化学平衡常数和化学反应进行的方向

化学平衡常数化学反应进行的方向一化学平衡常数1定义：在一定温度下，一个可逆反应达到化学平衡时,生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比值是一个常数，2符号公式单位mA(g)+nB(g)pC(g)＋qD(g)+eE(S或l)K＝cp(C)·cq(D)cm(A)·cn(B)②化学平衡常数表达式中的物质不包括固体或纯液体。固体或纯液体的浓度可看作是1而不出现在化学平衡常数表达式中。①化学平衡常数表达式中的浓度指的是平衡时的浓度。K:(mol·L-1)n单位：c:mol·L-1∆n=p+q-(m+n)常数K与反应的起始浓度大小无关；④常数K与正向建立还是逆向建立平衡无关;即与平衡建立的过程无关。注意：⑤化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。pC(g)＋qD(g)+eE(S或l)mA(g)+nB(g)K′＝cm(A)·cn(B)cp(C)·cq(D)＝K1bH2O的状态不是液态而是气态，则需要带入平衡常数表达式。a在水溶液中进行的反应，虽然H2O参与反应，但是H2O只要作为溶剂，就不能带入平衡常数表达式。c在非水溶液中进行的反应，如果有水参加或生成，则应代入平衡常数表达式。H2O的处理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就不一样，但对应物质的转化率相同。例如：(2)naA(g)＋nbB(g)ncC(g)cnc(C)cna(A)cnb(B)K2＝＝K1或K1＝K2nn1K1＝cc(C)ca(A)cb(B)(1)aA(g)+bB(g)cC(g)无论(1)还是(2)，A或B的转化率是相同的。K1＝nK2若干方程式相加(减)，总反应的平衡常数等于分步平衡常数之积(商)=K1K2(3)多重平衡规则:2NO(g)+O2(g)2NO2(g)K12NO2(g)N2O4K22NO(g)+O2(g)N2O4(g)K思考1:对于给定反应,正逆反应的化学平衡常数一样吗?是什么关系？答案:正逆反应的化学平衡常数不一样，互为倒数关系.3意义:K值越大，正向反应进行的程度越大。反之亦然.K＞105K＜10-510-5≤K≤105认为正反应进行得较完全认为正反应很难进行（逆反应较完全）认为是可逆反应判断反应进行程度(1)：例如：2SO2(g)+O22SO3(g)298K时K很大，但由于速度太慢，常温时，几乎不发生反应。(2)平衡常数数值大小，只能大致反映一个可逆反应的正向反应进行的最大程度，并不能预示反应达到平衡所需要的时间。4影响因素：TT一定，K一定T变化，K变化吸热反应：放热反应：TK,TK.TK,TK.注意：K只与T有关，与cP等无关。5K的用途（1）判断某状态是否处于平衡状态如某T下，反应mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)+eF(s或l)平衡常数为K，任一时刻时，反应物和生成物的浓度关系如下：O=cp(C)cq(D)cm(A)cn(B)浓度商：v正＞v逆，反应向正方向进行v正＝v逆，反应处于平衡状态v正＜v逆，反应向逆方向进行Q＝KQ＜KQ＞K（2）利用温度改变时K值的变化可判断反应的热效应若T，K，则正反应为吸热反应；若T，K，则正反应为放热反应。（3）判断可逆反应的反应温度化学平衡常数只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。根据平衡状态中各组分的物质的量浓度，可以计算出该温度下的化学平衡常数，从而判断反应温度。（4）用于计算平衡浓度、物质的量分数、转化率等。例1判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”(1)平衡常数表达式中，可以是物质的任一时刻浓度()(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()(5)可逆反应的平衡常数与温度有关，所以升高温度，平衡常数一定增大。()(6)反应C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)的平衡常数表达式为()K＝,压强增大，K也增大。(7)化学平衡常数和转化率都能体现反应进行的程度。（）(8)某反应的平衡常数700℃时K=1，800℃时K=0.64，则该反应为吸热反应。（）(9)在N2+3H22NH3与NH31/2N2+3/2H2的K互为倒数()(10)平衡常数越大，达到平衡的时间越短。（）c(C)c(H2O)c(CO)c(H2)例2能源问题是当前世界各国所面临的严重问题，同时全球气候变暖，生态环境问题日益突出，开发氢能、研制燃料电池、发展低碳经济是化学工作者的研究方向。氢气通常用生产水煤气的方法制得。其中CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH0。在850℃时，平衡常数K＝1。(1)若降低温度到750℃时，达到平衡时K________1。(填“大于”“小于”或“等于”)(2)850℃时，若向一容积可变的密闭容器中同时充入1.0molCO、3molH2O、1.0molCO2和xmolH2，则：①当x＝5.0时，上述反应向________(填“正反应”或“逆反应”)方向进行。②若要使上述反应开始时向正反应方向进行，则x应满足的条件是________。③在850℃时，若设x＝5.0和x＝6.0，其他物质的投料不变，当上述反应达到平衡后，测得H2的体积分数分别为a%、b%，则a________b(填“大于”“小于”或“等于”)。大于x3小于逆反应二化学反应进行的方向在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。①体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态(体系对外部做功或放出热量)。自发过程特点1定义：②在密闭条件下，体系有从有序转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。体系能量越低越稳定，无序体系更加稳定。注意：在一定条件下，无需外界帮助就能自发进行的反应。2自发反应：（1）焓判据:判断反应能否自发进行的能量判据3自发反应判据：放热反应使体系能量降低，能量越低越稳定,∆H0有利于反应自发进行，具有自发进行的倾向。规律：思考2：∆H0的反应一定能自发进行？可以作为自发进行的判据。∆HO有利于反应自发进行，但自发反应不一定要∆HO但是焓判据是判断化学反应进行方向的判据之一结论：（2）熵判据:熵：量度体系混乱程度的物理量，即密闭的条件下，体系由有序自发地转变为无序的倾向。符号:单位：SKJ/mol=S生成物总熵－S反应物总熵体系的无序性越高，即混乱度越高，熵值就越大。本质：④熵变：用∆S表示。∆S∆S＞０熵增∆S＜０熵减同一物质的熵：气态液体固体不同物质同状态时相对分子质量越大或微粒越多（原子或电子个数）通常熵越大；如NO2O2N2Mr相同，结构越复杂，熵越大。如C5H12同分异构体④同物质T,熵越大。如H2O⑤同气态物质，P熵越小。影响因素⑤熵判据：体系趋向于有序转变为无序状态，即混乱度增加∆S0，且∆S越大，越有利于反应自发进行。(1)2NH4Cl(s)+Ba(OH)2·8H2O(s)=NH3(g)+BaCl2(s)+10H2O(l)(2)NaHCO3(aq)+Ca(OH)2(aq)==NaOH(aq)+CaCO3(s)+H2O(l)(3)CO(g)＝C(s)＋1/2O2(4)(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)例3判断下列反应是熵增或熵减P34思考3：∆SO反应一定一定发生自发反应吗？可以作为自发反应的判据吗？(3)复合判据——自由能判据∆SO有利于反应自发进行，但自发反应不一定要∆SO,但是焓判据是判断化学反应进行方向的判据之一.结论：∆G=∆H-T∆S00=0反应能自发进行反应不能自发进行反应达到平衡状态规律∆H∆S∆G自发反应1-+2+-3++4--恒-任何温度自发恒+任何温度均不自发低T+高T-低T非自发高T自发低T-高T+低T自发高T非自发思考4：ΔH－TΔS判据是否适于任何条件下的反应？ΔH－TΔS判据只能用于温度和压强一定的条件下的反应，不能用于其他条件下(如温度、体积一定)的反应。思考5：能自发进行的反应一定能实际发生吗？不一定。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，是否实际发生，还要考虑化学反应的快慢问题。例6试判断用于汽车净化的一个反应2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)在298K、100kPa下能否自发进行？已知：在298K、100kPa下该反应的ΔH＝-113.0kJ·mol－1，ΔS＝-145.3J·mol－1·K－1。例7下列反应中，在高温下不能自发进行的是()ACO(g)=C(s)＋1/2O2(g)B2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)C(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)＋NH3(g)DMgCO3(s)=MgO(s)＋CO2(g)例4实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解正确的是()A所有的放热反应都是自发进行的B所有的自发反应都是放热的C焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素D焓变是决定反应是否具有自发性的唯一判据例5下列过程属于熵增加的是()A一定条件下,水由气态变成液态B4NO2(g)＋O2(g)=2N2O5(g)C高温高压条件下使石墨转变成金刚石D散落的火柴的无序排列