2020届高考化学二轮复习 第一部分 专题七 考点3 化学平衡常数及化学平衡计算课件

专题七化学反应速率和化学平衡考点3化学平衡常数及化学平衡计算1．掌握化学平衡常数表达式对反应：mA＋nBpC＋qD，达平衡时，K＝cp（C）·cq（D）cm（A）·cn（B）。(1)由于固体或纯液体的浓度是一常数，如果有固体或纯液体参加或生成，则表达式中不能出现固体或纯液体；稀溶液中进行的反应，如有水参加反应，由于水的浓度是常数而不必出现在表达式中；非水溶液中进行的反应，若有水参加或生成，则应出现在表达式中。例如：CH3COOH(l)＋HOCH2CH3(l)CH3COOCH2CH3(l)＋H2O(l)K＝c（CH3COOCH2CH3）·c（H2O）c（CH3COOH）·c（CH3CH2OH）(2)表达式与化学计量数一一对应，方程式中化学计量数不同，表达式就不同；可逆反应中，正反应的表达式与逆反应的表达式互为倒数。例如：①N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)K1＝c2（NH3）c（N2）·c3（H2）②2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)K2＝c（N2）·c3（H2）c2（NH3）③12N2(g)＋32H2(g)NH3(g)K3＝c（NH3）c12（N2）·c32（H2）同一温度下，K1、K2、K3的数值都固定但相互之间不相等，显然K1＝1K2，K3＝K1。(3)有气体参与的反应，可用平衡分压(总压乘以各自的物质的量分数)表示平衡常数。如：2A(g)＋B(s)C(g)。若达到平衡时，n(A)＝n1，n(C)＝n2，密闭体系的压强为p，则K＝p·n2n1＋n2（p·n1n1＋n2）2＝n2n1＋n22pn21。2．理解平衡常数的意义(1)温度不变时，K为常数；由K随温度的变化可推断正反应是吸热反应还是放热。平衡常数K值的大小，可推断反应进行的程度。(2)常数K与反应的起始浓度大小无关。(3)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。3．明确化学平衡常数的定量应用(1)利用K判断化学反应的热效应。(2)利用K判断反应进行的方向。若任意状态下的生成物与反应物的浓度幂之积的比值为Qc，则Qc＞K，反应向逆反应方向进行；Qc＝K，反应处于平衡状态；Qc＜K，反应向正反应方向进行。4．掌握化学平衡计算中常用公式(1)有关转化率，产率的计算。反应物转化率＝反应物的变化量反应物的起始量×100%产率＝产物实际产量产物理论产量×100%(2)常用的气体定律。同温同容：p(前)∶p(后)＝n(前)∶n(后)同温同压：ρ（前）ρ（后）＝M（前）M（后）＝V（后）V（前）＝n（后）n（前）6．(2017·全国卷Ⅰ，节选)H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)。在610K时，将0.10molCO2与0.40molH2S充入2.5L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。(1)H2S的平衡转化率α1＝________%，反应平衡常数K＝________。(2)在620K重复实验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H2S的转化率α2______α1，该反应的ΔH______0(填“”“”或“＝”)。(3)向反应器中再分别充入下列气体，能使H2S转化率增大的是________(填序号)。A．H2SB．CO2C．COSD．N2解析：(1)解：设平衡时H2S转化的物质的量为x。H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)初始/mol0.400.1000转化/molxxxx平衡/mol0.40－x0.10－xxx由题意得：x（0.40mol－x）＋（0.10mol－x）＋x＋x＝0.02解得：x＝0.01molH2S的平衡转化率α1＝0.01mol0.40mol×100%＝2.5%。K＝c（COS）·c（H2O）c（H2S）·c（CO2）＝0.012.5×0.012.50.40－0.012.5×0.10－0.012.5＝1351≈2.8×10－3。(2)温度升高，水的平衡物质的量分数增大，平衡右移，则H2S的转化率增大，故α2α1。温度升高，平衡向吸热反应方向移动，故ΔH0。(3)A项，充入H2S，H2S的转化率反而减小。B项，充入CO2，增大了一种反应物的浓度，能够提高另一种反应物的转化率，故H2S的转化率增大。C项，充入COS，平衡左移，H2S的转化率减小。D项，充入N2，对平衡无影响，不改变H2S的转化率。答案：(1)2.52.8×10－3(2)(3)B7．(高考经典题)乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产。乙烯气相直接水合反应为C2H4(g)＋H2O(g)===C2H5OH(g)。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)＝1∶1]。(1)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)。(2)图中压强(p1、p2、p3、p4)的大小顺序为________，理由是__________________________________________。(3)气相直接水合法常用的工艺条件为磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度290℃，压强6.9MPa，n(H2O)∶n(C2H4)＝0.6∶1，乙烯的转化率为5%，若要进一步提高乙烯的转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有____________、________________。解析：(1)Kp＝p（C2H5OH）p（C2H4）·p（H2O）＝20%np2n－20%n（80%np2n－20%n）2＝20×180802×7.85MPa＝0.07(MPa)－1。(2)C2H4(g)＋H2O(g)C2H5OH(g)是一个气体体积减小的反应，相同温度下，增大压强，平衡向正反应方向移动，C2H4的转化率提高，所以p4p3p2p1。(3)依据反应特点及平衡移动原理，为了提高乙烯转化率还可以增大H2O与C2H4的比例或将乙醇及时分离出去等。答案：(1)p（C2H5OH）p（C2H4）·p（H2O）＝20%np2n－20%n80%np2n－20%n2＝20×180802×7.85MPa＝0.07(MPa)－1(2)p4p3p2p1反应气体分子数减少，相同温度下，压强升高，乙烯转化率提高(3)将产物乙醇液化移去增加H2O与C2H4的比例