2016年高考化学一轮复习精品课件第八章化学反应速率和化学平衡8-3化学平衡常数化学反应进行的方向

高三第1轮总复习·化学第八章化学反应速率和化学平衡第3节化学平衡常数化学反应进行的方向知识层面•主干层级突破考点一化学平衡常数及其应用一|知识梳理1.化学平衡常数(1)概念在一定______下，一个可逆反应达到___________时，生成物____________与反应物____________的比值是一个常数，用符号K表示。温度化学平衡浓度幂之积浓度幂之积(2)表达式对于一般的可逆反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，在一定温度下达到平衡时：K＝cpC·cqDcmA·cnB。①反应物或生成物中有固体和纯液体存在时，由于其浓度可看作“1”而不代入公式。②化学平衡常数是指某一具体反应方程式的平衡常数。若反应方向改变，则平衡常数改变。若方程式中各物质的计量数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变，但意义不变。(3)意义①K值越大，说明正反应能够进行的程度______，反应物的转化率______；反之K值越小，转化得越________，转化率就______。②K只受______的影响，与反应物或生成物的______无关。越大越高不完全越低温度浓度2.平衡转化率平衡转化率是指平衡时已转化了的某反应物的量与转化前该反应物的量之比，用来表示反应限度。对于反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)，反应物A的转化率可以表示为：α(A)＝A的初始浓度－A的平衡浓度A的初始浓度×100%特别提醒(1)同一个反应中，反应物可以有多种，但不同反应物的转化率可能不同。(2)增大一种反应物的浓度，可以提高其他反应物的转化率，工业生产中常常提高廉价原料的比例，从而增大昂贵原料的转化率，如工业合成氨中增大氮气的浓度，从而提高氢气的转化率。1．化学平衡发生移动时，化学平衡常数一定改变吗？提示：不一定，平衡常数只和温度有关。2．若反应①N2＋3H22NH3的化学平衡常数K1＝a，则反应②2NH3N2＋3H2的化学平衡常数K2，反应③12N2＋32H2NH3的化学平衡常数K3如何表示？反应物的转化率之间有何关系？提示：K2＝1a，K3＝a，反应①和③中反应物的转化率相同，反应①和反应②中反应物的转化率之和为100%。3．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。(1)C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)的平衡常数表达式为K＝cCO·cH2cC·cH2O。()(2)对于N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)达到平衡，在温度不变、容积不变的密闭容器中充入N2，化学平衡常数不变。()(3)对某一可逆反应，升高温度则化学平衡常数一定变大。()(4)平衡常数发生变化，化学平衡必定发生移动达到新的平衡。()(5)改变条件，使反应物的平衡转化率都增大，该可逆反应的平衡常数一定增大。()(6)催化剂能改变平衡常数的大小。()(7)改变条件，平衡右移，则反应物的转化率一定增大。()(8)其他条件不变，当增加一种反应物的用量时，自身的平衡转化率降低，而其他反应物的转化率升高。()提示：(1)×(2)√(3)×(4)√(5)×(6)×(7)×(8)×二|递进题组题组一化学平衡常数及其影响因素1.某温度下，密闭容器中X、Y、Z、W四种气体的初始浓度和平衡浓度如表所示，下列说法错误的是()物质XYZW初始浓度/mol·L－10.50.600平衡浓度/mol·L－10.10.10.40.6A.反应达到平衡时，X的转化率为80%B.该反应的平衡常数表达式为K＝c4Z·c6Wc4X·c5YC.增大压强其平衡常数不变，但使平衡向生成Z的方向移动D.改变温度可以改变此反应的平衡常数答案：C解析：平衡时X的转化率＝c始－c平c始×100%＝0.5－0.1mol·L－10.5mol·L－1×100%＝80%，A项正确；B项，从表中数据可推出其反应比例为0.4∶0.5∶0.4∶0.6＝4∶5∶4∶6，B项正确；C项，增大压强其平衡常数不变，但该反应为气体体积增大的反应，所以增大压强时平衡向逆反应方向移动，C项错误；平衡常数只与温度有关，D项正确。2．已知反应①：CO(g)＋CuO(s)CO2(g)＋Cu(s)和反应②：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③：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的平衡常数为K。则下列说法正确的是()A.反应①的平衡常数K1＝cCO2·cCucCO·cCuOB.反应③的平衡常数K＝K1K2C.对于反应③，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③，恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小答案：B解析：纯固体不能出现在平衡常数表达式中，A错误；由于反应③＝反应①－反应②，因此平衡常数K＝K1K2，B正确；反应③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ΔH0，C错误；对于反应③，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。总结提升(1)不要把反应体系中纯固体、纯液体以及稀溶液中水的浓度写进平衡常数的表达式中。如：CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)，K＝c(CO2)Cr2O2－7(aq)＋H2O(l)2CrO2－4(aq)＋2H＋(aq)，K＝c2(CrO2－4)·c2(H＋)/c(Cr2O2－7)但非水溶液中发生的反应，若有水参加或生成，则此时水的浓度不可视为常数，应写进平衡常数的表达式中。如：C2H5OH＋CH3COOHCH3COOC2H5＋H2O，K＝cCH3COOC2H5·cH2OcC2H5OH·cCH3COOH。(2)同一化学反应，化学方程式写法不同，其平衡常数表达式及数值亦不同。如：N2O4(g)2NO2(g)K＝c2NO2cN2O4＝0.361/2N2O4(g)NO2(g)K′＝cNO2c1/2N2O4＝0.36＝0.602NO2(g)N2O4(g)K″＝cN2O4c2NO2＝10.36≈2.8因此书写化学平衡常数表达式及数值，要与化学反应方程式相对应，否则意义就不明确。题组二化学平衡常数的应用3.化学平衡常数K的数值大小是衡量化学反应进行程度的标志，在常温下，下列反应的平衡常数的数值如下：2NO(g)N2(g)＋O2(g)K1＝1×10302H2(g)＋O2(g)2H2O(g)K2＝2×10812CO2(g)2CO(g)＋O2(g)K3＝4×10－92以下说法正确的是()A.常温下，NO分解产生O2的反应的平衡常数表达式为K1＝c(N2)·c(O2)B.常温下，水分解产生O2，此时平衡常数的数值约为5×10－80C.常温下，NO、H2O、CO2三种物质分解放出O2的倾向由大到小的顺序为NOH2OCO2D.以上说法都不正确答案：C解析：A项应为K1＝[c(N2)·c(O2)]/[c2(NO)]，故错；B项应为5×10－82，故错；C项正确。4．[2014·云南昆明摸底调研测试]甲醇是重要的化工原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产甲醇。甲醇制备的相关信息如下表：(1)反应②是________反应(填“吸热”或“放热”)。(2)据上表信息推导出K1、K2与K3之间的关系，K3＝________(用K1、K2表示)。500℃时测得反应③在某时刻，H2(g)、CO2(g)、CH3OH(g)、H2O(g)的浓度(mol·L－1)分别为0.8、0.1、0.3、0.15，此时v正________v逆(填“”“”或“＝”)。(3)若某温度下反应①从开始到平衡CO和CH3OH的浓度变化如图1所示，则用H2浓度变化表示此段时间内该反应的平均速率v(H2)＝________。若某温度下反应①中H2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图2所示，则平衡状态由A变到B时，平衡常数KA________KB(填“”“”或“＝”)。(4)一定温度下，在体积固定的密闭容器中发生反应②，可判断该反应已经达到平衡的是________(用相应字母表示)。A.容器中总压强不变B.混合气体的平均摩尔质量不变C.混合气体的密度不变D.CO2(g)或CO(g)的浓度不变答案：(1)吸热(2)K1·K2(3)0.15mol·(L·min)－1＝(4)D解析：此题考查化学平衡常数综合知识。(1)反应②的平衡常数随温度升高而增大，说明反应正向吸热；(2)根据三反应之间的关系，③＝②＋①，故此K3＝K1·K2；根据反应③在500℃时的浓度值，可知此时其Q＝0.88，小于化学平衡常数值，说明反应在正向进行，故正反应速率大于逆反应速率；(3)根据图1,10min时达到平衡，此段时间内用CO表示的化学反应速率为0.075mol·(L·min)－1，则用氢气表示反应速率为0.15mol·(L·min)－1；化学平衡常数只与温度有关，故在图2中温度不变时，平衡常数保持不变；(4)反应②在反应前后的气体体积不变，故此容器中压强一直不变，排除A；混合气体的平均摩尔质量一直不变，排除B；容器容积不变，密度一直保持不变，排除C，选D。总结提升化学平衡常数的应用(1)利用K可以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)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：Qc＝ccC·cdDcaA·cbBQcK反应向正反应方向进行，v正v逆＝K反应处于化学平衡状态，v正＝v逆K反应向逆反应方向进行，v正v逆。(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。考点二有关化学平衡的计算一|知识梳理1.分析三个量起始量、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.掌握一种方法——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VL。mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)起始(mol)ab00变化(mol)mxnxpxqx平衡(mol)a－mxb－nxpxqx则有：(1)K＝pxVp·qxVqa－mxVm·b－nxVn。(2)c平(A)＝a－mxVmol·L－1。(3)α平(A)＝mxa×100%，α(A)∶α(B)＝mxa∶nxb＝mbna。(4)φ(A)＝a－mxa－mx＋b－nx＋px＋qx×100%。(5)p平p始＝a－mx＋b－nx＋px＋qxa＋b。(6)ρ混＝a·MA＋b·MBVg·L－1。(7)M－＝a·MA＋b·MBa－mx＋b－nx＋px＋qxg·mol－1。二|递进题组题组一铜及其化合物的性质1.在一容积恒定密闭容器中，等物质的量的A和B发生如下反应：A(g)＋2B(g)2C(g)，一段时间后反应达到平衡，若同温度下所得混合气体压强是原来的4/5，则这时A的转化率是()A.40%B.50%C.60%D.70%答案：D解析：设A和B的物质的量为a，A转化的物质的量为x。A(g)＋2B(g)2C(g)起始量(mol)aa0转化量(mol)x2x2x平衡量(mol)a－xa－2x2x由题意可知a＋aa－x＋a－2x＋2x＝145。则x＝25a，则A的转化率为2a5a×100%＝40%。2．在10L密闭容器中，1molA和3molB在一定条件下反应：A(g)＋xB(g)2C(g)，2min后