2021届高考化学一轮复习第七章化学反应速率和化学平衡3化学平衡常数化学反应进行的方向课件鲁科版

第三节化学平衡常数化学反应进行的方向最新考纲：1.了解化学平衡常数的含义，能利用化学平衡常数进行相关计算。2.能正确计算化学反应的转化率。核心素养：1.变化观念与平衡思想：能从化学平衡常数的角度分析化学反应，运用化学平衡常数解决问题。能多角度、动态地分析化学反应的转化率，运用化学反应原理解决实际问题。2.证据推理与模型认知：可以通过分析、推理等方法认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系，建立模型。能运用模型Qc与K的关系解释化学平衡的移动，揭示现象的本质和规律。知识点一化学平衡常数及应用1．化学平衡常数在一定温度下，当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，用符号表示。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，不计入平衡常数表达式中)。KcpC·cqDcmA·cnB例如：3.注意事项(1)K值越大，反应物的转化率越高，正反应进行的程度越大。(2)K只受温度影响，与反应物或生成物的浓度变化无关。(3)催化剂能加快化学反应速率，但对化学平衡常数无影响。4．应用(1)判断可逆反应进行的程度K值大，说明反应进行的程度大，反应物的转化率高；K值小，说明反应进行的程度小，反应物的转化率低。K10－510－5～105105反应程度很难进行反应可逆反应可接近完全(2)判断化学反应进行的方向对于可逆反应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＝ccC·cdDcaA·cbB，称为浓度商。QK反应向正反应方向进行，v正v逆Q＝K反应处于化学平衡状态，v正＝v逆QK反应向逆反应方向进行，v正v逆(3)判断可逆反应的热效应判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)1．合成氨的反应达平衡后，保持其他条件不变，将各物质浓度增大一倍，K不变，平衡正向移动()√提示：保持其他条件不变，将各物质浓度增大一倍，等效于加压，平衡右移，由于温度不变，所以K不变，正确。2．对某一可逆反应，升高温度则化学平衡常数一定变大()×提示：对于放热反应，温度升高平衡逆向移动，平衡常数减小，错误。3．可逆反应若有水反应或生成，平衡常数表达式中均不写水的浓度()×提示：如果水同时还是反应体系的溶剂才不写，非水溶液反应时则必须写，错误。4．平衡常数发生变化，化学平衡必定发生移动()√提示：平衡常数改变，一定改变了温度，所以平衡一定移动，正确。5．化学平衡发生移动，其平衡常数一定随之改变()×提示：只有温度改变才能影响平衡常数K，错误。6．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()×提示：改变条件，使反应物的平衡转化率都增大，可能是改变压强造成的，平衡常数不一定增大，错误。7．一个可逆反应的正反应K正与逆反应K逆相等()×提示：二者互为倒数。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)2．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。3．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。4．化学方程式进行相加(减)处理，平衡常数应相乘(除)。1．T℃时可逆反应mA(g)＋nB(s)pC(g)的平衡常数为K，下列说法中正确的是()A．K值越大，表明该反应越有利于C的生成，反应物的转化率越大B．若缩小反应器的容积，能使平衡正向移动，则K增大C．K＝cpCcmA·cnBD．如果m＋n＝p，则K＝1A解析：对于一个确定的反应来说，K值只与温度有关，K越大，越有利于平衡向右进行，A正确；温度不变，K值不变，B错误；B是固体，其浓度视为常数，不应出现在计算式中，C错误；由K的计算表达式知D错误。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B解析：在书写平衡常数表达式时，纯固体物质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；对于反应③，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。3．(2020·山东烟台自主练习)已知NO和O2经反应①和反应②转化为NO2，其能量变化随反应过程的图示如下。①2NO(g)N2O2(g)ΔH1，平衡常数K1②N2O2(g)＋O2(g)2NO2(g)ΔH2，平衡常数K2下列说法中不正确的是()A．ΔH10，ΔH20B．2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的平衡常数K＝K1/K2C．表示2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的ΔH＝ΔH1＋ΔH2D．反应②的速率大小决定2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应速率B解析：由题图可知反应①和反应②的反应物总能量高于生成物总能量，所以ΔH10，ΔH20，A项正确；反应①＋反应②得2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)，所以K＝K1×K2，B项错误；反应①＋反应②得2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)，所以ΔH＝ΔH1＋ΔH2，C项正确；反应速率主要取决于慢反应的反应速率，反应②的活化能大于反应①，所以反应②的反应速率小于反应①，故反应②的速率大小决定2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的反应速率，D项正确。4．(2020·长沙八校联考)将一定量的SO2(g)和O2(g)分别通入体积为2L的恒容密闭容器中，在不同温度下进行反应，得到如下表的两组数据：起始量/mol平衡量/mol实验编号温度/℃平衡常数SO2O2SO2O2达到平衡所需时间/min1T1K142x0.862T2K2420.4yt下列说法中不正确的是()A．x＝2.4B．T1、T2的关系：T1T2C．K1、K2的关系：K2K1D．实验1在前6min的反应速率v(SO2)＝0.2mol·L－1·min－1A解析：根据题中信息可列“三段式”：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)n(起始)/mol42n(转化)/mol4－x2－0.8n(平衡)/molx0.8(4－x)∶(2－0.8)＝2∶1解得：x＝1.6同理，解得y＝0.2，由于2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)是放热反应，温度越高，反应正向进行的程度越小，根据x，y可以判断出T1T2，K1K2。实验1在前6min的反应速率v(SO2)＝4mol－1.6mol2L×6min＝0.2mol·L－1·min－1，故本题选A。5．(2020·合肥高三模拟)在体积为1L的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)。化学平衡常数K与温度T的关系如下表：T/℃70080085010001200K0.60.91.01.72.6回答下列问题：(1)升高温度，化学平衡向(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。正反应(2)若某温度下，平衡浓度符合下列关系：c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，此时的温度为；在此温度下，若该容器中含有1molCO2、1.2molH2、0.75molCO、1.5molH2O，则此时反应所处的状态为(填“向正反应方向进行中”“向逆反应方向进行中”或“平衡状态”)。850℃向正反应方向进行中解析：(1)由表格数据可知，随着温度升高，平衡常数增大，说明化学平衡向正反应方向移动。(2)c(CO2)·c(H2)＝c(CO)·c(H2O)，则计算出K＝1.0，即此时温度为850℃，Qc＝0.75×1.51×1.21，反应正向进行。6．甲醇是重要的化学工业基础原料和清洁液体燃料。工业上可利用CO或CO2来生产燃料甲醇。已知制备甲醇的有关化学反应以及在不同温度下的化学反应平衡常数如下表所示：温度/℃化学反应平衡常数500800①2H2(g)＋CO(g)CH3OH(g)K12.50.15②H2(g)＋CO2(g)H2O(g)＋CO(g)K21.02.50③3H2(g)＋CO2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)K3(1)据反应①与②可推导出K1、K2与K3之间的关系，则K3＝(用K1、K2表示)。(2)反应③的ΔH(填“”或“”)0。(3)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，则此时v正(填“”“＝”或“”)v逆。K1·K2解析：(1)K1＝cCH3OHc2H2·cCO，K2＝cCO·cH2OcH2·cCO2，K3＝cH2O·cCH3OHc3H2·cCO2，K3＝K1·K2。(2)根据K3＝K1·K2,500℃、800℃时，反应③的平衡常数分别为2.5,0.375；升温，K减小，平衡左移，正反应为放热反应，所以ΔH0。(3)500℃时，K3＝2.5Q＝cCH3OH·cH2Oc3H2·cCO2＝0.3×0.150.83×0.1≈0.88K3故反应正向进行，v正v逆。素养三段式平衡的计算1．三段式计算“三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙”。解题时，要注意准确地列出起始量、变化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。(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)计算模式：化学平衡计算模式：对以下反应：mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)，设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：①K＝pxVp·qxVqa－mxVm·b－nxVn。②c平(A)＝a－mxVmol·L－1。③α(A)平＝mxa×100%，α(A)∶α(B)＝mxa∶nxb＝mbna。④φ(A)＝a－mxa＋b＋p＋q－m－nx×100%。⑤p平p始＝a＋b＋p＋q－m－nxa＋b。⑥ρ(混)＝a·MA＋b·MBVg·L－1。⑦M＝a·MA＋b·MBa＋b＋p＋q－m－nxg·mol－1。2．Kp计算Kp含义：在化学平衡体系中，用各气体物质的分压替代浓度计算的平衡常数叫压强平衡常数。计算技巧：第一步，根据“三段式”法计算平衡体系中各物