烯的平衡转化率是20%。根据反应列三段式:CH2=CH2H2OC2H5OH起始 1 mol 1 mol 0转化 0.2 mol 0.2 mol 0.2 mol平衡 0.8 mol 0.8 mol 0.2 mol则平衡时乙烯的分压:p(C2H4)7.85 MPa0.8 mol/1.8 mol3.488 9 MPa水蒸气的分压:p(H2O)7.85 MPa0.8 mol/1.8 mol3.
13、488 9 MPa乙醇的分压:p(C2H5OH)7.85 MPa0.2 mol/1.8 mol0.872 2 MPa则平衡常数Kp0.872 2 MPa/3.488 9 MPa3.488 9 MPa0.07 MPa1答案:0.07 MPa13题链2,全国卷节选Bodensteins研究了下列反应:2HI(g)H2(g)I2(g)在716 K时,气体混合物中碘化氢的物质的量分数x(HI)与反应时间t的关系如下表:t/min020406080120 x(HI)10.910.850.8150.7950.784x(HI)00.600.730.7730.7800.784(1)根据上述实验结果,该反应的平
14、衡常数K的计算式为_。(2)上述反应中,正反应速率为v正k正x2(HI),逆反应速率为v逆k逆x(H2)x(I2),其中k正、k逆为速率常数,则k逆为_(以K和k正表示)。解析:(1)观察表中数据知,120 min时反应达到平衡,此时x(HI)0.784,x(H2)x(I2)(10.784)0.108,故反应的平衡常数K的计算式为。(2)达平衡时,v正v逆,k正x2(HI)k逆x(H2)x(I2),k逆。答案:(1)K(2)k逆k正/K4(题链3,全国卷节选)元素铬(Cr)在溶液中主要以Cr3(蓝紫色)、Cr(OH)(绿色)、Cr2O(橙红色)、CrO(黄色)等形式存在,Cr(OH)3为难溶于
15、水的灰蓝色固体,回答下列问题:CrO和Cr2O在溶液中可相互转化。室温下,初始浓度为1.0 molL1的Na2CrO4溶液中c(Cr2O)随c(H)的变化如图所示。(1)用离子方程式表示Na2CrO4溶液中的转化反应:_。(2)由图A点数据,计算该转化反应的平衡常数为_。解析:根据反应并结合A点数据,列三段式:2CrO2HCr2OH2O起始(mol/L) 1.0 0转化(mol/L) 0.5 0.25平衡(mol/L) 0.51.0107 0.25K1.01014答案:(1)2CrO2HCr2OH2O(2)1.01014题链1题链2题链3知识内容压强平衡常数平衡常数、质量作用定律平衡常数解题难
16、点用平衡分压代替平衡浓度计算平衡常数用物质的量分数代替平衡分压计算平衡常数,理解表达式与计算式的区别图中数据信息的读取思维突破由平衡常数迁移到压强平衡常数,貌似新概念,实质是对信息的理解利用平衡时v正v逆,找到k正、k逆和K的联系对教材中平衡常数的理解和题中数据的处理化学观念压强平衡常数也是研究可逆反应平衡状态的一种手段、工具物质的量分数计算平衡常数同样也是研究可逆反应平衡状态的手段、工具平衡常数是研究可逆反应平衡状态的一种手段、工具 考点三化学反应进行的方向1自发过程(1)含义:在一定条件下,不需要借助光、电等外力作用就能自动进行的过程。(2)特点2熵、熵变(1)熵是量度体系混乱程度的物理量
17、,符号为S。(2)影响熵大小的因素。相同条件下,物质不同熵不同。同一物质:S(g)S(l)S(s)。(3)熵变生成物的总熵反应物的总熵。3化学反应方向的判据(1)判据(2)一般规律H0的反应任何温度下都能自发进行;H0,S0的反应任何温度下都不能自发进行;H和S的作用相反,且相差不大时,温度对反应的方向起决定性作用。当H0,S0,S0时,高温下反应能自发进行。1判断正误,正确的打“”,错误的打“”。(1)CaCO3(s)CaO(s)CO2(g)是一个熵增加的过程()(2)H0的反应,一定是自发反应()(3)吸热且熵增加的反应,当温度升高时,反应一定能自发进行()(4)由能量判据和熵判据组合而成
18、的复合判据,将更适合于所有的过程()(5)凡是放热反应都是自发的,吸热反应都是非自发的()(6)10 的水结成冰,可用熵变的判据来解释反应的自发性()答案:(1)(2)(3)(4)(5)(6)2能自发进行的反应一定能实际发生吗?答案:不一定,化学反应进行的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等问题。1(2019山东泰安一中考试)实现“节能减排”和“低碳经济”的一项重要课题就是如何将CO2转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H
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