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1、第 1 页 授课主题化学平衡常数、转化率及反应方向的判断 教学目的能够写出化学平衡常数的表达式；可以计算出物质的平衡转化率； 教学重难点 判断反应是否达到平衡状态；反应物平衡转化率的变化判断；焓变、 熵变及化学反应方向 的关系 教学内容 本节知识点讲解 1化学平衡常数 （1）定义 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，这个常数就是该反应的化学平衡常数（简称平衡常数），用K表示。 （2）表达式 对于一般的可逆反应：mA(g)nB(g)pC(g)qD(g)， K= (C)(D) (A)(B) pq mn cc cc 。 （3）应用 判断反
2、应进行的限度 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。 K 10 5 反应程度很难进行反应可逆反应可接近完全 判断反应是否达到平衡状态 化学反应aA(g)+bB(g)cC(g)+dD(g)在任意状态时，浓度商均为Qc= (C)(D) (A)(B) cd ab cc cc 。 QcK时，反应向逆反应方向进行； Qc=K时，反应处于平衡状态； Qcp+q 反应物 A 和 B 的转化 率均增大 m+nn+p反应物 A 的转化率增大 mS(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
3、反应自发进行。 （3）综合判断反应方向的依据 HT S0，反应不能自发进行。 例题解析 考向一化学平衡常数及影响因素 典例 1 在一定条件下，已达平衡的可逆反应：2A(g)+B(g)2C(g) ，下列说法中正确的是 A平衡时，此反应的平衡常数K 与各物质的浓度有如下关系： K= 2 2 C AB c cc B改变条件后，该反应的平衡常数K 一定不变 C如果改变压强并加入催化剂，平衡常数会随之变化 D若平衡时增加A 和 B 的浓度，则平衡常数会减小 第 4 页 巩固练习 1研究氮氧化物与悬浮在大气中海盐粒子的相互作用时，涉及如下反应： 2NO2(g)+NaCl(s)NaNO3(s)+ClNO(g
4、)K1 H1”“ 25% Cb 重难点考向一：焓变、熵变及化学反应方向的关系 典例 1：下列反应中，一定不能自发进行的是() A2KClO3(s)=2KCl(s) 3O2(g) H 78.03 kJ/mol S1 110 J/(molK) BCO(g)=C( 石墨， s)1/2O2(g) H 110.5 kJ/mol S 89.36 第 6 页 C4Fe(OH)2(s) 2H2O(l) O2(g)=4Fe(OH)3(s) H444.3 kJ/mol S 280.1 J/ mol K DNH4HCO3(s)CH3COOH(aq)=CO2(g) CH3COONH4(aq)H2O(l) H 37.3
5、01 kJ/mol S184.05 J/(molK) 归纳总结：焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响 H S H T S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 低温为负；高温为正低温时自发；高温时非自发 1下列说法错误的是 A某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应 B2NO（g） 2CO（g）=N2（g） 2CO2（g）在常温下能自发进行，则该反应的 H0 C反应 NH3（g） HCl （g）=NH4Cl（s）在室温下可自发进行，则该反应的 H0 本知识点小结 化学平衡图象题的解题方法 化学平衡图象
6、类试题是高考的热点题型，该类试题经常涉及到的图象类型有物质的量(浓度 )、速率 时间 图象，含量 时间 温度 (压强 )图象，恒温、恒压曲线等，图象中蕴含着丰富的信息量，具有简明、直观、形 象的特点，命题形式灵活，难度不大，解题的关键是根据反应特点，明确反应条件，认真分析图象充分挖掘 蕴含的信息，紧扣化学原理，找准切入点解决问题。该类题型在选择题和简答题中都有涉及，能够很好地考 查学生分析问题和解决问题的能力，在复习备考中应引起足够的重视。 1常见的化学平衡图象 以可逆反应aA(g) bB(g)cC(g) H Q kJ mol - 1 （1）含量 时间 温度 (或压强 )图： 第 7 页 (曲
7、线 a用催化剂， b 不用催化剂或化学计量数a bc 时曲线 a 的压强大于 b 的压强 ) (T2T1， H0) (T1p2，abc) (p1p2，a bc，则 p1 p2p3， HT2，则 H0，abc) （3）速率 - 时间图象 根据 v- t 图象，可以很快地判断出反应进行的方向，根据v正 、v 逆的变化情况，可以推断出外界条件的改 变情况。 以合成氨反应为例：N2(g) 3H2(g)2NH3(g) Hv(逆)的点是 3，v(正)T1，正反应是放热反应。 图 B 表示 p1c。 等效平衡 1含义 （1）化学平衡状态与建立平衡的条件有关，与建立平衡的途径无关。 （2）对于同一可逆反应，在
8、一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下，无论是从正反应(反应物 )、逆反应 (生成 物)或从中间状态(既有反应物、也有生成物)开始，只要建立平衡后，平衡混合物中各组分的比例相同，或各 组分在混合物中的百分含量相等，这样的化学平衡互称为等效平衡。 （3）注意只是组分的百分含量相同，包括体积百分含量、物质的量百分含量或质量百分含量，而各组分 的浓度不一定相等。 2审题方法 （1）注意反应特点：反应前后气体的物质的量是否发生变化。 （2）分清平衡建立的条件：是恒温恒压还是恒温恒容。 3理解等效平衡的意义 （1）对于反应前后气体物质的量有变化的反应，如2SO2(g)+O 2(g)2SO3(g)等温等压、等温
9、等容下建 立平衡如下图： 容易得出A 与 C 等效， A 与 D 不等效。因为CD是对反应前后气体体积有变化的反应加压，平衡发生 了移动。 结论：对于反应前后气体物质的量有变化的反应，恒温恒压时只要起始加入的物质按方程式化学计量数 转化到方程式一侧，比例相同就可建立等效平衡；而恒温恒容时，则需起始加入的物质按方程式化学计量数 转化到方程式一侧，完全相同才能建立等效平衡，因为反应物物质的量的变化会引起平衡的移动。 第 11 页 （2）对于反应前后气体物质的量没有变化的反应，如：H2(g)+I2(g)2HI(g) 等温等压、等温等容下建 立平衡如下图： 容易得出A 与 C 等效，A 与 D 等效。
10、因为 CD平衡不发生移动。对反应前后气体体积不变的反应加压， 平衡不移动。 结论：对于反应前后气体物质的量不变的反应，无论是恒温恒压还是恒温恒容，只要加入的物质按方程式化 学计量数转化到方程式一侧，比例相同就可建立等效平衡。 当堂检测 1、常温下 ,将一定量的氨基甲酸铵置于密闭真空容器中(固体体积忽略不计)发生反应： H2NCOONH4(s) 2NH3(g)+CO2(g)H,达到平衡时测得c(CO2)=amol L-1 。温度不变 ,达到平衡后压缩容器体积至原来的一半, 达到新平衡时测得c(NH 3)=xmol L-1。下列说法正确的是（） A. 混合气体的平均相对分子质量不再变化时表明达到平
11、衡状态 B. 达到新平衡时，H 为原来的 2 倍 C. 上述反应达到新平衡状态时x=2a D. 上述反应体系中，压缩容器体积过程中n(H2NCOONH4)不变 2、NOx 是大气污染物之一，主要来源于工业烟气及汽车尾气等。除去NOx 的方法统称为脱硝，一般有干法 脱硝 选择性催化剂法(SCR)、湿法脱硝等。 请完成下列问题： (1)汽车发动机工作时会引发反应N2(g)+O2(g) 2NO(g)。2019 K 时，向固定容积的密闭容器中充入等物质 的量的 N2、O2发生上述反应，各组分体积分数 ( )的变化如图1 所示。 N2的平衡转化率为。 第 12 页 (2)在密闭、固定容积的容器中，一定最
12、NO 发生分解的过程中，NO 的转化率随时间变化关系如图2 所示。 反应 2NO(g)N2(g)+O2(g) H 0 ( 填“ ” 或“ ”“ 0，制取合成光气的原料气CO。在体积可变的恒压(p总)密闭容器中充入1 mol CO2 与足量的碳发生上述反应，在平衡时体系中气体体积分数与温度的关系如图 1 所示： 第 14 页 T 时，在容器中若充入稀有气体，v正_v逆（填 “”“”“ ”“”或 “=”)。 当容器内气体密度恒定时，该反应 _（填“ 一定”“可能”或“没有”）达到平衡状态；在 1 000时， 反应达到平衡， 适当增加Fe2O3的量， CO 的转化率 _（填 “ 增大 ”“ 减小 ”
13、 或“ 不变 ” ）。 3、 “ 低碳经济 ” 备受关注， CO2的捕集、利用与封存成为科学家研究的重要课题。研究 CO2与 CH4，反应使之 转化为 CO 和 H2，对减缓燃料危机、减小温室效应具有重要的意义。 （1）CH4的电子式为。 （2）已知： 2CO(g)+O 2(g)2CO2(g) H=-566 kJ mol - 1 2H2(g)+O2(g)2H2O(g) H=-484 kJ mol - 1 CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) H=-890 kJ mol - 1 则： CH4(g)+CO 2(g)2CO(g)+2H2(g) H =_。 （3）在恒容密闭容器中通入
14、物质的量均为n mol 的 CH4与 CO2，在一定条件下发生反应CH4(g)+CO2(g) 2CO(g)+2H2(g)，测得 CH4的平衡转化率与温度及压强的关系如图中曲线所示： 下列事实能说明该反应一定达到平衡的是。 a CO2的浓度不再发生变化 bv 正(CH4)=2v逆(CO) c混合气体的平均相对分子质量不发生变化 dCO 与 H2的物质的量比为 11 据图可知， p1、p 2、p 3、p 4由大到小的顺序为，理由是。 在压强为p 4、950 的条件下， X 点平衡常数Kp= （用含 p 4的代数式表示，其中 用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压 物质的量分数）。 第 16 页 （4）为了探究反应： CO2(g) +CH4(g) 2CO(g)+2H2(g)的反应速率与浓度的关系，起始时向恒容密闭容 器中通入CO2与 CH4，使其物质的量浓度均为1.0 mol L - 1，平衡时，根据相关数据绘制出两条反应 速率与浓度关系曲线如图所示：v正c(CH4)和 v逆c(CO)。则与曲线 v 正c(CH4)相对应的是图中曲 线_（填 “ 甲” 或“ 乙” ）；该反应达到平衡后，某一时刻降低温度，反应重新达到平衡， 则此时曲线甲对应的平衡点可能为_（填字母）。