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1、第二课时 化学平衡常数、化学反 应进行的方向,1化学平衡常数 (1)定义：一定温度下，当一个可逆反应达到 时，生成物浓度 与反应物浓度 的比值是一个常数，这个常数就是该反应的化学平衡常数 (2)符号： .,化学平衡,幂之积,幂之积,K,2化学反应进行的方向 (1)焓判据 体系趋向于从 状态向 状态转变 大多数自发进行的反应是 反应，但有些吸热反应也能自发进行 焓变不是决定反应能否自发进行的唯一因素,高能量,低能量,放热,(2)熵判据 密闭体系中，体系有自发地从 向 转变的倾向 熵 A熵是表示体系 的物理量，用S表示 B熵值越大， 越大 C等量的同一物质在不同状态时熵的大小关系是 ,有序,无序,
2、混乱程度,混乱度,S(g)S(1)S(s),D在与外界隔绝的体系中，自发过程导致体系的熵 ，即 ，但也有些熵减的过程也能自发进行 只用熵来判断反应进行的方向也不全面,增大,S0,(3)复合判据自由能判据,解析：A、B、C、D都是分解反应，也都是吸热反应B、C、D三个反应又都是熵增的反应，所以能自发进行，A反应不是熵增的反应，在高温下不能自发进行 答案：A,2等物质的量的X(g)与Y(g)在密闭容器中进行可逆反应： X(g)Y(g) 2Z(g)w(s) H0，下列叙述正确的是 ( ) A平衡常数K值越大，X的转化率越大 B达到平衡时，反应速率v正(X)2v逆(Z) C达到平衡后，降低温度，正向反
3、应速率减小的倍数小于逆向反应速率减小的倍数 D达到平衡后，升高温度或增大压强都有利于该反应平衡向逆反应方向移动,答案：AC,3增大压强，对已达到平衡的反应：3X(g)Y(g) 2Z(g)2Q(g)产生的影响是 ( ) A正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向正反应方向移动 B正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡向逆反应方向移动 C正、逆反应速率都没有变化，平衡不移动 D正、逆反应速率都增大，但平衡不发生移动,解析：本题考查的是压强对化学反应速率和化学平衡移动的影响. 要注意，压强增大，有气体参加的反应的反应速率都增大(包括正、逆反应)而由于方程式两边的气体计量数之和相等，所以使正、逆反应速率增
4、大的程度一样，因此平衡不移动 答案：D,1含义 相同条件下，同一可逆反应体系，不管从正反应开始，还是从逆反应开始，只要达到平衡时，对应各物质的百分含量相等，则两次平衡等效这就是所谓等效平衡原理,2建立 由于化学平衡状态与条件有关，而与建立平衡的途径无关因而，同一可逆反应，从不同的状态开始，只要达到平衡时条件(温度、浓度、压强等)完全相同，则可形成等效平衡 如：常温常压下，可逆反应： 2SO2 O2 2SO3 2 mol 1 mol 0 mol 0 mol 0 mol 2 mol 0.5 mol 0.25 mol 1.5 mol,从正反应开始，从逆反应开始，从正逆反应同时开始，由于、三种情况如果
5、按方程式的计量关系换算成同一方向的反应物，对应各组分的物质的量均相等(如将、换算为)，因此三者为等效平衡,3规律方法 (1)外部条件：恒温、恒容条件，反应前后气体体积改变(n0)的可逆反应 方法：按化学计量数之比换算成同一半边的物质的物质的量与原平衡相同，即“等量” 例如，在一定条件下的可逆反应中，有以下四种建立平衡的方案：,N2(g) 3H2(g) 2NH3(g) 1 mol 3 mol 0 0 0 2 mol 0.5 mol 1.5 mol 1 mol a mol b mol c mol,(2)外部条件：恒温，反应前后气体分子数不变(n0)的可逆反应 方法：按化学计量数之比换算成同一半边的
6、物质的物质的量之比与原平衡相同，即“等比” 例如：在一定条件下的可逆反应中，有以下三种建立平衡的方案： H2(g)I2(g) 2HI(g) 1 1 0 0 0 3 1 1 3,按上述方法分析，三个方案中n(N2)n(H2)11，所以就是等效平衡 (3)外部条件：在恒温、恒压，各种可逆反应(即n0和n0的反应) 方法：只要按化学计量数之比转化成同一半边的物质的物质的量之比与原平衡相同，即“等比” 总之，等效平衡的规律是：恒温恒容时，n0的反应，只要保证“等量”就是等效平衡；恒温恒容条件下n0的反应与恒温恒压条件下n0或n0的反应，只要保证“等比”就是等效平衡,例题1 在相同温度和压强下，对反应C
7、O2(g)H2(g) CO(g)H2O(g)进行甲、乙、丙、丁四组实验，实验起始时放入容器内各组分的物质的量见下表,上述四种情况达到平衡后，n(CO)的大小顺序是 ( ) A乙丁丙甲 B乙丁甲丙 C丁乙丙甲 D丁丙乙甲 点拨：解答该题时先判断出甲和丙、乙和丁是等温等压下的等效平衡，然后结合平衡移动即可解答,解析：结合已知及表中的信息知甲和丙、乙和丁分别属于同温同压下的等效平衡比较甲、乙可知乙中CO2的加入量大于甲中CO2的加入量，而H2的加入量二者相等，即乙相当于在甲的基础上又增加了a mol CO2，故平衡向正反应方向移动，因此所得CO的物质的量为乙甲 答案：A,1在一固定容积的密闭容器中，
8、保持一定温度，在一定条件下进行以下反应：A(g)2B(g) 3C(g)，已知加入1 mol A和3 mol B，且达到平衡后，生成a mol C. (1)达到平衡时，C在反应混合气体中的体积分数是_(用字母a表示),(2)在相同的实验条件下，若在同一容器中改为加入2 mol A和6 mol B，达到平衡后，C的物质的量为_mol(用字母a表示)，此时C在反应混合气体中的质量分数_(填“增大”“减小”或“不变”) (3)在相同实验条件下，若在同一容器中改为加入2 mol A和8 mol B，若要求平衡后C在反应混合气体中质量分数不变，则还应加入C_mol.,答案：(1)25 a% (2) 2a
9、不变 (3)6,A0.5 mol CO2 mol H2O(g)1 mol CO21 mol H2 B1 mol CO1 mol H2O(g)1 mol CO21 mol H2,C0.5 mol CO1.5 mol H2O(g)0.4 mol CO20.4 mol H2 D0.5 mol CO1.5 mol H2O(g)0.5 mol CO20.5 mol H2,解析：A项，相当于向容器中充入1.5 mol CO和3 mol H2O，与原始比例12相同，与原平衡等效，CO体积分数不变；B项，相当于向容器中充入1 mol CO和2 mol H2O(g)，再充入1 mol CO，前一步旨在建立等效平
10、衡，再充入1 mol CO，虽使平衡向正向移动，但移动是由CO的浓度增加引起的，CO的体积分数增大；C项，相当于向容器中充入0.9 mol CO和1.8 mol H2O(两者比值12)，再充入0.1 mol H2O，使平衡向正向移动，CO体积分数减小；D项，相当于向容器中充入1 mol CO和2 mol H2O，与原平衡等效，CO体积分数不变,答案：B,1在一定条件下，一个化学反应能否自发进行，既可能与反应的焓变有关，又可能与反应的熵变有关，在温度、压强一定的条件下，化学反应的方向是反应的焓变和熵变共同影响的结果，反应方向的判据为HTS.,3若H0，则G一定小于0，即放热的熵增加的反应一定能自
11、发进行 若H0, S0, S0，则在高温下反应能自发进行 4平衡常数的概念 在一定温度下，当一个可逆反应达到平衡状态时，生成物浓度计量数次方的乘积与反应物浓度计量数次方的乘积的比值是一个常数，用符号K表示,5表达式,6平衡常数的应用和注意事项 (1)K值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越高 (2)利用浓度商判断平衡移动方向 (3)平衡常数只与温度有关，与其他因素无关 (4)固体和纯液体的浓度通常看作常数“1”，不计入平衡常数表达式中 (5)化学平衡常数是指某一具体反应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系数等倍扩大或缩小，尽管是同一反应，平衡常数也会改变,例题2
12、 已知可逆反应：M(g)N(g)P(g)Q(g) H0，请回答下列问题： (1)在某温度下，反应物的起始浓度分别为：c(M)1 mol/L, c(N)2.4 mol/L；达到平衡后，M的转化率为60%，此时N的转化率为_； (2)若反应温度升高，M的转化率_(填“增大”、“减小”或“不变”)； (3)若反应温度不变，反应物的起始浓度分别为：c(M)4 mol/L, c(N)a mol/L；达到平衡后，c(P)2 mol/L，a_；,(4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为：c(M)c(N)b mol/L，达到平衡后，M的转化率为_ 点拨：解答该题时可写出化学方程式，利用“c(初)、c、c(平
13、)”进行计算，同时还要利用温度不变、化学平衡常数不变来解题,(2)该可逆反应正反应为吸热反应，升高温度平衡向吸热反应方向进行，所以M的转化率增大,答案：(1)25% (2)增大 (3)6 (4)41%,回答下列问题： 该反应的化学平衡常数表达式为K_. 该反应为_反应(填“吸热”或“放热”) 能判断该反应达到化学平衡状态的依据是 ( ),A容器中压强不变 B混合气体中c(CO)不变 Cv(H2)正v(H2O)逆 Dc(CO2)c(CO) 某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)，试判断此时的温度为_.,2下列过程中，属于熵增加的是 ( ) A一定条件下，水由气态
14、变为液态 B高温高压条件下使石墨转化为金刚石 C2N2O5(g)=4NO2(g)O2(g) D散落的火柴的无序排列 解析：对同一种物质而言：气态熵值液态熵值固态熵值，选项A中熵值减小，选项B中熵值减小，C、D两个选项中熵值增大 答案：CD,下列反应在210时达到平衡： PCl5(g) PCl3(g)Cl2(g) H10 K11 mol/L CO(g)Cl2(g) COCl2(g) H20 K25104 L/mol COCl2(g) CO(g)Cl2(g) 2SO2(g)O2(g) 2SO3(g) H40,(1)反应的平衡常数K3表达式为_ (2)要使反应和反应的K值相等，可采取的措施是_(填序
15、号) A降低反应体系中Cl2浓度 B反应选择不同的催化剂 C反应、反应同时升高温度 D反应、反应同时降低温度 E反应降低温度，反应维持210,(3)在甲、乙两容器中分别发生反应，甲恒容、乙恒压，温度相同且恒定起始时甲中加入0.02 mol SO2和0.01 mol O2，乙中加入0.02 mol SO3气体，开始时两容器压强相等，最后分别达到平衡下列有关它们达到平衡状态后的叙述正确的是_(填序号) A体积：甲可能小于乙 BSO3的物质的量：甲一定小于乙 C压强：甲可能大于乙 D浓度比c(SO2)/c(SO3)：甲一定小于乙,(4)丙容器为容积不变的反应容器，要求通过调节体系的温度使反应达到平衡
16、时，保持容器内气体总物质的量为12 mol.现向容器中加入x mol SO2, 6.5 mol O2, 2.0 mol SO3.若x5.5，需要_(填“降低”“升高”或“保持”)体系温度，使反应在平衡时达到题设要求,(5)一真空密闭容器中盛有1 mol PCl5，加热到210时发生反应.反应达平衡时，PCl5所占体积分数为M%，若在同一温度和同一容器中最初投入的是2 mol PCl5，反应达到平衡时PCl5所占的体积分数为N%，则M和N正确的关系是 ( ) AMN BMN CMN D无法比较,(5)该题可借助“隔板”思想分析：,1下列反应中，熵显著增加的是 ( ) ACO(g)2H2(g)=C
17、H3OH(g) B4Fe(OH)2(s)O2(g)2H2O(l)=4Fe(OH)3(s) CFe3O4(s)4CO(g)=3Fe(s)4CO2(g) D2HgO(s)=2Hg(l)O2(g),解析：A、B两项均属于气体分子数减小的反应，是熵减小的情况，错误；C项气体分子数不变，也不符合要求；只有D项属于气体分子数增加的反应，即熵增加，D正确 答案：D,2现有三个体积相同的恒容密闭容器都进行下列反应：CO2H2H2O(g)CO，反应所处温度相同，但起始的浓度不同，其中甲：c(CO2)c(H2)a mol/L, 乙：c(CO2)a mol/L, c(H2)2a mol/L，丙 c(CO2)c(H2
18、)c(H2O)a mol/L，达到平衡时，CO的物质的量由大到小的顺序是 ( ) A甲乙丙 B甲丙乙 C乙丙甲 D乙甲丙,解析：以甲为参照，乙可看作在甲平衡后，再投入a mol H2，则平衡右移，CO的物质的量增多；丙可看作在甲平衡后再投入1 mol水蒸气，此时平衡左移，CO的物质的量减少，故乙甲丙，选D项 答案：D,3在相同的温度下，已知反应：N2(g)O2(g)2NO(g)的平衡常数K3.841031；2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)的平衡常数K3.101026(mol/L)1.则在该温度下，两个化学反应的反应程度之间的关系为 ( ) A B C D不能确定,解析：平衡常数的大小能
19、表示化学反应可能进行的程度(即反应限度)，平衡常数越大，表示反应进行的越彻底各个化学反应的平衡常数的大小相差很大，如本题中给出的两个化学反应：反应的程度很小，而反应进行的程度很大因此，B选项是正确的 答案：B,4(2009江西九所重点中学高三联考)已知可逆反应aA(g)bB(？)cC(g) H0(B物质的状态未确定)关于该反应的描述正确的是 ( ) A加压若平衡正向移动，则ac B加入一定量的B，平衡一定正向移动 C缩小容器的体积，各物质的浓度一定增大 D升高温度，平衡一定正向移动，混合气体的平均摩尔质量的变化不能确定,答案：D,5830 K时，在密闭容器中发生下列可逆反应： CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g) H0 试回答下列问题： (1)若起始时c(CO)2 mol/L, c(H2O)3 mol/L，达到平衡时CO的转化率为60%，则平衡常数K_，此时水蒸气的转化率为_,(2)在相同温度下，若起始时c(CO)1 mol/L，c(H2O)2 mol/L，反应进行一段时间后，测得H2的浓度为0.5 mol/L，则此时该反应是否达到平衡状态_(填“是”或“否”)，此时v正_v逆(填“”、“”或“”) (3)若降低温度，该反应的K值将_，该反应的化学反应速率将_(均填“增大”“减小”或“不变”),答案：(1)1 40% (2)否 (3)增大 减小,