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1、新教材适用高考化学第3讲化学平衡常数、化学反应进行的方向考纲要求1.理解化学平衡常数的含义并能进行简单计算。2.了解化学反应的方向与化学反应的焓变与熵变的关系。3.掌握化学反应在一定条件下能否自发进行的判断依据，能够利用化学反应的焓变和熵变判断化学反应的方向。考点一化学平衡常数1概念在一定温度下，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K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，通常不计入平衡常数表达式中)。3意义(1)K值越大，反应物的转化率越大，正反应进行的程度越大。(2)K只受温度影响，
2、与反应物或生成物的浓度变化无关。(3)化学平衡常数是指某一具体反应的平衡常数。深度思考1对于N23H22NH3K1 2NH3N23H2K2试分别写出平衡常数表达式，并判断其关系_。答案K1K2K12试写出下面可逆反应的平衡常数表达式：C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)K_。答案K3化学平衡常数只受温度的影响，温度升高，化学平衡常数是增大还是减小？答案温度升高化学平衡常数的变化要视反应而定，若正反应是吸热反应，则温度升高K值增大，反之则减小。4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，
3、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：(1)aA(g)bB(g)cC(g)K1(2)naA(g)nbB(g)ncC(g)K2K或K1无论(1)还是(2)，A或B的转化率是相同的。5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()答案(1)(2)(3)(4)题组一化学平衡常数及其影响因素1温度为T 时，在体积为10 L的真空容器中通入1.00 mol氢气和1.00 mol碘蒸气，20 mi
4、n后，反应达到平衡，此时测得碘蒸气的浓度为0.020 molL1。涉及的反应可以用下面的两个化学方程式表示：H2(g)I2(g)2HI(g)2H2(g)2I2(g)4HI(g)下列说法正确的是()A反应速率用HI表示时，v(HI)0.008 molL1min1B两个化学方程式的意义相同，但其平衡常数表达式不同，不过计算所得数值相同C氢气在两个反应方程式中的转化率不同D第二个反应中，增大压强平衡向生成HI的方向移动答案A解析H2(g)I2(g)2HI(g)初始浓度(molL1) 0.100 0.100 0平衡浓度(molL1) 0.020 0.020 0.160转化浓度(molL1) 0.080
5、 0.080 0.160所以，v(HI)0.160 molL120 min0.008 molL1min1，A正确；K64，而KK6424 096，故选项B错；两个化学方程式表示的是一个反应，反应达到平衡时，氢气的浓度相同，故其转化率相同，C错；两个反应相同，只是表达形式不同，压强的改变对平衡的移动没有影响，D错。2已知反应：CO(g)CuO(s)CO2(g)Cu(s)和反应：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：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反应的平衡常数K1B反应的平衡常数K
6、C对于反应，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，恒温恒容下，增大压强，H2浓度一定减小答案B解析在书写平衡常数表达式时，纯固体不能表示在平衡常数表达式中，A错误；由于反应反应反应，因此平衡常数K，B正确；反应中，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H0，C错误；对于反应，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。题组二化学平衡常数及其应用3在体积为1 L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/7008008501
7、 0001 200K0.60.91.01.72.6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。(2)能判断该反应达到化学平衡状态的依据是_。Ac(CO2)c(CO)BK不变C容器中的压强不变Dv正(H2)v正(CO2)Ec(H2)保持不变(3)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1 mol CO2、1.2 mol H2、0.75 mol CO、1.5 mol H2O，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”)。答案(1)正反应
8、(2)E(3)850 向正反应方向进行中解析(1)由表格数据可得，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)A项，达到平衡时c(CO2)不一定等于c(CO)，反之相等时也不一定处于平衡状态；B项，温度不变K不变，不正确；C项，此反应不论是否平衡，压强均不改变，故不正确；D项，v正(CO2)与v正(H2)表示的反应方向一致，故不能判断是否达到平衡；E项，达到平衡时，各种反应物、生成物的浓度保持不变。(3)由c(CO2)c(H2)c(CO)c(H2O)，则计算出K1.0，即此时温度为850 ，此温度下0.940，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)
9、1 molL1，c(N)2.4 molL1；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 molL1，c(N)a molL1；达到平衡后，c(P)2 molL1，a_；(4)若反应温度不变，反应物的起始浓度为c(M)c(N)b molL1，达到平衡后，M的转化率为_。答案(1)25%(2)增大(3)6(4)41%解析(1)M(g)N(g)P(g)Q(g)始态molL1 1 2.4 0 0变化量molL1 160% 160%因此N的转化率为100%25%。(2)由于
10、该反应的H0，即该反应为吸热反应，因此升高温度，平衡右移，M的转化率增大。(3)根据(1)可求出各平衡浓度：c(M)0.4 molL1c(N)1.8 molL1c(P)0.6 molL1c(Q)0.6 molL1因此化学平衡常数K由于温度不变，因此K不变，新状态达到平衡后c(P)2 molL1c(Q)2 molL1c(M)2 molL1c(N)(a2) molL1K解得a6。(4)设M的转化率为x，则达到平衡后各物质的平衡浓度分别为c(M)b(1x) molL1c(N)b(1x) molL1c(P)bx molL1c(Q)bx molL1K解得x41%。题组二综合应用2苯乙烷(C8H10)可生
11、产塑料单体苯乙烯(C8H8)，其反应原理是C8H10(g)C8H8(g)H2(g)H125 kJmol1.某温度下，将0.40 mol苯乙烷，充入2 L真空密闭容器中发生反应，测定不同时间该容器内物质的量，得到数据如下表：时间/min010203040n(C8H10)/mol0.400.300.26n2n3n(C8H8)/mol0.000.10n10.160.16(1)当反应进行到20 min时，该段时间内H2的平均反应速率是_。(2)该温度下，该反应的化学平衡常数是_。(3)若保持其他条件不变，用0.40 mol H2(g)和0.40 mol C8H8(g)合成C8H10(g)，当有30 k
12、J热量放出时，该反应中H2的转化率是_。此时，该反应是否达到了平衡状态？_(填“是”或“否”)。.工业上以高温水蒸气作为反应体系的稀释剂(不参与反应)，C8H10(g)的平衡转化率与水蒸气的用量、体系的温度、压强的关系如图、图所示。(4)由图可知，T1_T2(填“大于”、“小于”或“等于”)。(5)由图可知，当其他条件不变时，水蒸气的用量越大，C8H10的平衡转化率将_(填“越大”、“越小”或“不变”)，原因是_。答案(1)0.003 5 molL1min1(2)4/75或0.053(3)60%是(4)大于(5)越大随着水蒸气的加入，扩大了容器的体积，相当于对反应体系减小压强(或使得浓度商QK
13、)平衡右移，转化率增大解析(1)v(H2)v(C8H10)0.003 5 molL1min1(2)C8H10(g)C8H8(g)H2(g)起始/molL1 0.20 0 0平衡/molL1 0.12 0.08 0.08K(3)C8H8(g)H2(g)C8H10(g)起始/mol 0.40 0.40 0某时刻/mol 0.40x 0.40x x125 kJmol1x30 kJx0.24 mol(H2)100%60%Q，所以处于平衡状态。(4)升温，平衡右移，C8H10的平衡转化率增大，所以T1大于T2。(5)随着水蒸气的加入，扩大了容器的体积，相当于对反应体系减小压强，平衡右移，转化率增大。考点
14、三化学反应进行的方向1自发过程(1)含义在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。(2)特点体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。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)。2自发反应在一定条件下无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。3判断化学反应方向的依据(1)焓变与反应方向研究表明，对于化学反应而言，绝大多数放热反应都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。可见，反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一。(2)熵变与反应方向研究表明，除了热效应外，决定化学反应能否自发进行的另一个因素是体系的混
15、乱度。大多数自发反应有趋向于体系混乱度增大的倾向。熵和熵变的含义a熵的含义熵是衡量一个体系混乱度的物理量。用符号S表示。同一条件下，不同物质有不同的熵值，同一物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S(g)S(l)S(s)。b熵变的含义熵变是反应前后体系熵的变化，用S表示，化学反应的S越大，越有利于反应自发进行。(3)综合判断反应方向的依据HTS0，反应不能自发进行。深度思考1能自发进行的反应一定能实际发生吗？答案不一定，化学反应方向的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，并不能说明在该条件下反应一定能实际发生，还要考虑化学反应的快慢问题。2判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1
16、)放热过程有自发进行的倾向性，但并不一定能自发进行，吸热过程没有自发进行的倾向性，但在一定条件下也可自发进行()(2)反应能否自发进行需综合考虑焓变和熵变对反应的影响()答案(1)(2)题组一焓变与自发反应1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答案C题组二熵变与自发反应2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B高温高压条件下使石墨转变成金刚石C4NO2(g)O2(g)=2N2O5 (g)D固态碘升华答案D
17、3下列反应中，熵显著增加的反应是()ACO(g)2H2(g)=CH3OH(g)BCaCO32HCl=CaCl2H2OCO2CC(s)O2(g)=CO2(g)D2Hg(l)O2(g)=2HgO(s)答案B解析反应中若生成气体或气体的量增加，都会使混乱度增大，熵增加。题组三复合判据的应用4已知：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)NH3(g)H74.9 kJmol1。下列说法中正确的是()A该反应中熵变小于0，焓变大于0B该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行C碳酸盐分解反应中熵增加，因此任何条件下所有碳酸盐分解一定自发进行D判断反应能否自发进行需要根据H与S综合考虑答案D5灰锡结构松散
18、，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿，现把白锡制成的器皿放在0 、100 kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能再继续使用？已知：在0 、100 kPa条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为H2 180.9 Jmol1，S6.61 Jmol1K1。答案会自发变成灰锡，不能再继续使用。解析HTS2 180.9 Jmol1103273 K(6.61 Jmol1K1)1030.38 kJmol10，能自发进行。焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响HSHTS反应情况永远是负值在任何温度下过程均自发进行永远是正值在任何温度下过程均非自发进行低温为正高温为负低温时非自发，高温时自发低温为
19、负高温为正低温时自发，高温时非自发探究高考明确考向1(2013四川理综，6)在一定温度下，将气体X和气体Y各0.16 mol充入10 L恒容密闭容器中，发生反应X(g)Y(g)2Z(g)H0，一段时间后达到平衡。反应过程中测定的数据如下表： t/min2479n(Y)/mol0.120.110.100.10下列说法正确的是()A反应前2 min的平均速率v(Z)2.0103molL1min1B其他条件不变，降低温度，反应达到新平衡前v(逆)v(正)C该温度下此反应的平衡常数K1.44D其他条件不变，再充入0.2 mol Z，平衡时X的体积分数增大答案C解析根据表格中的数据，列出平衡三段式，逐项
20、分析。A项根据表中的数据可求得在前2 min内生成Z为0.08 mol，故v(Z)4103 molL1min1。B项由于该反应的正反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，v(逆)0()反应()的平衡常数表达式K_，若K1，向某恒容容器中加入1 mol I2(g)和足量TaS2(s)，I2(g)的平衡转化率为_。答案66.7%解析反应()中，TaS2为固体，则平衡常数表达式为Kc(TaI4)c(S2)/c2(I2)。设平衡时，I2转化的物质的量为x，则有TaS2(s)2I2(g)TaI4(g)S2(g)起始/mol 10 0转化/mol x 0.5x 0.5x平衡/mol 1x 0.5x 0.5
21、x此时平衡常数K为1，则有(0.5x)(0.5x)/(1x)21，从而可得x2/3 mol，I2(g)的转化率为(2/3 mol)/1 mol100%66.7%。82012福建理综，23(5)在恒容绝热(不与外界交换能量)条件下进行2A(g)B(g)2C(g)D(s)反应，按下表数据投料，反应达到平衡状态，测得体系压强升高。简述该反应的平衡常数与温度的变化关系：_。物质ABCD起始投料/mol2120答案平衡常数随温度升高而变小(或其他合理答案)解析表中数据D为0，按表中数据投料，起始至平衡阶段，反应一定向正反应方向进行。又该反应的正反应是一个气体分子数减小的反应，反应达到平衡状态，体系压强升
22、高，说明正反应一定是一个放热反应，升高温度，平衡向左移动，即化学平衡常数随温度升高而减小。92012海南，15(1)(2)(4)已知A(g)B(g)C(g)D(g)反应的平衡常数和温度的关系如下：温度/7009008301 0001 200平衡常数1.71.11.00.60.4回答下列问题：(1)该反应的平衡常数表达式K_，H_0 (填“”或“”)；(2)830 时，向一个5 L的密闭容器中充入0.20 mol的A和0.80 mol的B，如反应初始6 s内A的平均反应速率v(A)0.003 molL1s1。则6 s时c(A)_molL1，C的物质的量为_mol；若反应经一段时间后，达到平衡时A的转化率为_，如果这时向该密闭容器中再充入1 mol氩气，平衡时A的转化率为_；(4)1 200 时反应C(g)D(g)A(g)B(g)的平衡常数的值为_。答案(1)(2)0.0220.0980%80%(4)2.5解析(1)根据反应A(g)B(g)C(g)D(g)，可写出平衡常数K，随着温度升高，K值减小，即升温平衡逆向移动，正反应为放热反应，H0D反应2Mg(s)CO2(g)=C(s)2MgO(s)能自发进行，则该反应的H0答案C解析反应的自发性是由熵变和焓变共同决定的。若H0，则一定自发，若H0，S0，则一定不能自发，若H0，S0，S0，反应能否自发，和温度